In Groningen zullen acht camera’s van de ruimtetelescoop getest gaan worden in een ruimtesimulator. En het conceptontwerp is nu af.

We moeten er nog even op wachten, maar omstreeks 2026 is het dan zo ver: de lancering van de splinternieuwe planetenjager PLATO. De telescoop zal het heelal afspeuren naar aardachtige exoplaneten op zoek naar een tweelingbroertje van de aarde. Daarbij gaat de planetenjager zich met name concentreren op rotsachtige planeten die in de leefbare zone rond zonachtige sterren cirkelen. Een spannende missie, want zullen we dan misschien op buitenaards leven stuiten?

Camera’s
De bouw van de veelbelovende planetenjager is op dit moment in volle gang en is in handen van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA). Ook Nederlandse onderzoekers werken mee. Zo ontwerpt en bouwt SRON – het in Groningen gevestigde Nederlands instituut voor ruimte-onderzoek – een ruimtesimulator om acht van de zesentwintig camera’s waarmee PLATO wordt uitgerust, te testen. De Nederlandse onderzoekers hebben nu de laatste hand gelegd aan het conceptontwerp. “In november volgend jaar krijgen we de eerste camera en zullen we met het testen beginnen,” vertelt SRON’s projectleider voor PLATO Lorenza Ferrari aan Scientias.nl.


Conceptontwerp van de ruimtesimulator. Afbeelding: SRON

Ruimtesimulator
De ruimtesimulator gaat gebuikt worden om de omvang en de vorm te bepalen van de zogenoemde ‘point-spread’ functie. Dat zit zo. In plaats van een puntbron zien telescopen een ster in de vorm van een schijf die het felste is in het centrum en scherp afzwakt richting de rand. Dat komt door piepkleine imperfecties in de optica van de telescoop. In SRON’s ontwerp simuleren optica een ster aan de hemel terwijl een stralingsschild de extreem lage temperaturen van de ruimte nabootst. Dat laatste is onderdeel van een andere – net zo belangrijke – test om te bepalen of de camera’s in de ruimte naar behoren werken. Uiteindelijk stelt de simulator vast of de camera’s aan alle vereisten voldoen en levert bovendien belangrijke kalibratieparameters.

PLATO vs TESS
Plato is niet de enige planetenjager die op zoek is naar exoplaneten. Zo ging ruimtetelescoop Kepler PLATO al voor. En op dit moment ontdekt planetenjager TESS de ene planeet na de andere. Hebben we eigenlijk wel nóg een planetenjager nodig? “PLATO is groter en sneller dan TESS, wat betekent dat PLATO meer en sneller planeten kan vinden,” legt Ferrari desgevraagd uit. “Bovendien denk ik dat de vraag of er een tweelingbroertje van de aarde bestaat op dit moment astronomisch gezien het meest interessant is. Daarom is een nieuwe en gevoeligere planetenjager zeker nodig.”

Exoplaneten
In het afgelopen decennium hebben astronomen een vloedgolf aan exoplaneten ontdekt. Onderzoekers zijn dan ook tot de conclusie gekomen dat er op zijn minst evenveel planeten in het heelal bestaan als sterren. Alleen al door onze Melkweg moeten er meer dan honderd miljard planeten rondzweven. Op dit moment zijn er ruim vierduizend planeten bevestigd, waarvan er 2600 zijn ontdekt door ruimtetelescoop Kepler.

