Op 26 april 2016 is op de ESO-sterrenwacht op Paranal, in het noorden van Chili, een evenement gehouden om het eerste licht van de vier krachtige lasers die een cruciaal onderdeel vormen van de adaptieve optische systemen van de Very Large Telescope luister bij te zetten. De aanwezigen werden getrakteerd op een spectaculaire show van de geavanceerde lasertechnologie tegen de majestueuze hemel van Paranal. Het gaat om de krachtigste laser-richtsterren die ooit in de astronomie zijn toegepast, en het is voor het eerst dat bij ESO meerdere laser-richtsterren zijn gebruikt.
Naast de ESO-staf waren hooggeplaatste vertegenwoordigers aanwezig van de bedrijven die de verschillende componenten van het nieuwe systeem hebben gebouwd. De Four Laser Guide Star Facility (4LGSF) projecteert met behulp van vier 22-watt lasers vier kunstmatige richtsterren op de hemel, door natriumatomen in de hoge atmosfeer zodanig aan het gloeien te brengen dat zij op echte sterren lijken. De kunststerren stellen de adaptieve optische systemen in staat om de vertroebelende werking van de aardatmosfeer tegen te gaan, zodat de telescoop scherpe opnamen kan maken. Door meer dan één laser te gebruiken, kan de atmosferische turbulentie veel nauwkeuriger in kaart worden gebracht, waardoor de beeldkwaliteit over een groter beeldveld aanzienlijk verbetert. De Four Laser Guide Star Facility is een voorbeeld van hoe ESO de Europese industrie in de gelegenheid stelt om voor te gaan in complexe onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten. De glasvezellaser die bij de 4LGSF wordt gebruikt is een van de meest succesvolle overdrachten van ESO-technologie aan de industrie.
TOPTICA, de Duitse hoofdaannemer, was verantwoordelijk voor het lasersysteem en leverde de oscillator, de frequentieverdubbelaar en de besturingssoftware van het systeem. Wilhelm Kaenders, directeur van TOPTICA, zei: ‘TOPTICA heeft enorm genoten van de samenwerking met ESO. Niet alleen om weer bezig te mogen zijn met de astronomie, mijn oude passie, en om met de zeer ingenieuze ESO-technici te werken, maar ook vanwege de inspiratie die we hebben opgedaan voor onze eigen commerciële productontwikkeling.’ [2] Het Canadese MPBC is leverancier van de pompen en Raman-versterkers voor de lasers, die gebaseerd zijn op technologie die door ESO gepatenteerd is. Jane Bachynski, directeur van MPB Communications Inc. zei: ‘MPBC is trots op zijn samenwerking met ESO bij de ontwikkeling van Raman-glasvezelversterkers met een veel hoger vermogen, die MPBC in de gelegenheid heeft gesteld om zijn technologie naar de sterren te brengen. Dit evenement is voor alle betrokkenen de beloning voor vele jaren van hard werken.’ [3]
TNO in Nederland is de fabrikant van de ‘optical tube assemblies’, die de laserbundels verbreden en op de hemel richten. Paul de Krom, algemeen directeur van TNO, zei: ‘TNO stelt de coöperatieve werkomgeving tijdens de ontwikkeling van de optical tube assemblies zeer op prijs, en verheugt zich op toekomstige samenwerkingen met ESO en de overige partners van het 4LGSF-project.’ [4] De 4LGSF maakt deel uit van de adaptieve optische faciliteit van Unit Telescope 4 van de VLT, die specifiek is ontworpen om de adaptieve optische systemen GALACSI/MUSE en GRAAL/HAWK-I van vier natrium-laserrichtsterren te voorzien. Dankzij deze nieuwe faciliteit heeft de Paranal-sterrenwacht nog steeds de meest geavanceerde en het grootste aantal adaptieve optische systemen in bedrijf.
De 4LGSF-lasers zijn in samenwerking met de industrie door ESO ontwikkeld en zijn al verworven door onder meer het Keck Observatory (dat samen met de Europese Commissie heeft bijgedragen aan de ontwikkelingskosten van de industriële laser) en de Subaru Telescope. In de toekomst zullen deze industriële lasers ook worden ingezet bij telescopen van het Gemini Observatory en andere bij diverse andere sterrenwachten en bij toekomstige extreem grote telescopen. De nieuwe technieken die voor de Four Laser Guide Star Facility zijn ontwikkeld banen de weg voor het adaptieve optische systeem van de European Extremely Large Telescope (E-ELT), ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld.
Noten
[1] De 4LGSF is de tweede generatie laser-richtsterfaciliteit die door ESO voor de Adaptive Optics Facility van de UT4 VLT-telescoop is gebouwd. Twee cruciale onderdelen van de 4LGSF – het lasersysteem en de optical tube assemblies zijn aangekocht van de industrie. De glasvezel-Raman-lasertechnologie, waarop het 4LGSF-lasersysteem is gebaseerd, is ontwikkeld en gepatenteerd door ESO en onder licentie door industriële partners gebouwd.
[2] Dit project heeft TOPTICA in staat gesteld om producten te maken in een nieuw golflengte- en vermogensregime. Het produceert nu de SodiumStar 20/2, die wordt beschouwd als de standaard voor bestaande en geplande telescopen over de hele wereld. Alle extreem grote telescopen van de volgende generatie zullen gebruik maken van de SodiumStar-laser. Tijdens de samenwerking met ESO van de afgelopen zeven jaar is het personeelsbestand van het bedrijf gegroeid van 80 tot meer dan 200.
[3] De samenwerking tussen MPBC en ESO heeft een bijkomend voordeel opgeleverd in de vorm van een nevenproductlijn van monofrequentie-versterkingsproducten op vrijwel elke golflengte, die tal van nieuwe toepassingen op wetenschappelijk en commercieel onderzoeksgebied mogelijk maken.
[4] Aan de ontwikkelingen bij TNO hebben vele leveranciers uit Nederland (Vernooy, Vacutech, Rovasta, Schott Benelux, Maxon Motor Benelux, IPS technology, Sensordata en WestEnd) en andere internationale bedrijven RMI, Qioptiq, Laser Components, Carl Zeiss, GLP, Faes, Farnell, Eriks en Pfeiffer) bijgedragen. De kennis en technologieën die uit de samenwerking met ESO voorkomen, vinden hun weg bij de Nederlandse en Europese partners, op terreinen als astronomie, communicatie, halfgeleiderproductie, medische apparatuur, ruimtewetenschap en aardobservatie.
