Chalmers gör superdetektorer för ESA:s Herschel
När ESA:s Herschel-teleskop lyfter nästa år kommer det att vara det största teleskop som skickats upp i rymden. Ombord kommer då en del av de extremt känsliga ljusdetektorerna att vara svenska, från Chalmers i Göteborg.
Om allt går enligt planerna ska ESA nästa år skicka upp rymdteleskopet Herschel. Det är ett teleskop som arbetar med elektromagnetisk strålning i terahertzområdet – den långvågiga delen av det infraröda området och ner till kortvågig radiostrålning. Herschel kommer att ha den största spegel som någonsin skickats upp i rymden, hela 3,5 meter.
Tekniken har kommit ikapp idén
Herschel har fyra huvuduppgifter. Den ska studera den kemiska sammansättningen av atmosfärer och ytor hos planeter, månar och kometer i solsystemet. Satelliten ska också studera hur galaxer bildades och hur de har utvecklats under universums historia, samt hur stjärnor bildas och hur de interagerar med den materia som finns mellan stjärnorna, det interstellära mediet. Sist men inte minst ska Herschel också studera den molekylära kemin i universum.
– Det här är första gången ett sådant här teleskop skickas ut i rymden. Signaler som tas upp av radioteleskop på jorden dämpas av atmosfären. Med terahertzteleskopet kan astrofysiker hitta emissionslinjer i terahertzbandet 0,6–1,9 THz, från olika molekyler i rymden, säger Sergej Cherednichenko, projektledare på MC2 på Chalmers.
Idén till teleskopet kom 1982, berättar professor Jan Stake, forskningsledare vid avdelningen för Fysikalisk elektronik vid MC2. Men då fanns inte teknologin.
– Allt eftersom forskningen kring känsliga detektorer och kompakta signalkällor för terahertzfrekvenser fortskridit blev tanken om ett terahertzteleskop i rymden realistisk först i början av nittiotalet, fortsätter han.
MC2 har både bredden och spetsen
Vid institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap, MC2, vid Chalmers i Göteborg har man utvecklat en liten supraledande komponent med hög känslighet, en så kallad HEB-detektor.
Det är en extremt känslig temperatursensor som ändrar sitt elektriska motstånd – sin resistans – när den absorberar terahertzstrålning. Genom att den är extremt liten så kan den dessutom kylas och värmas oerhört snabbt.
Det var just den höga känsligheten och snabbheten hos detektorerna som utvecklats på Chalmers som resulterade i att gruppen på MC2 fick ansvar för att utveckla detektorerna till de två högsta frekvensbanden på Herschels så kallade HIFI-instrument (HIFI=Heterodyne Instrument for the Far Infrared).
– 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.
Fyra grader över absoluta nollpunkten
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 Sergej Cherednichenko.
