Onderzoek naar de oerknal: een opblaasbare antenne in de ruimte

Het experiment

Woensdag 6 december is het zover. TU/e-promovendus Niels Vertegaal (29) is al een paar dagen in het Engelse Sheffield, maar deze dag zijn de weersomstandigheden goed genoeg om zijn opblaasbare radiotelescoop met een weerballon naar een hoogte van ongeveer 30 kilometer in de stratosfeer te brengen.

“Hij is vertrokken", appt hij vanuit het testterrein van het bedrijf Sent into Space in Engeland. Nu is het afwachten of de proef goed gaat. 

20 Kilometer hoogte

Als de weerballon op 20 kilometer hoogte is, begint de antenne uit te klappen. Als het geheel tot boven de 30 kilometer stijgt, en in steeds ijlere lucht komt, dan zal de ballon vanwege het steeds grotere drukverschil opzwellen en uiteindelijk scheuren.

Als het goed is, heeft Vertegaal in de korte tijd van tevoren voldoende metingen kunnen doen om vast te stellen of de antenne goed functioneert.
Een parachute moet de apparatuur veilig en zonder schade terugbrengen naar de aarde.  Vertegaal heeft de antenne in het lab van Electrical Engineering al een paar keer getest. En dat ging goed. 

Iedere gram telt  

“Iedere gram die de ruimte in gaat is heel kostbaar", legt Vertegaal een week voor vertrek uit. “Dus de vraag is hoe je antenne kunt maken die groot is in de ruimte, maar heel klein en licht als het gelanceerd wordt.”   

Vandaar het idee van Vertegaal om een opblaasbare antenne te maken. “In een vacuüm heb je maar een heel klein beetje lucht nodig om iets op te blazen.”
Om dat te testen trok hij met een prototype van de antenne naar Engeland, waar een bedrijf gespecialiseerd is in het uitvoeren en begeleiden van dit soort experimenten.   

Kleine box

De antenne zit bij de ‘lancering’ verpakt in een kleine kubus van 10x10x10 centimeter (1 liter). Daar zit een flinterdunne film in die uitklapt tot een oppervlakte van één vierkante meter. Op de film is een geleidende laag koper van 2 micrometer, die fungeert als radio-ontvanger. Het uitklappen gebeurt door de armen van de antenne vol te blazen met een minieme hoeveelheid perslucht, gevolgd door een kleine dosis CO2. In een video waarin Vertegaal de antenne test in het elektronisch laboratorium in het Flux-gebouw ziet het eruit als het opblazen van een ballon, waarvan langzaam maar zeker de uiteindelijke vorm zichtbaar wordt. 

Tevreden

Tijdens het experiment blijkt dat de antenne weliswaar volledig uitklapt, maar later dan Vertegaal had verwacht. "Ik moet de data nog analyseren, maar ik heb wel al gezien dat de antenne heeft gewerkt", zegt hij een dag na de test. "Ik ben in ieder geval tevreden over hoe alles is gegaan."  

Ruimtevaart  

Vertegaal wil met zijn experiment bewijzen dat het concept van een opblaasbare antenne werkt. “Ik hoop echt dat daarna ruimtevaartmissies naar de maan dit idee gaan omarmen", zegt hij.

Samenwerking

Er is een samenwerking, waarbij onder meer de Radboud Universiteit Nijmegen en de TU/e betrokken zijn, die een voorstel wil indienen bij ruimtevaartorganisatie ESA (European Space Agency). Doel van het consortium is om een opblaasbare antenne te gebruiken als radiotelescoop op de achterkant van de maan. “Met een antenne die achter de maan, vrij van storingen vanaf de aarde, ultra lage frequenties kan opvangen, verwachten we informatie op te vangen over het begin van het heelal”, aldus Vertegaal.   

Dit artikel is geschreven in samenwerking met Cursor.