Met lasers op verkenningstocht door ons zonnestelsel

Hoe kunnen we meer leren over hoe planeten en manen in elkaar steken? Dominic Dirkx promoveerde onlangs op een nieuwe methode om de afstand tussen de aarde en satellieten om of op andere planeten en manen te meten tot op de millimeter tot centimeter nauwkeurig. Op dit moment gaat dat nog ongeveer tot op de meter, met gebruik van radio-meting.

Een techniek die nu wordt gebruikt voor het meten van de afstand tot aardse satellieten (tot op enkele millimeters nauwkeurig), tracking met lasers, heeft Dirkx geëxtrapoleerd naar interplanetaire afstanden.  Zijn onderzoek laat vooral zien dat het zeer van belang is dat we niet alleen de afstandsmetingen heel nauwkeurig uitvoeren. Ook andere metingen zullen verbeterd moeten worden om de laser tracking zo goed mogelijk te benutten. Als we dat doen, kan deze methode een belangrijke rol spelen in het verkennen van ons zonnestelsel. Dit klinkt misschien voor de hand liggend, maar het onderzoek van Dirkx heeft laten zien dat het echt significante impact heeft op de resultaten als er aandacht wordt besteed aan het nauwkeuriger maken van lasermetingen én metingen zoals die van een magnetisch veld, vorm, of de seismische activiteit op een planeet.


Invloed van de klok op aarde

Voor het verbeteren van de lasermeting vroeg Dirkx zich af hoe de klok die wij hier op aarde gebruiken invloed heeft op de uiteindelijke metingen. Dirkx: ‘Als je afstand meet, meet je in feite de beweging. Je gebruikt een klok op aarde en een klok in de ruimte om te meten hoe lang een laser puls onderweg is. Omdat je de snelheid van het licht weet, kijk je dus waar een satelliet op het ene en op het volgende moment is. Dat houdt in dat als je er een nanoseconde naast zit, dat zomaar dertig centimeter kan schelen.’

Als we kijken naar hoe iets beweegt, kijken we naar hoe de zwaartekracht werkt en zo leren we van de omgeving. Stel dat we meten hoe een satelliet om de planeet Mars vliegt, dan kunnen we zo meer te weten komen over het inwendige van die planeet. Op die manier is bijvoorbeeld vorig jaar ontdekt (samen met andere metingen) dat er onder het oppervlak van Enceladus, een maan van de planeet Saturnus, een oceaan is.


Een bijzondere verdediging

Dirkx promoveerde nominaal en cum laude. David Smith (MIT) vond het een reis naar Delft waard om zijn verdediging bij te wonen als commissielid. Smith is gespecialiseerd in zowel laser ranging als planetaire wetenschappen. Dirkx: In het verleden heeft David Smith eerder samengewerkt met collega’s uit onze onderzoeksgroep en ik had hem al eerder ontmoet bij conferenties. Hij is zo iemand bij wie je je als promovendus acuut geïntimideerd voelt – een grote naam met een ellenlange lijst aan belangrijke paperpublicaties. Ik vond het geweldig om hem erbij te hebben.’

Dirkx: ‘Wat voor tijdens het promoveren erg geholpen heeft, is dat ik in het Europese FP7 ESPaCE project heb mogen werken. Hierdoor heb ik een groot netwerk op kunnen bouwen en heb ik altijd met veel mensen kunnen sparren over mijn onderzoek. Mijn tip voor andere promovendi is dan ook om veel met mensen te praten. Niet alleen binnen je eigen onderzoeksgroep, maar vooral ook daarbuiten.’