In 2026 en 2028 stuurt ESA twee sondes de ruimte in. Plato moet nieuwe potentiële aardes detecteren, Ariel zal die vervolgens van naderbij bestuderen.
Beeld: De Plato-ruimtesonde zal voorzien zijn van 26 camera’s. In een vacuümkamer in het Nederlandse testcentrum ESTEC (ESA) worden proef-modellen onder-worpen aan hittetests.
De nieuwe missies die bij de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA op stapel staan, doen groots dromen. Met Plato en Ariel krijgt de zoektocht naar leefbare zones buiten ons zonnestelsel een nieuwe impuls.
Vanaf 2026 moet de Plato-ruimtesonde speuren naar een tweede planeet aarde. ‘We willen met Plato exoplaneten vinden die voldoende op onze aarde lijken om leven mogelijk te maken’, zegt Conny Aerts, astrofysicus aan het Instituut voor Sterrenkunde (KU Leuven). Aerts is de Belgische hoofdonderzoeker van Plato.
Vandaag zijn er al meer dan vierduizend exoplaneten bekend, maar de meeste daarvan zijn grote gasplaneten. Die zijn bijgevolg ongeschikt voor leven zoals wij dat kennen. Plato – kort voor Planetary Transits and Oscillations of stars – gaat specifiek op zoek naar ‘aardes’. ‘Dat een planeet bewoonbaar is, wil in de eerste plaats zeggen dat ze in de leefbare zone rond haar moederster draait. Het mag er niet te warm zijn, en niet te koud’, vervolgt Aerts. ‘En ze moet een gepaste dichtheid hebben – ze mag bijvoorbeeld niet voornamelijk uit gassen bestaan.’
De Plato-satelliet zal een hele catalogus aanleggen, en zo een beetje orde scheppen in de zoo van planeten die het heelal is. De satelliet speurt daarvoor met een batterij van 26 camera’s een jaar lang een groot veld aan de zuidelijke hemel af, en richt zich vervolgens een jaar naar een veld aan de noordelijke hemel. Het doel is ‘transits’ spotten: het moment waarop een planeet tussen ons en haar moederster passeert.
‘Bij zo’n transit blokkeert de planeet een fractie van het licht van haar zon. Ze zorgt dus voor een dipje in de lichtsterkte van de ster’, aldus Aerts. ‘We gaan die dipjes meten. Op basis daarvan kunnen we sterren en planeten inventariseren op leeftijd en grootte. Op twee jaar tijd gaan we zo honderdduizenden sterren in de gaten houden. We hopen zo’n vijfduizend exoplaneten te spotten. Je moet ook lang genoeg één kant op willen kijken. Als je minder dan een jaar kijkt, mis je misschien de transit van een planeet zoals de aarde, die een omlooptijd van een jaar rond de zon heeft.’
Wegen, meten en dateren
Conny Aerts zit van bij het prille begin mee aan het stuur van de Plato-missie. Een enorm voordeel, zegt ze, voor haar team. ‘We krijgen als eerste toegang tot de resultaten van PLATO. Maar nog veel belangrijker: ik kon zelf definiëren wat we gaan onderzoeken. Plato doet dus letterlijk wat ik wil (lacht). Daar ben ik best trots op: je zit met een slaagkans van 1 procent dat jouw satellietvoorstel het uiteindelijk haalt.’
Met de missie wil Aerts zich toespitsen op asteroseismologie: de studie van de trillingen van sterren. ‘Elke ster beeft door haar interne activiteit. Ook onze zon heeft trillingen, telkens van zo’n vijftal minuten. Het is een van de weinige manieren om iets te ontdekken over de interne huishouding en zo ook over het leven en de leeftijd van een ster. Die techniek gaan we nu met Plato op grote schaal toepassen om alle sterren in beeld met ongeziene precisie te wegen, meten en dateren.’
‘Het is niet de bedoeling dat we deze planeten ook bezoeken. Die zijn veel te ver weg’
Waarom dat allemaal vanuit de ruimte moet? Omdat de dampkring van de aarde roet in het eten gooit. Letterlijk. ‘Als je vanaf de aarde naar de sterren kijkt, zie je dat die altijd wat ‘flikkeren’: hun licht wordt verstoord door allerlei stofjes in onze atmosfeer. Door die sluier kunnen we van hieruit enkel de grote trillingen waarnemen, en daarmee kun je ook alleen de grote planeten ontdekken’, legt Aerts uit. ‘Maar wij willen nu net naar de kleinere planeten op zoek. Dan moet je ongestoord afwijkingen op een schaal van parts per million kunnen meten, en dat kan alleen in de ruimte.’
