Hoe groter de telescoop, hoe meer licht je kunt vangen, en hoe nauwkeuriger de beelden die je ermee kunt maken. De verwachting is dan ook dat de Extremely Large Telescope - die wordt voorzien van een correctiesysteem voor de verstorende invloed van de atmosfeer - uiteindelijk zestien maal zo scherp zal zien als de Hubble Space Telescope, bekend van de prachtige plaatjes geschoten vanuit zijn baan om de aarde. Dat maakt de ELT geschikt om planeten buiten ons zonnestelsel in beeld te brengen, of de vroegste sterrenstelsels en de effecten van superzware zwarte gaten te onderzoeken.

Op nanometers nauwkeurig

Om die beloften waar te maken, moet het oppervlak van de primaire spiegel, die het zichtbare en infrarode licht uit de ruimte opvangt, tot op een onvoorstelbare 25 nanometer nauwkeurig de juiste vorm hebben. Ter vergelijking: een mensenhaar is zo’n duizend keer dikker. En dat stelt uiteraard weer extreme eisen aan elk van de bijna achthonderd segmenten van 270 kilo (inclusief ophanging) waaruit deze spiegel is opgebouwd. Het geheel moet namelijk ook nog eens mee kunnen bewegen met de langstrekkende sterrenhemel en zich kunnen richten op een bepaalde plek aan het firmament.

“Die actuatoren moeten de spiegelsegmenten laten bewegen over een afstand van anderhalve centimeter, met een nauwkeurigheid van ruim een nanometer”, legt Arjo Bos uit. “Bovendien moet het energieverlies minimaal blijven. Bij het opzoeken van een bepaalde ster mogen ze niet meer dan vijf watt verliezen, en bij het volgen van de sterrenhemel zelfs niet meer dan één watt - anders vervormt het spiegeloppervlak door de warmteontwikkeling.”

Bos promoveerde onlangs in de groep Control Systems Technology van de faculteit Werktuigbouwkunde op ontwerp, analyse en realisatie van een actuator geschikt voor de ELT.

In samenwerking met TNO Optomechatronics in Delft slaagde Bos erin om tot een tweetraps actuator te komen, opgebouwd uit een schroefspindel en zogeheten duikspoel, die aan alle vereisten voldeed. “Inclusief duurzaamheid, want ze moeten meer dan dertig jaar meegaan, en tegen een redelijke prijs. Je hebt er namelijk zo’n 2.400 van nodig voor de telescoop, drie per spiegelsegment. Dat hebben we voor elkaar gekregen door slim te ontwerpen en te kiezen voor relatief goedkope hardware.”

Niet gemaakt

Door een speling van het lot zal het ontwerp van Bos echter niet in de ELT worden verwerkt, vertelt hij. “Voor dit project van de European Southern Observatory konden consortia inschrijven bestaande uit een ontwikkelpartij - in dit geval TNO in samenwerking met onze groep - en een partij die de actuatoren daadwerkelijk gaat maken. Helaas heeft de beoogde maakpartij zich om financiële redenen teruggetrokken en hebben we geen nieuwe partij kunnen vinden.”

Het gevolg is dat de Extremely Large Telescope zal worden voorzien van actuatoren van Duitse makelij. De prototypes van Bos dienen gelukkig nog wel een nuttig doel: die worden nu bij TNO gebruikt om de ophanging van de spiegels te testen. En heel misschien krijgt zijn ontwerp ooit nog een tweede kans: “Je weet nooit of ze in India of China niet binnenkort ook zo’n grote telescoop willen gaan bouwen.”