Haarscherpe blik op universum
Spiegelgladde perfectie voor superheldere beelden
"Ruw" is waarschijnlijk niet het eerste woord dat in je opkomt om een spiegel te beschrijven. Maar vergelijk het eens met de spiegels van gigantische optische telescopen in sterrenwachten. Dan zit de huishoudspiegel vol imperfecties. Om een spiegel te maken die een haarscherp beeld geeft van verre sterrenstelsels, wordt het spiegeloppervlak onder vacuüm met een ionenbundel geëgaliseerd. En daarbij komen vacuümpompen van de Busch Group in actie.
In een observatorium spelen enorme, holle spiegels een sleutelrol. Ze zijn zorgvuldig gepositioneerd om het licht uit de verste uithoeken van het heelal op te vangen en te bundelen. Zo kunnen, wetenschappers vanaf aarde ver voorbij de grenzen van onze melkweg kijken. Om zo’n helder beeld te krijgen, moeten deze spiegels extreem glad zijn. Dit vereist toleranties van slechts enkele tientallen nanometers. Oneffenheden - zo klein zijn als een enkele DNA-streng - worden zo geëlimineerd. Zo’n nauwkeurige precisie is alleen mogelijk onder vacuüm met ion-beam figuring (IBF).
Reflectie en strooilicht
Tot op zekere hoogte reflecteert elk materiaal licht. Want waar is reflectie? In een autodeur, een vijver, een gepolijste vloer. En die hebben één ding gemeen: ze zijn glad. Ruwe oppervlakken – zelfs met hoge reflectie, zoals wit beton – verstrooien het licht dat erop valt. Zo zien we het oppervlak, maar geen reflectie. Dat verschil is voor het blote oog misschien nauwelijks merkbaar, maar het is precies waarom een huishoudspiegel totaal ongeschikt is voor een precisietelescoop. Die weerkaatst maar zo’n 90% van het licht. Dat is prima om je kapsel te checken, maar niet genoeg om het zwakke licht van het andere eind van het universum nauwkeurig weer te geven. Voor astronomisch gebruik moeten spiegels speciaal bewerkt worden voor een zo glad mogelijk oppervlak en een zo hoog mogelijke reflectie.
Altijd scherp gefocust
IBF (ion beam figuring) is de laatste stap in de spiegelproductie. Het glas wordt eerst uiterst zorgvuldig geslepen en gepolijst. Een proces dat zo grondig is dat het maanden kan duren. Daarna wordt het – al bijna perfecte glas – in een vacuümkamer geplaatst, waar een vacuümpomp alle omgevingslucht verwijdert. Vervolgens scant een bundel positief geladen argonionen lijn voor lijn het spiegeloppervlak. Deze ionenbundel detecteert elke uitstekende molecuul en slaat ze fysiek weg. Oppervlaktedefecten worden zo tot op de nanometer verwijderd. Dit proces moet onder vacuüm plaatsvinden. Want in omgevingslucht kunnen de ionen - voordat ze het glas bereiken - op luchtmoleculen botsen, waardoor ze worden afgebogen. Hierdoor verliest de bundel energie en verspreiden de ionen zich. Onder vacuüm blijft de bundel gefocust. Essentieel voor deze ultraprecieze afwerking, want hierdoor is vanaf aarde het licht van de verste sterren te zien.
Reflectie en strooilicht
Tot op zekere hoogte reflecteert elk materiaal licht. Want waar is reflectie? In een autodeur, een vijver, een gepolijste vloer. En die hebben één ding gemeen: ze zijn glad. Ruwe oppervlakken – zelfs met hoge reflectie, zoals wit beton – verstrooien het licht dat erop valt. Zo zien we het oppervlak, maar geen reflectie. Dat verschil is voor het blote oog misschien nauwelijks merkbaar, maar het is precies waarom een huishoudspiegel totaal ongeschikt is voor een precisietelescoop. Die weerkaatst maar zo’n 90% van het licht. Dat is prima om je kapsel te checken, maar niet genoeg om het zwakke licht van het andere eind van het universum nauwkeurig weer te geven. Voor astronomisch gebruik moeten spiegels speciaal bewerkt worden voor een zo glad mogelijk oppervlak en een zo hoog mogelijke reflectie.
Altijd scherp gefocust
IBF (ion beam figuring) is de laatste stap in de spiegelproductie. Het glas wordt eerst uiterst zorgvuldig geslepen en gepolijst. Een proces dat zo grondig is dat het maanden kan duren. Daarna wordt het – al bijna perfecte glas – in een vacuümkamer geplaatst, waar een vacuümpomp alle omgevingslucht verwijdert. Vervolgens scant een bundel positief geladen argonionen lijn voor lijn het spiegeloppervlak. Deze ionenbundel detecteert elke uitstekende molecuul en slaat ze fysiek weg. Oppervlaktedefecten worden zo tot op de nanometer verwijderd. Dit proces moet onder vacuüm plaatsvinden. Want in omgevingslucht kunnen de ionen - voordat ze het glas bereiken - op luchtmoleculen botsen, waardoor ze worden afgebogen. Hierdoor verliest de bundel energie en verspreiden de ionen zich. Onder vacuüm blijft de bundel gefocust. Essentieel voor deze ultraprecieze afwerking, want hierdoor is vanaf aarde het licht van de verste sterren te zien.
Lees meer – Onzichtbaar licht
Zelfs met een krachtigste telescoop voor zichtbaar licht is maar een stukje van het totaalbeeld te zien. De Extremely Large Telescope is 's werelds grootste optische telescoop. Deze wordt momenteel in de Atacama-woestijn in Chili gebouwd en kan 100 miljoen keer meer licht opvangen dan het menselijk oog kan waarnemen. Maar wat met het blote oog zichtbaar is, is maar een fractie van de informatie vanuit het universum.
De golflengte van zichtbaar licht ligt tussen ongeveer 380 en 750 nanometer. Ter vergelijking: een enkel menselijk haar is ongeveer 90.000 nanometer breed. Met radiotelescopen kunnen we dingen waarnemen die met het oog onzichtbaar zijn. Zwakke, verre sterren, zwarte gaten of emissies van een gasplaneet. Alles in het heelal zendt radiogolven uit – met golflengtes die langer zijn dan het zichtbare spectrum. Door deze te analyseren, kunnen astronomen een nog vollediger beeld krijgen van het heelal om ons heen.
Zelfs met een krachtigste telescoop voor zichtbaar licht is maar een stukje van het totaalbeeld te zien. De Extremely Large Telescope is 's werelds grootste optische telescoop. Deze wordt momenteel in de Atacama-woestijn in Chili gebouwd en kan 100 miljoen keer meer licht opvangen dan het menselijk oog kan waarnemen. Maar wat met het blote oog zichtbaar is, is maar een fractie van de informatie vanuit het universum.
De golflengte van zichtbaar licht ligt tussen ongeveer 380 en 750 nanometer. Ter vergelijking: een enkel menselijk haar is ongeveer 90.000 nanometer breed. Met radiotelescopen kunnen we dingen waarnemen die met het oog onzichtbaar zijn. Zwakke, verre sterren, zwarte gaten of emissies van een gasplaneet. Alles in het heelal zendt radiogolven uit – met golflengtes die langer zijn dan het zichtbare spectrum. Door deze te analyseren, kunnen astronomen een nog vollediger beeld krijgen van het heelal om ons heen.