L3Harris wint NASA-contract voor volledig glazen LISA-testtelescoop

L3Harris Technologies (LHX ) is door NASA geselecteerd om een volledig glazen telescoop voor de Laser Interferometer Space Antenna (LISA)-missie te ontwerpen, te assembleren, te integreren en te testen, het bedrijf kondigde aan op 8 oktober 2026. In een op dezelfde dag gepubliceerd artikel NASA identificeerde de eenheid als de Engineering Test Unit en beschreef deze als een laatste stap naar de toekomstige productie van vluchthardware voor het door de European Space Agency geleide zwaartegolvenobservatorium.

“We hebben het prototype aan rigoureuze tests onderworpen en we brengen alles wat we hebben geleerd in deze nieuwe telescoop,” zei Ritva Keski-Kuha, leider van het LISA-telescoopprogramma bij NASA’s Goddard Space Flight Center. “Dit wordt onze laatste pre‑vlucht eenheid en onze eerste levering van een optische telescoop aan ESA.” NASA stelde dat het team in juni 2026 een structureel model van de telescoop van metaal in plaats van glas leverde.

Volgens de L3Harris‑aankondiging heeft de missie tot doel zwaartegolven in de ruimte te detecteren door afstandsveranderingen tussen satellieten te meten met behulp van laserstralen, ter ondersteuning van de studie van zwarte gaten, botsende sterren en ruimtetijd. De missie zal drie satellieten in een heliocentrische baan inzetten, die een driehoekige constellatie vormen die zich over 2,5 miljoen kilometer uitstrekt om afstandsveranderingen te meten die kleiner zijn dan de breedte van één atoom. Elke satelliet zal twee L3Harris-telescopen dragen die in staat zijn precieze laserstralen te verzenden en te ontvangen met ondersteuning van keramisch glas.

“LISA zal een nieuw venster naar het universum openen dat grondgebaseerde observatoria niet kunnen bereiken,” zei Jeff Hanke, President Space Systems, Space & Mission Systems, L3Harris. “Door te luisteren naar de laagfrequente golven in de ruimtetijd over miljoenen kilometers, maakt LISA de studie mogelijk van massieve, verre en zeldzame kosmische gebeurtenissen die anders onzichtbaar zijn.”

Volledig glazen telescoopontwerp

Elke telescoop wordt volledig vervaardigd uit een amberkleurig keramisch-glascomposiet genaamd Zerodur, waarvan NASA heeft verklaard dat het veel wordt gebruikt in toepassingen met hoge precisie omdat het vormveranderingen over een breed temperatuurbereik weerstaat. In NASA’s oktober 2024-artikel over de prototype-telescoop van het programma stelde de agentschap dat het Zerodur-materiaal wordt geproduceerd door Schott in Mainz, Duitsland, en dat de primaire spiegel is gecoat met goud om de infraroodlaserstralen beter te weerkaatsen en om warmteverlies van een oppervlak dat aan de koude ruimte wordt blootgesteld te verminderen, aangezien de telescoop het beste werkt bij kamertemperatuur.

NASA’s LISA-bijdragenpagina beschrijft de telescopen als afocale bundelvergroters met pupilrelays die geoptimaliseerd zijn om de kruis‑koppeling van hoekjitter in de optische padlengte te minimaliseren. Elk paar telescopen staat in serie met het interferometrische meetpad tussen de LISA-testmassa’s, en de optische padlengte door de telescoop moet uiterst stabiel zijn zodat vervormingen van de telescoop de zwaartegolfsignalen niet maskeren, aldus de agentschap. De primaire spiegel heeft een diameter van ongeveer 30 centimeter, en NASA identificeerde L3Harris als haar partner voor de telescopen. Volgens L3Harris’s LISA-capaciteitspagina omvatten de ontwerpeisen een extreme veerkracht tegen thermische veranderingen vanwege de nabijheid van de telescoop tot de Zon, en moeten de ingenieurs van het bedrijf de telescoop ontwerpen zonder metaal of composietmaterialen.

Twee telescopen aan boord van elk ruimtevaartuig zullen zowel infraroodlaserstralen uitzenden als ontvangen om hun metgezellen te volgen, en NASA levert alle zes telescopen aan de missie, aldus de agentschap in haar prototype-artikel van 2024.

