Niederländische Sensortechnologie hilft dem Einstein-Teleskop, vibrationsfrei zu messen
Ein niederländisches Konsortium entwickelt extrem empfindliche Sensoren, die dazu beitragen sollen, die Spiegel des Einstein-Teleskops so gut wie möglich vor Schwingungen zu schützen. Die ersten wichtigen Meilensteine sind inzwischen erreicht: Ein erster Sensor-Prototyp funktioniert, und bei Nikhef wurde eine neue Testanlage in Betrieb genommen. Die Technologie konzentriert sich auf sehr niedrige Frequenzen, für die bestehende Sensoren noch nicht genau genug sind.
Jede Bewegung zählt
Um Gravitationswellen messen zu können, müssen die Spiegel des Einstein-Teleskops so gut wie stillstehen. Das ist eine große technische Herausforderung. Die Spiegel können durch alle möglichen Störungen beeinflusst werden, von menschlichen Aktivitäten und Bodenbewegungen bis hin zu thermischem und Quantenrauschen.
Um die Position der Spiegel aktiv korrigieren zu können, müssen selbst die kleinsten Bewegungen gemessen werden können: mit einer Genauigkeit von einem Milliardstel Meter oder einem Milliardstel Winkelgrad. Für schnelle, hochfrequente Schwingungen gibt es hierfür bereits geeignete Sensoren, für niederfrequente Schwingungen jedoch noch nicht. Gerade diese sind wichtig, da das Einstein-Teleskop auch Gravitationswellen bei niedrigen Frequenzen zwischen 1 und 10 Hz erfassen können muss. Damit können Wissenschaftler mehr kosmologische Prozesse und schwerere astronomische Objekte untersuchen.
Sechs niederländische Partner arbeiten zusammen
Das SENVIDET-Konsortium (Sensor Engineering for Noise and Vibration Isolation and Damping in Einstein Telescope) arbeitet daher an einer neuen Generation von Sensoren.
Drei niederländische Unternehmen – Somni Solutions, Innoseis Sensor Technologies und Quantified Air – übernehmen die Sensorentwicklung, während drei große Partner – Nikhef, Demcon HTS und VSL – diese mit Systemtechnik und Validierung unterstützen. Innoseis Sensor Technologies konzentriert sich auf Rotationssensoren, Somni Solutions auf Wegsensoren und Quantified Air entwickelt eine neue Technik zum Auslesen der Rotationssensoren. Demcon HTS unterstützt bei der Integration der Sensoren in das Regelungssystem, VSL arbeitet an der erforderlichen Kalibrierung und Nikhef testet und validiert die Sensoren.
Erster Sensor-Prototyp funktioniert
Ein wichtiger Meilenstein ist inzwischen erreicht worden. Somni Solutions hat eine erste Version seines Sensors entwickelt und bei VSL kalibrieren lassen. Anschließend wurde bei Nikhef getestet, wie der Sensor auf Bewegung reagiert. Die Ergebnisse sind vielversprechend.
Hedde van Hoorn, Senior Project Lead bei Somni Solutions und Konsortialkoordinator: „Die erste Version haben wir inzwischen bei VSL statisch kalibriert; damit haben wir nachgewiesen, dass der Sensor funktioniert und eine sehr hohe Empfindlichkeit aufweist. Anschließend haben wir bei Nikhef die dynamische Reaktion getestet; im Vergleich zu einem Seismometer schneidet er sehr gut ab.“
Der nächste Schritt besteht darin, das Rauschpegel weiter zu senken, damit der Sensor die Anforderungen des Einstein-Teleskops erfüllen kann.
Niederländische Sensortechnologie auf dem neuesten Stand der Technik
Nikhef hat kürzlich in Amsterdam auch den OmniSens 6D in Betrieb genommen: eine neue Anlage zum Testen der Sensoren unter Hochvakuum.
Laut Albert van Dorssen, Business Developer im Team „Valorisatie Einstein Telescope“, war Sensortechnologie mit der erforderlichen Präzision bislang noch nicht kommerziell erhältlich. Die niederländischen Unternehmen entwickeln nun Technologien, die diese Anforderungen möglicherweise erfüllen können.
„Ich bin stolz darauf, dass wir als relativ kleine Akteure diese grundlegende Entwicklung selbst vorantreiben können. Was hier in den Niederlanden geschieht, ist wirklich auf dem neuesten Stand der Technik.“
Hedde van Hoorn, Somni Solutions
Auch Chancen außerhalb des Einstein-Teleskops
Die Technologie lässt sich auch außerhalb des Einstein-Teleskops einsetzen. Zu denken ist dabei an die Halbleiterindustrie, die Quantentechnologie und die Kernfusion. Zudem kann die Technologie zur hochpräzisen Messung seismischer Schwingungen genutzt werden, beispielsweise zur Überwachung von Erdbeben.rdbevingen.
SENVIDET ist eines der sechs Konsortien, in denen niederländische Hightech-Unternehmen und Forschungseinrichtungen Technologien für das Einstein-Teleskop entwickeln. Die Projekte werden unter anderem durch Mittel aus dem Nationalen Wachstumsfonds ermöglicht. So liefern sie nicht nur Technologie für das Einstein-Teleskop, sondern schaffen auch neue Chancen für den niederländischen Hightech-Sektor.
