Tema

Chalmers ögon i rymden

Forskare på Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap MC2, har utvecklat en liten supraledande komponent med hög känslighet som ska upptäcka extremt svaga signalkällor från dold materia i universum.

Komponenten ingår i terahertzteleskopet Herschel Rymdobservatorium, som ska skickas ut i rymden i juli år 2008.

– Det här är första gången ett sådant här teleskop skickas ut i rymden. Signaler som tas upp av radioastronomiteleskop på jorden dämpas av atmosfären. Med terahertzteleskopet kan astrofysiker hitta emissionslinjer i terahertz bandet 0.6-1.9THz, från olika molekyler i rymden, säger Sergey Cherednichenko, projektledare för Herschel HIFI mixers på Chalmers.

– Idén till teleskopet kom 1982. Men då fanns det ingen teknologi att utgå från. Allt eftersom forskningen kring känsliga detektorer och kompakta signalkällor för terahertzfrekvenser fortskridit har tanken om ett terahertzteleskop i rymden blivit realistiskt först i början av nittiotalet, säger Jan Stake, forskningsledare vid avdelningen för Fysikalisk elektronik vid MC2.

– Med hjälp av infraröd strålning vill vi undersöka bildandet av unga galaxer. Kunskaper om galaxers dynamik och sammansättning ger oss ytterligare viktiga pusselbitar för att blottlägga universums mysterier. Typen av signal från molekylerna visar om det är kol, vatten eller syre, säger Sergey Cherednichenko.

– MC2 är speciellt med tillgången till renrummet, kunskapen kring nanofabrikation, komponentfysik och terahertzteknik. Delar av dessa finns på andra ställen men för ett projekt av den här kalibern krävs en heltäckande forskarmiljö med både bredd och spets, säger Jan Stake.

Forskargruppen på Chalmers arbetar med nya material och komponenter för terahertzområdet.
Totalt har sju frekvenskanaler byggts som ska detektera olika molekylsignaler. Två av dem är från Chalmers. Forskargruppen på Avdelningen fysikalisk elektronik vid MC2, har utvecklat detektorer baserade på hetelektronbolometrar, HEB.

En HEB-detektor är en extremt känslig temperatursensor som ändrar sin resistans när terahertzstrålningen absorberas. Genom extremt liten volym kan dessutom hetelektronbolometern kylas och värmas oerhört snabbt motsvarande en hastighet av ca 5GHz. Hög känslighet och snabbhet hos detektorerna som utvecklats på Chalmers resulterade i att gruppen på MC2 fick ansvar för utvecklingen av detektorerna till de två högsta frekvensbanden på Herschel HIFI instrumentet.

Komponenterna tillverkas från tunna filmer av niobnitrid som integreras med terahertzantenner i Chalmers renrum på MC2. Med en lins av kisel fokuseras strålningen från avlägsna objekt via optik och en 3.5m stor reflektorantenn ner till bolometerdetektorn. För att detektorerna ska kunna fungera i ett system och dessutom överleva uppskjutningen krävs stort arbete kring paketering, tillhörande elektronik, och en mängd olika mekaniska chocktester.

Herschel Rymdobservatorium är utvecklat av Europeiska rymdorganisationen, ESA. Målet är att teleskopet ska var i drift i fyra år. En stötesten är att materialen inte blir supraledande annat än vid mycket låga temperaturer, vilket kräver ständig nedkylning.

– För att kunna detektera extremt känsliga signaler måste detektorerna, som består av supraledande material, kylas ner till -269 grader, motsvarande 4 kelvin. För att hålla den temperaturen i fyra år har teleskopet en tank på 400 liter flytande helium. Det blir den största heliumtanken i rymden, säger Sergey Cherednichenko.


I Herschel HIFI mixers-projektet samarbetar Chalmers med forskare i USA, Jet Propulsion Lab, JPL, Holland, Space Research Organisation of the Netherlands, SRON, Ryssland, MSPU, och Europeiska rymdorganisationen, ESA.

Referenser:
ESA Science and Technology >>>

För ytterligare information kontakta:
Dr. Sergey Cherednichenko
sergey.cherednichenko@mc2.chalmers.se, tel: 031 – 772 8499

Prof. Jan Stake
jan.stake@chalmers.se, tel: 031- 772 4983

Chalmers ögon i rymden

 lästid ~ 2 min