Sandra Pool
Het ontwerpen van een satelliet is onderdeel van een ander onderzoeksproject: het ontwerpen van een radiotelescoop in de ruimte. De achterkant van de maan is daar volgens Mark Bentum de ideale plek voor. ‘The dark side of the moon’, zegt de hoofddocent. ‘Pink Floyd maakte er ooit een album over. Daar hebben we radiostilte. De maan schermt namelijk alle signalen af die van de aarde komen. Aan de achterkant kunnen we dus goed meten. Maar helaas, dat is niet te betalen. ‘
Een radiotelescoop op aarde wel en is ook makkelijker en meer voor de hand liggend, erkent Bentum. ‘Maar het probleem hierbij is dat de signalen uit het heelal met een heel lage frequentie ofwel met een hoge golflengte worden geblokkeerd door de ionensfeer, onderdeel van de atmosfeer rondom de aarde.’ Bentum legt uit. ‘Stel, het is mooi weer en je gaat zwemmen. Als je dan onder water gaat en vanaf de bodem naar de zon kijkt, dan zie je nooit de zon in z’n geheel als ronde bol, maar je ziet overal licht. Het beeld is vertroebeld. Hetzelfde gebeurt met de astronomische signalen in de ionensfeer. Die worden ook vertroebeld. Daarom wil je buiten de atmosfeer meten en daar is apparatuur voor nodig zoals satellieten.‘
Het OLFAR, wat staat voor Orbiting Low Frequency Antennas for Radio Astronomy, is een groot project om onderzoek te doen naar zwakke signalen in het heelal. ‘Er is veel geld nodig om de technologie te ontwikkelen. Onlangs honoreerde de Technologiestichting STW een onderzoeksvoorstel. Drie promovendi zijn nu met het project aan het werk en een postdoc gaat binnenkort aan de slag bij ASTRON, het Nederlands instituut voor radioastronomie waar ik zelf jaren heb gewerkt.’
Bentum vertelt dat er heel veel satellieten en heel veel antennes nodig zijn om de zwakke signalen te ontvangen. ‘Wil je iets doen in de sterrenkunde en een stap voorwaarts maken dan heb je wel duizenden satellieten nodig. Die wil je allemaal met elkaar combineren en in contact brengen. De onderzoekers werken aan het ontwikkelen van een techniek om de satellieten zo klein en licht mogelijk te maken. Stel ze zijn enkele tientallen centimeters, zoals een melkpak, die kunnen makkelijk in grote getalen meeliften met zo’n enorme satelliet die de ruimte wordt ingeschoten. Daar is altijd wel plek voor.’ Vervolgt: ‘De onderzoekers staan voor de uitdaging uit te vinden hoe je de satellieten moet positioneren ten opzichte van elkaar, hoe de antennes hun werk het beste kunnen doen en hoe je alle informatie van zoveel objecten bij elkaar krijgt en ook nog eens kunt doorsturen naar de aarde. Kortom, hoe maak je nou zo’n kleine satelliet?
Het onderzoek is volgens Bentum nog nooit gedaan. ‘Een van de doelen is zwakke signalen uit de Dark Ages te meten.’ De hoofddocent pakt er pen en papier bij en tekent de geschiedenis van ons heelal. ‘Recente waarnemingen tonen aan dat het heelal zo’n 13,7 miljard jaar geleden is ontstaan door de Big Bang en dat het heelal daarna steeds meer uitdijt. Vanwege de eindige lichtsnelheid, kijk je dus terug in de tijd. Met de te ontwikkelen satellieten kan dat in de periode zo’n 400 duizend jaar na de Big Bang tot ongeveer 400 miljoen jaar na de Big Bang wanneer de eerste sterren zich vormden. Dat noemen we de Dark Ages. We weten tot nu toe niet wat zich daar af heeft gespeeld.’
De studenten bouwen een satelliet op basis van een CubeSat. ‘Dat is een miniatuur satelliet met een volume van precies een liter. Het gevaarte weegt niet meer dan 1,33 kg.’ Het is volgens de docent vooral leuk om te doen. ‘Ze werken er in hun vrije tijd aan. Het doel is het testen van de radioverbinding tussen twee satellieten, kijken hoe we de objecten met elkaar kunnen combineren en volgen.’
Is het gevaarte eenmaal af, dan gaat Bentum kijken of er plek is bij een missie om de satelliet in de ruimte te lanceren. ‘Er is altijd wel een paar kilo vrij aan boord. Die plek koop dan je op. Dat is niet goedkoop, maar iets voor een later stadium.’ Studenten uit Delft die een soortgelijk project hebben gedaan, helpen de UT-studenten. ‘Zij weten ook de weg hoe je zo’n lanceringsaanvraag kunt indienen.’ De schatting is dat over twee jaar de TwenteSat, zoals Bentum de satelliet noemt, de lucht ingaat. ‘En het grondstation komt hier, bovenop het dak van Carré.’
Foto: Gijs van Ouwerkerk Mark Bentum en zijn studenten gaan de zwakke signalen uit de Dark Ages meten.
