Das Einstein-Teleskopprojekt hat eine neue Phase erreicht: Der E-TEST-Prototyp – entwickelt in den Labors von ULiège und CSL – wird an das Lütticher Raumfahrtzentrum geschickt, um dort einer Reihe von Kryo- und Vibrationstests unterzogen zu werden. Um optimal zu funktionieren, muss der zukünftige Spiegel des Einstein-Teleskops einer extremen Abkühlung standhalten und nahezu keinen Vibrationen ausgesetzt sein.
„Dies war ein wichtiger Meilenstein für dieses einzigartige und ehrgeizige 4-Jahres-Projekt, das im Jahr 2020 begann“, erklärt Christophe Collette, Ingenieur und wissenschaftlicher Projektkoordinator in der Forschungseinheit Luft- und Raumfahrt und Maschinenbau der ULiège. „Aufgrund der Pandemie, des Zugangs zu Materialien und verlängerter Lieferzeiten mussten wir einige Verzögerungen und Rückschläge hinnehmen, aber dank der Entschlossenheit des Teams kamen wir pünktlich mit einem fertigen Prototyp an.“
Der E-TEST-Prototyp wurde von August bis Oktober 2023 bei AMOS zusammengebaut und Anfang November an CSL übergeben, um im Vakuumtank FOCAL 6.5 untergebracht zu werden, der für die Kühltests verwendet wurde.
Um jegliche Vibrationsgefahr zu vermeiden, wurde der Prototyp in einer leeren Kammer mit einem Durchmesser von 6,5 m platziert und durch Strahlung (ohne Kontakt) gekühlt. „Bei der Kühlung ist diese Methode im Allgemeinen weniger effektiv. Dennoch haben wir das Problem umgangen, indem wir die Austauschfläche zwischen der Kühlplatte und dem Kryostat im Inneren vergrößert haben“, erklärt Christophe Grodent, kaufmännischer Leiter von CSL. „Die Platten wurden mit einem Heliumverflüssiger gekühlt, der für alle unsere kryogenen Anwendungen verwendet wird.“
Kühl- und Vibrationstests für den Einstein-Teleskop-Prototyp, durchgeführt am Centre Spatial de Liège (BE). Bildnachweis: ULiège/CSL
Am 22. November begannen die Tests, am 11. Dezember 2023 wurde das Gleichgewicht erreicht. In 18 Tagen konnten die Anlagen von etwa zwanzig Grad Celsius auf etwa -250 °C erwärmt werden.
„Obwohl wir gehofft hatten, unter 40 Kelvin (K) zu kommen, hatten wir nicht damit gerechnet, auf dem Spiegel eine Gleichgewichtstemperatur von 22 K zu erreichen. Die Thermopaneele erreichten eine Temperatur zwischen 14 K und 17 K Kelvin. Ein Game Changer.“ Diese beeindruckenden Ergebnisse belegen die Qualität der Kryotechnik-Einrichtungen und -Fähigkeiten des CSL.
Obwohl der E-TEST-Prototyp noch in seiner endgültigen Konfiguration sein muss, ist es nicht mehr weit. Das Herzstück seines Betriebs, sein Spiegel aus Silizium mit einem Durchmesser von 45 cm und einer Dicke von 27 cm, wird Ende 2024 eintreffen. Er ist der einzige seiner Art auf der Welt und wird derzeit von einem amerikanischen Unternehmen hergestellt auf diesem Gebiet spezialisiert und der einzige Anbieter dieser Art von Produkten.
„Wir arbeiten mit einem Aluminiumspiegel, einem sehr ähnlichen Material, das wir schwarz lackiert haben, um seinen Emissionsgrad zu erhöhen“, erklärt Christophe Collette. „Wenn dieser Spiegel die Vibrationstests besteht, wird auch der Siliziumspiegel sie mit Bravour bestehen.“
Diese Vibrationstests sind unerlässlich, da sie Aufschluss über die innere Dämpfung des Spiegels und seine Fähigkeit geben, stabil zu bleiben. Eines der Grundprinzipien des Gravitationswellen-Teleskopprojekts besteht darin, die Schwingungen der Erde zu löschen, um eine maximale Stabilität für die Erkennung der Wellen zu erreichen.
„Die ersten Ergebnisse sind ermutigend, aber es müssen noch einige Verbesserungen vorgenommen werden. Das ist das Prinzip eines Prototyps: Testen, lernen und verbessern. Sein Aufhängungssystem wird die Stabilität des Spiegels verbessern, was derzeit von einem Lütticher Unternehmen untersucht wird.“ .“
Während wir auf die Ankunft des Siliziumspiegels warten, wurde der E-TEST-Prototyp nicht auf Eis gelegt. „Das Projekt läuft weiter und wir führen neue Tests unter anderen Bedingungen durch, wodurch wir die Leistung weiter verbessern können. Darüber hinaus kann dieser Prototyp auch von anderen Forschern, die an verschiedenen Projekten auf dem Gebiet arbeiten, effizient genutzt werden.“ Gravitationswellendetektoren und andere verwandte Bereiche.