Westerbork in de ruimte; Japan lanceert als eerste radiotelescoop

AANSTAANDE dinsdag moet vanaf de Japanse lanceerbasis Kagoshima, aan de zuidkust van het eiland Kyushu, een radiotelescoop in een baan om de aarde worden gebracht.

Het instrument heeft een bescheiden diameter, maar door zijn waarnemingen te combineren met die van radiotelescopen op aarde wordt als het ware een telescoop gecreëerd die ruim tweemaal zo groot is als de aarde zelf en daarmee wordt een ongekende waarnemingsscherpte mogelijk. Met dit experiment bijten de Japanse onderzoekers de spits af van een mogelijk veelbelovende ontwikkeling in de radiosterrenkunde.

De kleinste details die men met een telescoop kan waarnemen worden bepaald door de diameter van de telescoop en de golflengte van de straling. Aangezien de golflengte van radiostraling vele orden van grootte langer is dan die van licht, kan met één radiotelescoop nooit zo scherp worden gekeken als met een optische telescoop. Daarom maken astronomen gebruik van de techniek van het combineren van meer radiotelescopen op één locatie (zoals bij de Westerbork Synthese Radio Telescoop), of van telescopen in verschillende landen of continenten.

Met behulp van deze laatste techniek, de Very Long Baseline Interferometry (VLBI), kan men een scheidend vermogen van een duizendste boogseconde bereiken, waardoor radio-astronomen nu vele malen scherper kunnen waarnemen dan optische astronomen: de aanvankelijke achterstand is omgeslagen in een enorme voorsprong! Die grote waarnemingsscherpte kunnen astronomen goed gebruiken bij bijvoorbeeld het onderzoek naar de processen die zich afspelen in het centrum van (actieve) sterrenstelsels. Daar spelen zich in hele kleine gebiedjes mysterieuze processen af, waarbij enorme hoeveelheden energie worden geproduceerd.

De wens naar een steeds grotere waarnemingsscherpte heeft ook geleid tot plannen voor het koppelen van radiotelescopen op aarde aan die in een baan rond de aarde. In het afgelopen decennium zijn binnen het Europese ruimte-agentschap ESA twee van zulke projecten naar voren gebracht, Quasat en IVS, maar die hebben het moeten afleggen tegen andere ruimteprojecten. Russische onderzoekers werken aan een radiotelescoop van 10 meter diameter, die in de loop van het volgend jaar in een baan om de aarde zou moeten komen. Dit project, Radio-Astron geheten, wordt echter geplaagd door de enorme (financiële) problemen in de huidige Russische ruimtevaart-industrie.

Alle ogen zijn daarom nu gericht op het VLBI Space Observation Programme (VSOP) van het Japanse Institute of Space and Astronautical Science. Op 11 februari zal een 800 kg zware Muses-B satelliet in een zes-uurbaan baan op afstanden tussen 1.000 en 20.000 kilometer van de aarde worden gebracht. Deze satelliet draagt een parabolische radioreflector van 8,4 meter diameter: een zeshoekige constructie die zich tijdens de lancering in opgevouwen toestand bevindt en straks in de ruimte nergens meer dan een halve millimeter van de ideale paraboolvorm mag afwijken.

Het project wordt geleid in het vluchtleidingscentrum in Usuda. Extra grondstations van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA, bij Green Bank, Goldstone, Madrid en Tidbinbilla (Australië), waarborgen het contact met de satelliet gedurende 24 uur per dag. De astronomische waarnemingen van de satelliet worden tezamen met zeer nauwkeurige tijdsignalen, die van de grondstations naar de satelliet worden gezonden, vastgelegd op magneetband. Daardoor kunnen deze waarnemingen later in correlatorcentra worden vergeleken met die welke radiotelescopen op aarde gelijktijdig aan dezelfde objecten hebben verricht. Zo kunnen heel nauwkeurige radiobeelden van deze hemelobjecten worden gemaakt.

De komende lancering wordt met spanning tegemoet gezien in Dwingeloo, waar zich het 'zenuwcentrum' bevindt van het Joint Institute for VLB in Europe (JIVE). Dit instituut coördineert de verbeteringen aan een twaalftal radiotelescopen, verspreid over geheel Europa, zodat die niet alleen onderling met elkaar kunnen samenwerken maar ook kunnen deelnemen aan het Japanse ruimteproject. In Dwingeloo kunnen Europese radioastronomen ook hun waarnemingen voorbereiden en verwerken. De Amerikaanse tegenhanger bevindt zich in Socorro, in New Mexico. Daar is het centrum gevestigd van de Very Long Baseline Array (VLBA), een netwerk van tien automatisch werkende 25-meter radiotelescopen, verspreid over de gehele Verenigde Staten (inclusief Hawaii). Overigens kunnen het Europese en Amerikaanse netwerk ook onderling worden gekoppeld.

Met de Japanse ruimte-telescoop zullen radiowaarnemingen worden verricht op golflengten van 18, 6 en 1 cm, aan zowel bronnen in ons Melkwegstelsel als in andere sterrenstelsels. Als de reflector inderdaad zijn gewenste paraboolvorm aanneemt, zal - bij koppeling met radiotelescopen op aarde - op de kortste golflengte een scheidend vermogen van een tienduizendste boogseconde kunnen worden bereikt. Dit komt overeen met het hoekje dat een voetafdruk op de maan aan de hemel bestrijkt.

Voordat het zover is, moet de Japanse technologie zich echter nog bewijzen. Het meest cruciale moment wordt straks het ontplooien van de opgevouwen radioreflector, een proces dat men op aarde wel uitvoerig heeft getest, maar natuurlijk niet onder gewichtloze omstandigheden. En ook de lancering zelf wordt met spanning afgewacht. Die geschiedt met een nieuwe viertrapsraket, M-V geheten, die geheel op vaste brandstoffen werkt. Zo'n raket blijkt vaak wat moeilijker onder controle te houden dan een raket met vloeibare brandstoffen.