Technologie-ontwikkelaar en -producent Demcon heeft afgelopen week samen met TNO het eerste Laser Projection System geleverd. Bestemming is de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), waar TNO en ESO het systeem zullen testen. In totaal gaan Demcon-bedrijf Focal en TNO negen systemen bouwen voor ESO’s Very Large Telescope en Extremely Large Telescope in Chili. De systemen projecteren zogeheten ‘laser guide stars’ in de atmosfeer om de grote telescopen te helpen bij beter scherpstellen op astronomische objecten ver weg. Zo krijgen sterrenkundigen scherpere beelden van het heelal. Ze hopen daarmee nieuwe ontdekkingen te doen, bijvoorbeeld over de evolutie van het heelal na de oerknal en de vorming van sterren en sterrenstelsels.

Telescopen op aarde hebben last van de atmosfeer, die het zicht vertroebelt door turbulentie. Daarom staan mega-telescopen zoals de Very Large Telescope (VLT) en de Extremely Large Telescope (ELT) boven op een bergtop. Die ligt in Chili voor de VLT, die bestaat uit vier telescopen, en de ELT, die nog in aanbouw is als ’s werelds grootste telescoop.

Kunstmatige ster als ijkpunt

Om het effect van de nog resterende atmosferische verstoring verder te beperken, is het Laser Projection System (LPS) ontwikkeld. Dit instrument projecteert een kunstmatige ster aan de buitenrand van de atmosfeer op negentig kilometer hoogte. Omdat de eigenschappen van deze ‘laser guide star’ bekend zijn, kan uit waarnemingen hieraan de invloed van de atmosfeer worden afgeleid. Astronomen gebruiken deze informatie voor het corrigeren van de beelden waar ze echt in geïnteresseerd zijn.

Vervolg op succesvolle inzet

De ‘laser guide star’ technologie is meer dan tien jaar geleden ontwikkeld door ESO in samenwerking met TNO, dat vier LPS-systemen bouwde voor een van de VLT-telescopen. Feitelijk waren dit nog prototypes, maar ze functioneren goed en zorgen inderdaad voor betere waarnemingen. Reden voor ESO om nog eens negen systemen te bestellen bij TNO: drie voor de VLT (Ă©Ă©n voor elk van de drie andere telescopen) en zes voor de ELT. TNO besloot een verbeterde, industrieel volwassen versie te ontwikkelen van het LPS, met veel aandacht voor betrouwbaarheid, beschikbaarheid, onderhoudbaarheid en veiligheid. Voor dit complexe staaltje van precisie-optiek en -mechanica deed TNO een beroep op Demcon focal, specialist in optomechatronische systemen. Demcon focal nam de laserafstelling en de besturingselektronica voor haar rekening. Uiteraard was er nauwe samenwerking met TNO, want de verschillende onderdelen moesten perfect op elkaar aansluiten.

Verbeterd systeem

De belangrijkste verbetering van de laserafstelling betreft het onderhoud, vertelt Marko van Dalfsen, projectleider bij Demcon focal. “Voor service en onderhoud kunnen submodules nu heel snel en eenvoudig worden vervangen. Het systeem heeft daardoor veel minder stilstand. Astronomen kunnen zo meer waarnemingen doen met hun kostbare telescopen.” Daarnaast zijn de prestaties van de LPS verbeterd, vult TNO-projectmanager Wouter Jonker aan. “Bovendien is het nu een robuust systeem geworden, waardoor we het gemakkelijk in serie kunnen bouwen. Wil ESO er negen, dan leveren wij er negen.” Het bouwen gebeurt bij Demcon focal, meldt Van Dalfsen. “Hier bouwen we de onderdelen die TNO en Focal aanleveren samen tot een compleet systeem.”

Testen en trainen

Voor het eerste systeem is de samenbouw onlangs afgerond. ESO deed een ‘test readiness review’, een belangrijke mijlpaal voor verscheping naar ESO in Garching, bij MĂŒnchen (D). Daar gaat TNO testen uitvoeren in een klimaatkamer, om het systeem te beproeven onder de condities die zich bovenop een bergtop voordoen, meldt Jonker. “Ook gaan we ESO-personeel trainen in service, onderhoud en gebruik van het systeem. Naar verwachting kan ESO het systeem dan in de zomer officieel afnemen en medio 2025 voor het eerst gebruiken bij waarnemingen met een VLT-telescoop. Een team van Demcon focal en TNO gaat in Chili helpen bij integratie van het LPS op de telescoop.” Intussen kunnen Demcon focal en TNO de systemen twee tot en met negen gaan bouwen. ESO heeft daar veel haast bij, want astronomen zitten te springen om telescopen die nog scherpere beelden leveren. Voor 2027 staat ‘first light’ op de ELT gepland.

Meer werk voor Demcon focal

Met de levering van negen systemen aan ESO is het verhaal nog niet afgelopen, weet Jonker. “We zetten nu de laatste puntjes op de i voor een licentieovereenkomst met ESO. Die legt vast dat wij alles wat we in dit project hebben ontwikkeld mogen gebruiken in systemen voor andere klanten. Wereldwijd is ons systeem absoluut uniek. ESO heeft straks de allermooiste spullen en we weten dat er andere observatoria zijn die ze graag willen hebben. Ik schat dat we nog z’n twintig stuks kunnen afzetten.” Daar kan dus nog veel werk voor Demcon focal uit voortvloeien.

Kennisoverdracht naar industrie

Albert Borreman, managing director van Demcon focal, is blij met alle werk dat naar hem toekomt en waardeert ook de kennisoverdracht. “We zien vaak dat kennis van TNO geleidelijk doorsijpelt naar de industrie, in dit geval naar Demcon focal. Denk aan de manier waarop ontwerpen worden gemaakt en hoe bepaalde lensvattingen en verbindingsprincipes worden toegepast. Ik vind het goud waard, hoe de industrie wordt meegenomen om langzaam nieuwe technologie op te pakken. Voor ons was het ook belangrijk om te voldoen aan de normen van ESO, zodat we ons voortaan kunnen positioneren als partner voor astronomieprojecten. Met hulp van met TNO hebben we dat in dit project geleerd.”

Gelijkwaardige partners

Bovenal is Borreman trots op het eindresultaat. “We hebben er heel veel tijd in gestoken en hebben het ontwerp zorgvuldig uitgewerkt, met als gevolg dat heel veel onderdelen ‘right first time’ waren. We zijn gestart in de tijd van Covid-19 en daarna waren er de leverproblemen voor cruciale componenten waar de hele industrie last van had; die hebben we ook overleefd. Ik schrijf dat toe aan de inzet van het projectteam en de geweldige samenwerking.” Er was bepaald geen sprake van een standaard klant-leverancierrelatie, bevestigt Wouter Jonker van TNO. “Contractueel was het dat misschien wel, maar in de praktijk werkten we samen als gelijkwaardige partners.”

 

Bron afbeelding: TNO