Sonia Heemstra de Groot is directeur van het CWTE.

20 October 2017

Het Centre for Wireless Technology Eindhoven heeft zijn programma uitgebreid met radiosterrenkunde. Sonia Heemstra de Groot van het TUE-instituut geeft tekst en uitleg.

Het tien jaar geleden opgerichte Centre for Wireless Technology Eindhoven (CWTE) bundelt het TUE-onderzoek naar draadloze technologieën om zo grote stappen te kunnen zetten. Waar de groepen van de universiteit zelf meer fundamentele research doen, is het CWTE meer multidisciplinair en toepassingsgericht. Tot voor kort lag de focus daarbij op drie gebieden: iot-communicatie, systemen met ultrahoge datasnelheden en THz-technologie.

De ontwikkelingen binnen deze programma’s zijn echter breder toepasbaar, bijvoorbeeld in de astronomie. Andersom worden technologieën uit de sterrenkunde ook vaak gebruikt in draadloze applicaties: zeer gevoelige ontvangers, platte antennes, reflectorantennes, nauwkeurige tijdstandaarden, THz-technologie. Reden voor het CWTE om een nieuw programma te starten voor radiosterrenkunde. Trekker hiervan is Mark Bentum, onlangs aangesteld aan de TUE.

CWTE_lab__foto_Bart_van_Overbeeke_
Het CWTE integreert de verschillende laboratoria voor onderzoek aan draadloze antennes binnen één ruimte van zevenhonderd vierkante meter: van het testen van antennes in een kleine ruimte (near-field scanning) tot het testen van nieuwe chips op wafers. Het centrum beschikt onder meer over een volledig afgeschermde metalen kamer om de gevoeligste elektronica door te meten en over een systeemintegratielab om ic’s te koppelen aan andere onderdelen. Foto: Bart van Overbeeke

Pulsarnavigatie

Binnen het nieuwe programma doet het CWTE onderzoek naar technieken om de volgende generatie radiotelescopen te ontwerpen. Zo kijkt het onder meer naar pulsarnavigatie. Hierbij worden aanwezige signalen in het heelal gebruikt om nauwkeurige tijdstandaarden te maken en hierop te navigeren.

Pulsars, pulserende sterren, zijn sterren aan het einde van hun leven. Als de aantrekkingskracht van materie en de expanderende kracht van kernfusie in de ster elkaar niet meer opheffen, implodeert de ster tot een neutronenster. Door een sterk magneetveld uit de twee polen en een snelle omwenteling kan het magneetveld in het gezichtsveld komen van de aarde. Hier kunnen we dan een radiopuls waarnemen, vergelijkbaar met een pulserend lichtsignaal van een vuurtoren. Dit signaal is heel nauwkeurig in tijd. We zouden het dus kunnen gebruiken voor een precieze tijdstandaard. Als we meerdere pulsars zouden kunnen ontvangen, zouden we daarop kunnen navigeren, zoals we momenteel doen met gps-satellieten.

Er is wel een behoorlijke uitdaging: het signaal is zeer zwak. Speciale technieken zijn nodig om deze zwakke pulsars te kunnen toepassen voor navigatie. De TUE heeft al een haalbaarheidsstudie gedaan, samen met het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium in Amsterdam, de TU Delft, het Inesc-instituut in Portugal en de universiteiten van Aalto in Finland en Sofia in Bulgarije. Het is nu tijd voor de volgende stap: een daadwerkelijke realisatie.

Laagfrequent

Een ander focusgebied van het CWTE is laagfrequent-sterrenkunde. De laagfrequente signalen vanuit het heelal (beneden de 30 MHz) bieden een schat aan informatie over het prille universum, toen sterren, sterrenstelsels en planeten nog moesten worden gevormd. Vanwege de ondoorzichtigheid van de ionosfeer en de door mensen gemaakte radiostoring lukt het een telescoop op aarde echter niet om deze zeer zwakke signalen te ontvangen. Hiervoor moeten we dus naar de ruimte.

Met dit doel werken we al geruime tijd aan de Olfar-radiotelescoop, Orbiting Low-Frequency Antennas for Radio Astronomy. Momenteel onderzoeken we de lokalisatieaspecten, de datacommunicatie, het antennesysteem en de dataprocessing. In Nederland is een netwerk gestart met onderzoeksinstituten, universiteiten en de industrie om ook deze radiotelescoop voor lage frequenties daadwerkelijk te realiseren.

Edited by Nieke Roos