Werkwijze
PLATO zal in staat zijn om kleinere planeten in grotere banen dan zijn voorgangers waar te nemen. Dit zal de planetenjager doen door middel van de bekende transit-methode. Bij de transit-methode wordt het licht van een ster over langere tijd gemeten. Wanneer een planeet voor de ster langs beweegt geeft de schaduw een klein dipje in de lichtsterkte en verraadt daarmee dus zijn aanwezigheid. Hoewel dit een alom bekende manier is om te zoeken naar exoplaneten, heeft PLATO ook een speciaal trucje in pacht. Zo zal de ruimtetelescoop individuele sterren jarenlang onafgebroken blijven aanstaren. Daarmee kunnen sterrenkundigen kleinere planeten ontdekken met overgangen die langer duren. “Een planeet beweegt maar één keer per omloop voor de ster langs,” vertelt Ferrari. “Hoe langer je kijkt, hoe langer de omlooptijd van een planeet kan zijn. Voor de aarde is dat bijvoorbeeld eens per jaar. PLATO gaat minimaal vier jaar naar sterren kijken. In principe moeten we dan twee dipjes kunnen waarnemen. Anders gezegd, we kunnen omlooptijden van twee tot vier jaar observeren. Hoe meer dipjes voor één planeet, hoe betrouwbaarder de metingen en dus ook hoe kleiner de planeet die we kunnen detecteren.” Dit kan leiden tot de ontdekking van aardachtige planeten binnen de leefbare zone rond een ster.

Atmosfeer
Maar Plato gaat niet alleen op zoek naar andere werelden. De bedoeling is namelijk dat de planetenjager ook de mogelijke atmosfeer van exoplaneten onderzoekt. “De planetenjager heeft een nieuwere generatie detectoren aan boord die een stuk gevoeliger zijn,” vertelt Ferrari. “We hopen aan de vorm van de dipjes te kunnen vaststellen of de planeet bijvoorbeeld een atmosfeer en wolken heeft.” Bovendien zal Plato de massa, grootte en leeftijd van exoplaneten gaan bepalen en zal hij ook de eigenschappen van moedersterren proberen te ontrafelen.Ten slotte zal de planetenjager de seismische activiteit van sterren bestuderen. Dit zal inzicht geven in de stellaire vorming en evolutie.

“Het is natuurlijk fantastisch dat er iets in de ruimte vliegt waar ik met mijn handen aangezeten heb”

Schoon
Maar allereerst worden er in Groningen testen uitgevoerd om de camera’s van PLATO te beproeven. In de ruimtesimulator zullen de echte vluchtcamera’s worden gebruikt. De simulator is daarom zo ontworpen dat hij maximale bescherming biedt. Een enkel stofdeeltje kan namelijk al leiden tot verminderde gevoeligheid en valse detecties. “PLATO heeft strenge richtlijnen rondom besmetting, zelfs vergeleken met andere ruimtetelescopen,” zegt Ferrari. “De cameralenzen zijn uitgerust met een speciale ‘coating’. En de kwaliteit van die coating en daardoor van de camera hangt af van hoe schoon hij is.” Het betekent dat de camera’s getest moeten worden in extreem schone omstandigheden. “We mogen maar zeventig parts per million fijnstof aan het oppervlak hebben,” legt Ferrari uit. “Dat is 0,007%. Met het blote oog kun je stof pas zien vanaf driehonderd parts per million.” In de ruimte zal de telescoop wat minder gevaar lopen om vies te worden. “De ruimte is heel schoon,” zegt Ferrari. “Zelfs vergeleken met de schoonste omstandigheden op aarde.”

Zoals gezegd zal volgend jaar november het testen van de camera’s beginnen. “De laatste vluchtcamera wordt in 2023 getest,” zegt Ferrari. “Daarna testen we nog een reservecamera en zijn we beschikbaar voor eventuele ‘troubleshooting’ tijdens de rest van de missie.” Al met al belooft het een enerverende zoektocht naar leven te worden, waarbij de planetenjager op zoek gaat naar een antwoord op een van de meest diepzinnigste vragen van de mensheid: is er ander leven in het universum? Ferrari is in elk geval enthousiast. “Het zou heel spannend zijn om buitenaards leven te ontdekken,” zegt ze. “En het is natuurlijk fantastisch dat er iets in de ruimte vliegt waar ik met mijn handen aangezeten heb.”