Je leest:

Telescoop op Maan of in omloopbaan?

Telescoop op Maan of in omloopbaan?

Auteur: | 11 maart 2004

Groter is beter, tenminste als je een telescoop ontwerpt. Hoe groter het oppervlak, hoe meer licht het opvangt en hoe scherper de beelden die de telescoop produceert. De allergrootste telescopen kun je alleen in de ruimte bouwen – maar waar?

De allergrootste telescoop is de beroemde radiotelescoop Arecibo in Puerto Rico, met een doorsnede van 305 meter. De telescoop is gebouwd in een bijna komvormig dal en kan nauwelijks bewegen; de enorme schotel kijkt altijd in grofweg dezelfde richting. Jammer, want met de enorme scherpte die zo’n oppervlak mogelijk maakt zouden astronomen graag de hele hemel bekijken. Een draaibare schotel van zo’n formaat is op aarde niet haalbaar. Het apparaat zou aan alle kanten gestut moeten worden, waardoor hij groot, log en vooral duur zou worden.

De radiotelescoop Arecibo te Puerto Rico is ’s werelds grootste telescoop. De schotel heeft een doorsnede van 305 meter en figureerde al in een aantal films. bron: Arecibo Observatory

Buiten de aarde is een gigantische telescoop geen probleem: daar heeft het bouwsel namelijk minder of helemaal geen last van de zwaartekracht. Niet alleen dat, ook de storende effecten van de aardse atmosfeer vallen weg. Die blokkeert bijvoorbeeld alle röntgen- en gammastraling uit het heelal, maar ook zichtbaar licht raakt verstoort door de bewegende lucht. Net als de warme, kolkende lucht boven een kaars veroorzaakt onze atmosfeer flikkeringen in licht. ’s Nachts is dat goed te zien aan de knipperende sterren.

Waar zou zo’n telescoop moeten komen, en wie gaat ’m bouwen? Voor een antwoord op die laatste vraag kijken sterrenkundigen hoopvol naar de Amerikaanse president Bush. In 2004 ontvouwde die plannen voor een terugkeer naar de ruimte; het einddoel is een bemande basis op de maan en Mars. Om grote bouwsels in de ruimte te leren samenstellen zou de bouw van een ruimtetelescoop met een team van astronauten en speciale robots geen slecht idee zijn, denken sommige sterrenkundigen. In februari organiseerden ze daarom een brainstorm sessie om NASA plannen voor nieuwe ruimtetelescopen aan te reiken.

NASA’s Great Observatories: de Hubble Space Telescope, Chandra X-ray Telescope, Compton Gamma Ray Observarory en Spitzer Space Telescope. bron: NASA

Een van de organisatoren van de sessie in Boulder (Colorado) is Harley Thronson van NASA’s Science Mission Directorate. “Sterrenkundigen zijn oppervlakte-verslaafden”, zei in tegen de website Space.com: “ze willen steeds grotere telescopen, die dan ook steeds grotere ondersteunende structuren nodig hebben.” Maar oppervlakte alleen is niet genoeg. Thronson denkt dat voor de astronomie van de toekomst heel nieuwe ontwerpen nodig zijn. Bijvoorbeeld met verschillende diafragma’s die in vrije formatie in de ruimte voor de eigenlijke schotel zweven.

“De interessante zaken in ons universum zijn ver weg,” merkt Thronson op, “maar ik ben optimistisch: het zou me niet verbazen als schoolkinderen in 2050 de namen van continenten op andere planeten leren.” Met grote ruimtetelescopen die in zichtbaar licht waarnemen is zulke haarscherpe waarneming volgens Thronson mogelijk.

Deep Field Infrared Observatory vlakbij de zuidpool van de maan. Zo’n observatorium zou, ijskoud en zonder last van stof, wind of atmosferische breking, het heelal kunnen onderzoeken. bron: J. Roger Angel / University of Arizona

Wat voor telescopen kunnen we in de toekomst verwachten? Eén ontwerp is de vloeibare schotelantenne. Roger Angel, astronoom van de Universiteit van Tucson, zou zo’n telescoop op de zuidpool van de maan willen plaatsen. Als je een kom vult met bijvoorbeeld kwik en die snel ronddraait, gaat het vloeistofoppervlak in een schotelvorm staan. Het oppervlak is automatisch glad en vertoont geen slijpfouten zoals een normale telescoopspiegel.