Kans op zuurstof
Tijdens de eerste twee jaar van zijn missie zal Plato de planeten opmeten. Vanaf 2028 krijgt de sonde bijstand van Ariel (of de Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey). Deze satelliet zal de atmosfeer van enkele honderden hete planeten verder onderzoeken. Doel is het algemene beeld van exoplaneetatmosferen in meer detail te doorgronden.
Wil een planeet leefbaar zijn, dan moet het behalve met de baan en de dichtheid ook met de chemische samenstelling van de atmosfeer goed zitten. Is er bijvoorbeeld zuurstof aanwezig, of liever nog: koolstofdioxide, methaan of ozon? Dat soort molecules bepaalt de kans op leven.
Hoe groot is die kans precies? ‘Van de ongeveer vijfduizend planeten die Plato zal vinden, schatten we dat er vijf tot tien echt bewoonbaar zullen zijn’, zegt Bart Vandenbussche, onderzoekscoördinator bij het Instituut voor Sterrenkunde (KU Leuven) en de Belgische hoofdonderzoeker van Ariel.
‘En dan ernaartoe reizen? Nee, je geraakt er nooit in een mensenleven. De sterren en planeten die we met Plato zullen vinden, zullen al duizend keer dichter staan dan wat we met de Amerikaanse Kepler-telescoop gevonden hebben. Maar de dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, ligt nog altijd op 40 biljoen kilometer afstand. Dat blijft simpelweg te ver, zelfs als we er ooit in zouden slagen met de snelheid van het licht te reizen. We doen dit puur om onze kennis te vergroten.’
Illustratie van Ariel. Na de lancering zal de ruimtesonde koers zetten naar Lagrangepunt L2, op een afstand van 1,5 miljoen kilometer ‘achter’ de aarde, gezien vanaf de zon.
Minutieuze voorbereiding
Conny Aerts prijst zich gelukkig dat ze in 2028 nog actief de resultaten van ‘haar’ Plato zal kunnen meepikken. ‘Ruimtewetenschap is wachten, wachten, wachten. Maar mislukken is geen optie: de Plato-satelliet kost 500 miljoen euro, die bouw je geen tweede keer.’ Dat vraagt dus heel veel geduld, en puike risicoanalyses, van het kleinste onderdeeltje tot het geassembleerde geheel. ‘Je wil een betrouwbaarheid van 99,99 procent voor elk onderdeeltje’, zegt Vandenbussche. ‘Dan kan het nóg fout gaan, maar dan hebben we het risico tenminste marginaal klein gehouden.’
Door die minutieuze voorbereiding krijg je de lichtjes absurde situatie dat ruimtevaartorganisaties altijd relatief ‘oud’ materiaal de ruimte in schieten. ‘We zijn nu de CCD-sensors voor Plato aan het testen. Dat zijn de lichtgevoelige chips zoals je die ook in je digitale camera vindt. Uiteraard zijn dat de chips van vandaag, en niet de state-of-the-artchips van zeven jaar in de toekomst.’
‘Zo gaat het met alles wat meereist met de satelliet. De computer die de Plato-satelliet zal besturen, is minder krachtig dan die in je smartphone. Dat is helemaal niet erg. Meer zelfs: hij moet kosmische straling kunnen trotseren, en sommige van die oudere processors zijn daar inmiddels juist beter bestand tegen. (Lacht:) Het zou me niet verbazen als ze de wisselstukken van de computer op het International Space Station ondertussen op eBay moeten gaan zoeken.’
Tot slot de vraag van 1 miljard: verdient de ruimtevaart vandaag zoveel tijd en moeite? Wat met de dringende problemen op aarde? Aerts ziet daar geen contradictie in. ‘Integendeel: wij wekken juist de nieuwsgierigheid bij de bevolking. En het is net dat wat al die STEM-mensen drijft, die we hard nodig hebben om de problemen op aarde op te lossen. Wie is er niet gefascineerd door het heelal? Wie staart nooit naar de sterren aan de hemel? Men heeft onlangs aan vijftienjarigen wereldwijd gevraagd wat zij de boeiendste vraag vonden. Helemaal bovenaan stond bij jongens én bij meisjes dezelfde vraag: ‘Bestaat buitenaards leven?’ Nieuwsgierigheid en verwondering zijn zó cruciaal, ze liggen aan de basis van innovatie.’
Dit artikel is een vertaalde en bewerkte versie van het artikel ‘KU Leuven is aiming for the stars’, dat is verschenen op KU Leuven Stories.
Dit artikel verscheen eerder in de Eos special Astronomie en Ruimtevaart.
