olfar

Nederlandse onderzoekers willen een zwerm van honderden minisatellieten in een baan rond de maan brengen. Samen vormen die satellieten een enorme radiotelescoop die meer inzicht moet geven in de zogeheten ‘Dark Ages’ van het universum.

De laatste onontdekte radiogolffrequenties verkennen, dat is het doel van het Nederlandse project OLFAR (Orbiting Low Frequency Array). Het idee is om een zwerm van honderden minisatellieten in een baan om de maan te brengen, die dan samen een enorme radiotelescoop in de ruimte moeten gaan vormen. “De meeste mensen denken bij een radiotelescoop aan een hele grote schotel, zoals we in Nederland bij Westerbork of Dwingeloo hebben,” vertelt projectleider Mark Bentum. “Maar je kan ook heel veel kleine antennes digitaal aan elkaar koppelen om ze samen één grote telescoop te laten vormen.” Het idee heeft veel weg van LOFAR (Low Frequency Array), één van de grootste radiotelescopen van de wereld. Verspreid over noord-Nederland en enkele Europese landen staan honderden antennes die met een supercomputer aan elkaar zijn gekoppeld. De satellietenzwerm moet op dezelfde manier te werk gaan.

De ruimte in
LOFAR richt zich nu vooral op radiogolven uit het universum met een frequentie tussen 100 en 250 Mhz. “Om nog lagere frequenties te kunnen ontvangen moet je de ruimte in,” legt Bentum uit. “Dat komt door twee dingen. Ten eerste heb je hier op aarde enorm veel storing rond en onder de 100 Mhz doordat de radiozenders op die frequenties zitten. Die storing merk je nog tot ver buiten onze dampkring. Ten tweede hebben we te maken met de buitenste laag van onze atmosfeer, de ionosfeer. Die houdt golven met zulke lage frequenties tegen.”

Mark Bentum.

Mark Bentum.

Dark Ages
Maar waarom zou je die frequenties überhaupt willen onderzoeken? Dat komt omdat dat zowat de enige manier is om de ‘Dark Ages’ van het universum te onderzoeken. Dat is de term voor de periode tussen 370.000 jaar en enkele honderden miljoenen jaren na de oerknal. Zo’n 370.000 jaar na de oerknal ontstonden de eerste waterstofmoleculen, enkele honderden miljoenen jaren later zagen de eerste sterrenstelsels het levenslicht (het is nog onduidelijk wanneer dat precies gebeurde, er worden dikwijls steeds oudere sterrenstelsels ontdekt). “Wat er daartussen gebeurde, dat weten we niet,” stelt Bentum. “Je kunt wel simulaties maken, want je weet een begin- en een eindpunt, maar dan weet je alsnog niet of je het bij het juiste eind hebt. En omdat er geen of nauwelijks licht was, en wel radiogolven, is dit de ideale manier om meer te weten te komen over die periode. Wat we daar kunnen vinden? Dat weten we dus niet en dat maakt het nou juist zo interessant.” Eén van de grote vragen is bijvoorbeeld wat er eerder was: zwarte gaten of sterrenstelsels. Elk sterrenstelsel heeft een zwart gat in het centrum, dus dit kan veel vertellen over hoe sterrenstelsels in eerste instantie tot stand gekomen zijn.

De zwerm
Je moet dus de ruimte in om de extreem lage radiofrequenties te onderzoeken, maar hoe gaat het in zijn werk? Het idee is om een zwerm van honderden satellieten, die ongeveer zo groot zijn als een melkpak, de ruimte in te schieten. “Er zijn een aantal locaties in de ruimte die daarvoor handig zouden zijn en de maan is er daar één van. Als je de zwerm in een baan om de maan stuurt, kunnen de satellieten als deze aan de achterkant van de maan zijn hun metingen doen en aan onze kant die data hierheen sturen,” legt Bentum uit. “De maan werkt dan tijdens de metingen bovendien als een schild voor de storing van de aarde, waardoor je een nog beter beeld kunt krijgen.”

ESA-beurs
Het project is een samenwerking tussen de Universiteit Twente, de TU Delft en het Nederlands instituut voor radioastronomie ASTRON. Die laatste is ook de beheerder van LOFAR. De partijen hoopten het project te financieren met een ESA-beurs. De Europese ruimtevaartorganisatie houdt eens in de zoveel tijd een soort wedstrijd, waar onderzoekers ideeën voor projecten in kunnen dienen. “Zo hebben wij het idee om op extreem lage frequenties te gaan meten ingediend,” vertelt Bentum. Uiteindelijk is de keus toch niet op OLFAR gevallen, maar de projectleider blijft moed houden. “Binnenkort komt er weer eentje. Hier zullen we het idee wederom indienen, met meerdere partijen. Wij hebben wel echt iets nieuws. Een systeem om op zulke lage frequenties te meten is er gewoon nog niet. Er zijn ook projecten bij die bijvoorbeeld een verbetering zijn van een bestaand programma, maar wij hebben echt iets nieuws. Maar uiteindelijk is het aan de reviewers.”

Bentum is er echter van verzekerd dat OLFAR hoe dan ook werkelijkheid gaat worden. “Zelfs zonder beurs gaan we het gewoon uitvoeren, al kan het dan wat langer duren met de financiering. Je moet denken aan zo’n 50.000 euro per satelliet, dus met 100 satellieten zit je dan al op 5 miljoen euro. Reken daar nog eens 100 miljoen bij voor de lancering en dan heb je een realistisch kostenplaatje wat betreft de techniek.” Daar komen de talloze manuren nog eens bovenop. Momenteel werken er zes mensen fulltime aan het project en nog meer dan tien mensen parttime. “Ja, het is veel geld, maar relatief gezien valt het voor zo’n project best mee. Je bent voor één zo’n telescoop als bij Westerbork al snel evenveel kwijt. Bovendien ontwikkelen wij veel bruikbare technologie, omdat wij de uitdaging hebben alle instrumenten zo klein en licht mogelijk te maken, want elke satelliet moet er mee uitgerust worden. Die technologie kan uiteindelijk weer voor andere dingen gebruikt worden,” meent Bentum.

Beurs of geen beurs, het gaat sowieso nog tien à vijftien jaar duren voordat we een lancering kunnen volgen. Voor die tijd zijn er nog veel hordes te overwinnen. Het duurt dus nog wel even voordat we weten of dit een baanbrekend project gaat zijn, maar Mark Bentum denkt van wel. “Dat zou zo maar eens kunnen. Dit is typisch onderzoek waar nobelprijzen voor worden uitgereikt. Dat hoeft niet te betekenen dat het gebeurt, het moet allemaal nog plaatsvinden en daarna moeten de resultaten goed zijn. Maar dit is typisch onderzoek dat baanbrekend kan zijn, wat nog nooit eerder gedaan is en hele nieuwe inzichten kan opleveren.”