Op aarde is zo’n ontwerp onpraktisch. Stofjes, trillingen in de grond en lucht en zelfs de wind van de draaiende schotel verstoren het haarscherpe beeld. Op de maan zou je daar geen last van hebben. “In het luchtledige van onze satelliet is zelfs een draaiende vloeistofspiegel van 100 m doorsnee niet eng; de maan is een absoluut ideale plek voor zulke telescopen”, zegt Angel. Op aarde is een vloeibare schotel van 6 meter doorsnede het maximum haalbare.

Deze maanbasis voorziet in haar energie met een park van zonnepanelen op de achtergrond. Zonnepanelen op de zogenaamde Peak of Eternal Light bij de zuidpool van de maan zouden altijd in de zon staan en energie leveren. bron: Pat Rawlings/SAIC/NASA JSC

Een infraroodtelescoop op kwikbasis klinkt leuk, toch kleven er nadelen aan. Zo’n schotel kan nog minder soepel draaien dan de Arecibo-telescoop. En op de maan zweven alsnog stofjes rond waar de satelliet last van krijgt. De grootste problemen zijn echter van logistieke aard: dertig jaar terug was een telescoop op de maan een veel beter idee dan nu; toen had NASA door het Apollo-programma namelijk nog expertise in huis op het gebied van maanlandingen. Tegenwoordig is de aandacht verschoven naar bouwen in een omloopbaan. Telescopen op de maan zijn niet minder aantrekkelijk geworden, maar er is wel serieuze concurrentie ontstaan door de toegenomen kennis op het gebied van bouwen in de vrije ruimte. De Hubble-telescoop, maar ook de ruimtestations Mir en ISS zijn daar het bewijs van.

Hoe zit het dus met vrij zwevende supertelescopen? Die kunnen in een nabije of verre omloopbaan worden gebouwd. Zulke satellieten zijn te bereiken met raketten, maar natuurlijk is een basis vlakbij het observatiepunt ook een optie. Dan Lester, mede-organisator van de bijeenkomst en sterrenkundige aan de Universiteit van Austin in Texas: “Ten opzichte van de vrije ruimte heeft de maan stof en zwaartekracht. Geen van beide zijn bijzonder nuttig voor astronomische waarnemingen in en rond het zichtbare deel van het spectrum”, gaf hij aan. Lester is dan ook voorstander van een vrij zwevende ruimtetelescoop zoals Hubble. Of Darwin, een geplande cluster van telescopen die in de ruimte hun waarnemingen koppelen en zo als één gigantische schotel werken.

NASA’s James Webb Space Telescope gaat in infraroodlicht het heelal onderzoeken. De telescoop wordt door een speciale kap beschermd tegen de infraroodstraling van de zon. bron: NASA

“Er is een neiging om telescopen te bouwen waar mensen er makkelijk bij kunnen – voor onderhoud bijvoorbeeld”, legt Lester uit. “Maar ik betwijfel of het maanoppervlak wel zo druk gaat worden. De vrije ruimte is prima geschikt voor ons; we werken er nu al jaren.”

“De maan biedt in eeuwig beschaduwde kraters wél een prachtige koele plek voor telescopen”, geeft hij toe. Zulke koeling is nodig om ongestoord infrarode straling te kunnen meten; warme plekken zenden zelf die straling uit en verstoren zo de waarneming. De James Webb Space Telescope, die na 2010 de ruimte kiest, heeft voor zijn infraroodwaarnemingen een speciale kap die hem tegen het zonlicht beschut. “Om een telescoop continu koud te houden hoeven we dus helemaal niet naar de maan.”

Maar misschien is die maan toch niet zo gek. Als er op de maan waardevolle grondstoffen te vinden zijn, zoals ondergronds water dat in zuur- en waterstof (ideale raketbrandstof) gesplitst kan worden, is een maanbasis een goed idee. Vanaf een maanbasis is interplanetair reizen veel goedkoper dan vanaf de aarde: de ontsnappingssnelheid is er lager, waardoor minder brandstof nodig is tijdens de lancering. Ook kan de bouw van een maanbasis dienen als oefening voor een basis op Mars. In dat opzicht is ruimtevaart net kamperen met een tent. Eerst zet je die voor de zekerheid op in je achtertuin, voor je er in Zuid-Frankrijk achter komt dat het ding zo lek is als een mandje – of dat je stokken bent vergeten.

Waar we over dertig jaar ook zijn, op de maan, op Mars of in vrije val, mensen zijn en blijven nieuwsgierig. Onze telescopen nemen we daarom mee: we willen tenslotte foto’s maken voor de thuisblijvers!

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 11 maart 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.