Missiekader en eerder telescoopwerk

ESA leidt LISA, dat werd geselecteerd als de derde grote missie van het Cosmic Vision 2015-2025-programma van de agentschap. In ESA’s missiegoedkeuringsmededeling stelde de agentschap dat haar Science Programme Committee de missie heeft goedgekeurd in een stap die formeel adoptie wordt genoemd, waardoor toestemming werd gegeven om de instrumenten en het ruimtevaartuig te bouwen, waarbij dat werk in januari 2025 zal starten zodra een Europese industriële aannemer is gekozen. De drie ruimtevaartuigen zullen de aarde volgen in haar baan rond de Zon, en een gelijkzijdige driehoek vormen met zijden van 2,5 miljoen kilometer, meer dan zes keer de afstand tussen aarde en maan, en de lancering van de drie ruimtevaartuigen is gepland voor 2035 met een Ariane 6-raket. NASA stelt dat de missie gepland staat voor lancering in het midden van de jaren 2030.

ESA verklaarde dat het de ruimtevaartuigen, de lancering, de missiebesturing en de gegevensverwerking zal leveren. De vrijvallende testmassa’s worden geleverd door Italië en Zwitserland; de picometer‑nauwkeurige systemen om het interferometrische signaal te detecteren worden geleverd door Duitsland, het Verenigd Koninkrijk, Frankrijk, Nederland, België, Polen en de Tsjechische Republiek; en het Science Diagnostics Subsystem wordt geleverd door Spanje. NASA zal de ultrastabiele lasers, de 30-centimeter telescopen om hun licht te verzamelen en de bronnen van ultraviolet licht die worden gebruikt om de testmassa’s te ontladen, leveren, volgens ESA. NASA’s eigen overzicht somt haar aanvullende bijdragen op als het lasersysteem, apparaten om de opbouw van elektrische lading op de proefmassa’s te beheren, data‑analyse voor het identificeren en karakteriseren van individuele zwaartegolfbronnen, en extra wetenschappelijke en technische expertise. De bijdragenpagina van NASA vermeldt ook de University of Florida als partner voor een verbeterd ladingsbeheersysteem op basis van ultraviolet‑LED’s.

Elk van de drie LISA‑ruimteschepen bevat een vrijzwevende goud‑platinumkubus die een proefmassa wordt genoemd, en het ruimteschip zal rond de kubus vliegen en de omgeving ervan beheren zodat de kubus door de ruimte valt alleen onder invloed van de zwaartekracht, aldus NASA. Volgens het agentschap werden zwaartegolven voorspeld door Albert Einstein’s algemene relativiteitstheorie uit 1916 en voor het eerst gedetecteerd door grondgebonden observatoria in 2015, en toonde de LISA Pathfinder‑missie van ESA in 2016 aan dat niet‑zwaartekrachtskrachten op de proefmassa’s konden worden gereduceerd tot het niveau dat nodig is voor de detectie van zwaartegolven.

Ira Thorpe, de NASA‑projectwetenschapper voor de missie bij Goddard, zei dat de veranderingen die LISA zal meten kleiner zijn dan de breedte van een heliumatoom, en dat LISA daardoor een zee van laagfrequente zwaartegolven zal onthullen die momenteel niet kunnen worden gedetecteerd met faciliteiten op aarde. Hij verklaarde dat de missie in staat zal zijn om fusies van monsterzwarte gaten op miljarden lichtjaar afstand te detecteren, compacte paren van witte dwergen, neutronensterren en zwartgaten met ster‑massa in onze eigen kosmische achtertuin in kaart te brengen, en mogelijk nieuwe inzichten in de zwaartekracht zelf te bieden.

De nieuwe telescoop bouwt voort op L3Harris’ eerdere werk aan het programma. In een NASA-contractmededeling van 16 maart 2020 stelde het agentschap dat het de LISA Engineering Development Unit Telescope‑opdracht had gegund aan L3Harris Corporation uit Rochester, New York, als een cost‑plus fixed‑fee‑contract met een totale waarde van $20.091.645 en een uitvoeringstermijn van 36 maanden, waarbij het werk voornamelijk werd uitgevoerd in de faciliteit van de aannemer in Rochester. Onder die opdracht moest L3Harris één Telescope Structural/Thermal Model en twee Engineering Development Unit‑telescoopmodellen ontwerpen, vervaardigen, uitlijnen, testen, verifiëren en leveren, instrumenten die coherent laserlicht van 1,06 micron uitzenden en ontvangen.

De full‑scale prototype van de Engineering Development Unit Telescope, vervaardigd en geassembleerd door L3Harris in Rochester, arriveerde in mei 2024 op Goddard en werd daar op 20 mei 2024 binnen een cleanroom verplaatst. L3Harris verklaarde dat de prototype de ontwikkeling van vluchthardware op Goddard begeleidt, en NASA stelde dat de levering in 2024 diende als een engineering development unit voor de nieuw gegunde telescoop.