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Nützlich für viel mehr als das Einstein-Teleskop

Demcon Kryoz, Cooll und die Universität Twente entwickeln mit Fördermitteln des Nationalen Wachstumsfonds eine vibrationsfreie Kühltechnik für das Einstein-Teleskop. Dies soll dazu beitragen, den künftigen Gravitationswellen-Detektor so empfindlich wie möglich zu machen, sagt Gründer Pieter Lerou von Demcon Kryoz.

Warum ist eine vibrationsfreie Kühlung für das Einstein-Teleskop so wichtig?

„Das Einstein-Teleskop muss zehnmal empfindlicher werden als derzeitige Detektoren für Gravitationswellen. Das lässt sich nur erreichen, wenn die Messgeräte unglaublich ‚leise‘ sind. Nicht nur die Spiegel müssen ganz still halten, auch die Atome in den Spiegelbeschichtungen dürfen sich kaum bewegen. Das erreicht man nur, indem man die Geräte auf etwa -260 °C, also auf eine Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt, abkühlt.“

Pieter Lerou (Demcon Kryoz)
Pieter Lerou (Demcon Kryoz)
Ist das knifflig?

„Es gibt alle möglichen Methoden, um Geräte so weit abzukühlen – allerdings erzeugt die Technik selbst Vibrationen. Der Aufhängungspunkt der Spiegel, an dem die Kühlrohre ankommen, darf sich nur um Nanometer, also Milliardstel Meter, bewegen. Aber in den meisten Kühltechnologien gibt es Kompressoren, die Vibrationen erzeugen, die bis zu tausendmal stärker sind.“

Und wie geht man damit um?

„Im Grunde funktioniert unsere Kältetechnik genauso wie ein normaler Kühlschrank: Man nimmt ein Gas unter hohem Druck und lässt es sich ausdehnen, so dass es mehr Volumen einnimmt und die Temperatur sinkt. Der Unterschied liegt in der Art des Gases, das wir verwenden, und darin, wie wir den Druck aufbauen. Wir machen das nicht mit einer mechanischen Pumpe, sondern mit einem Rohr voller Aktivkohle. Dieses Material absorbiert Gase leicht – Sorption, für die Expert:innen. Ein kleiner Temperaturimpuls, und das Gas wird aus dem Material freigesetzt, so dass man Druck aufbaut. So kühlen wir in vier aufeinanderfolgenden Schritten mit verschiedenen Gasen von -200 °C – der Temperatur von flüssigem Stickstoff – auf -263 °C ab.“

Wird das funktionieren?

„Diese Kühltechnik funktioniert schon seit Jahren und ist die Grundlage des Unternehmens Kryoz, das ich 2008 auf der Grundlage meiner Doktorarbeit an der Universität Twente (UT) gegründet habe. Dort wird auch seit Jahren an einer vibrationsfreien Verdichtertechnik geforscht, die von der Firma Cooll vermarktet wird. Ob wir die Leistung auch schwingungsarm genug für das Einstein-Teleskop bekommen können, wollen wir nun herausfinden. Es sind mehrere Ansätze im Rennen, die wir jetzt entwickeln und 2026 in der ETpathfinder-Anlage in Maastricht testen werden.“

Ontwikkelaars van de trillingsvrije koeling bij de ETpathfinder-faciliteit
Entwickler der vibrationsfreien Kühlung in der ETpathfinder-Anlage
Was macht diese Aufgabe für Sie interessant?

„Es ist natürlich cool, an einem so anspruchsvollen Projekt wie dem Einstein-Teleskop mitarbeiten zu können. Dabei zeigt man, welche Leistung man mit seinem Produkt erreichen kann. Und eine gute, vibrationsfreie Kühlung hat alle möglichen Anwendungen. Dieser Ansatz ähnelt zum Beispiel bereits der Kühltechnologie, die wir für empfindliche Elektronenmikroskope entwickeln. Das ermöglicht bessere Analysen von gekühlten biologischen Proben wie Coronaviren mit Elektronenmikroskopen oder die Kühlung der Sensorik in Weltraumsatelliten. Vibrationsarme Kühlung ist für alle möglichen Anwendungen interessant, weit über das Einstein-Teleskop hinaus.“

FuE-Programm für Hightech-Unternehmen

Um Innovationen und die beschleunigte Entwicklung neuer Technologien für das Einstein-Teleskop zu fördern, wurde im Herbst 2023 ein FuE-Programm für Hightech-Unternehmen aufgelegt. Dieses Programm ist Teil des Valorisierungsprogramms für das Einstein-Teleskop und wird von der niederländisch-limburgischen Entwicklungsgesellschaft LIOF durchgeführt. Das Programm steht einzelnen Unternehmen und Partnerschaften in fünf für das Einstein-Teleskop relevanten Technologiebereichen offen.

Mehr Informationen? Besuchen Sie die Website des F&E-Programms.

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