Niederländisches Konsortium baut Hochleistungskühler für das Einstein-Teleskop

Ein niederländisches Konsortium macht einen wichtigen Schritt bei der Entwicklung einer vibrationsfreien Kühlung für das Einstein-Teleskop. Es baut den ersten Hochleistungs-Sorptionskühler für das zukünftige Observatorium. Die Technologie wird erstmals von kompakten Anwendungen auf ein Kühlsystem mit deutlich höherer Kühlleistung skaliert. In diesem großen Maßstab werden Sorptionskühler bisher noch nirgendwo eingesetzt.

Eine leise Lösung für eine große Herausforderung

Um Gravitationswellen messen zu können, müssen die Spiegel und ihr Aufhängungssystem des Einstein-Teleskops auf extrem niedrige Temperaturen gekühlt werden. Gleichzeitig muss die Umgebung vollkommen vibrationsfrei bleiben. Selbst die kleinste Schwingung kann die Messungen beeinflussen. Das macht die Kühlung zu einer der größten technologischen Herausforderungen für das zukünftige Observatorium.

Das Konsortium „Zero-vibration Sorption Cryocooler“, bestehend aus der Universität Twente, Demcon kryoz und Cooll, entwickelt dafür auf Initiative von Nikhef eine innovative Lösung. Die Technologie wird in der kommenden Zeit in der Testanlage des Einstein-Teleskops, dem ETpathfinder, an der Universität Maastricht getestet.

Grenzüberschreitende Zusammenarbeit

Im belgischen Einstein-Teleskop-Labor ET-CRISTAL in Lüttich haben Forscher vibrationsfreie, strahlungs- und berührungslose Kühltechnologie in Originalgröße getestet und unter Bedingungen simuliert, die den Anforderungen des Einstein-Teleskops entsprechen. So ergänzen sich die niederländischen und belgischen Testanlagen, und Forscher sowie Unternehmen in der Euregio Maas-Rhein arbeiten gemeinsam an einer entscheidenden Technologie für das zukünftige Observatorium.

Von kleinen Kühlern zu einem einzigartigen System

Sorptionskühler werden bereits in kompakten kryogenen Systemen eingesetzt, beispielsweise für Mikroskope und Kommunikationssatelliten. Für das Einstein-Teleskop ist jedoch eine weitaus größere Kühlleistung erforderlich, um die großen, äußerst empfindlichen Bauteile langfristig auf extrem niedrigen Temperaturen zu halten. Deshalb skaliert das Konsortium die bestehende Technologie auf eine Größe, die in diesem Umfang bisher noch nicht zum Einsatz gekommen ist.

Ein herkömmlicher Kühlschrank verwendet einen Kompressor, der sich ständig bewegt und dadurch Vibrationen verursacht. Ein Sorptionskühler baut den erforderlichen Druck ohne ein solches mechanisches Bauteil auf. Dadurch kann er kühlen, ohne die Vibrationen zu erzeugen, die die Messungen des Einstein-Teleskops stören würden.

Projektmanager Adrie Visser bei Demcon kryoz: „Wir gehen davon aus, dass im Sommer ein System vollständig in das Hochdrucklabor in Twente integriert sein wird. Dann können wir mit den Tests beginnen, und wenn diese positiv ausfallen, können wir parallel dazu in der Testanlage des Einstein-Teleskops in Maastricht loslegen. Ende dieses Jahres werden wir dort dann das erste komplette System für den ETpathfinder aufgebaut haben.“

Technologie mit Wirkung

Für Romaine Kunst, Thermal System Engineer bei Demcon kryoz, ist das Projekt mehr als nur ein Beitrag zum Einstein-Teleskop. „Damit erzielen wir eine erhebliche Verbesserung gegenüber den bestehenden Kühltechniken. Für mich persönlich ist es ein Traum, unsere Technologie weiterzuentwickeln.

Raumfahrt und Astronomie sind derzeit die größten Anwendungsbereiche, aber es gibt auch so viele andere Forschungsanwendungen. Man denke beispielsweise an die medizinische Bildgebung von Proben, die gekühlt werden müssen, oder an Mikroskope bei allerlei wissenschaftlichen Experimenten. Auch für Quantencomputer ist die Schwingungsanforderung sehr relevant, und zwar bei noch niedrigeren Temperaturen.“

Sechs Konsortien entwickeln Technologien für das Einstein-Teleskop

Das Konsortium ist eines von sechs Konsortien, die Technologien für das Einstein-Teleskop entwickeln. Gemeinsam arbeiten 26 niederländische Hightech-Unternehmen und Forschungseinrichtungen an Innovationen in den Bereichen Optik, Vakuumtechnologie, vibrationsfreie Kühlung, Schwingungsdämpfung und thermische Verformungen. Hierfür wurden Fördermittel in Höhe von über 12 Millionen Euro bereitgestellt. Die Projekte liefern nicht nur wesentliche Technologien für das Einstein-Teleskop, sondern schaffen auch neue Chancen für den niederländischen und euregionalen Hightech-Sektor.