Een telescoop als een kathedraal

Op een bergtop in de Atacama-woestijn in Chili wordt gewerkt aan de grootste sterrenkijker ter wereld: de Extremely Large Telescope. De 798 spiegels moeten door weer, wind en aardbevingen perfect gepositioneerd blijven.

Als je aan Davide Deiana vraagt wat zijn werk zo bijzonder maakt, haalt hij zijn schouders op, glimlacht hij en zegt hij: ‘Ja, alles eigenlijk.’

Het is laat in de middag en Deiana staat op de Cerro Armazones, een 3046 meter hoge berg in het noorden van Chili. Links kun je de Stille Oceaan zien liggen, rechts de besneeuwde toppen van de Andes en ertussenin het eindeloze niemandsland van de Ata­cama-woestijn. Daar is geen boom of plant te bekennen, alleen maar stenen en stof. Een maan- of Marslandschap dus, wat eigenlijk heel toepasselijk is aangezien hier de ELT wordt gebouwd, de Extremely Large Telescope: een telescoop om mee naar plekken in het heelal te kijken die nog geen mens ­eerder heeft gezien. 

Over vier of vijf jaar, als de ELT eenmaal klaar is, zal het de grootste telescoop zijn die ooit is gebouwd. Een koepel van glimmend staal, zo hoog als een kathedraal, met de modernste technologie – sensoren, motoren, computers – en bovenal een gigantische spiegel. Die spiegel vormt het hart van de ELT, wetenschappers gaan hem gebruiken om licht uit het heelal mee op te vangen. Deze techniek is al lang bekend en wordt in observatoria over de hele wereld gebruikt. Isaac Newton gebruikte grote spiegels om het licht van verre sterren op te vangen en op een kleiner oppervlak te projecteren, zodat het beeld helderder wordt. 

De ELT onderscheidt zich door zijn formaat. De telescoop met de grootste spiegel tot nu toe, met een diameter van 10,4 meter, bevindt zich op de Canarische Eilanden. Het nieuwe observatorium in de Atacama wordt meer dan drie keer zo groot: een koepelvormige constructie van 39 meter breed, samengesteld uit 798 zeshoekige segmenten. 

Ontdekkingen

Wetenschappers verwachten met de ELT nieuwe, baanbrekende ontdekkingen te kunnen doen. Bijvoorbeeld over het ontstaan van het heelal, over de donkere materie die de zwaartekracht van sterrenstelsels in balans houdt, over zwarte gaten of sterren buiten de Melkweg. Ook zal de telescoop op zoek gaan naar verre, rots­achtige planeten en hun atmosfeer onderzoeken om te kijken of daar ­misschien leven mogelijk is.

Maar de ELT kan ook het leven hier op aarde veranderen, of verbeteren: hij kan zelfs helpen de wereld te redden, hoe dramatisch dat ook klinkt. Hoe dat precies werkt, daarover later meer, want eerst moet de telescoop af – en dus komen we weer bij Davide Deiana; hij is een van de bouwcoördinatoren van de ELT. Dus hoe staat het ervoor? Nou ja, zegt hij, problemen bestaan niet, ‘alleen uitdagingen’. En nee, hij verveelt zich zeker niet. 

Deiana is een gemoedelijke man met een wit overhemd, een geel veiligheidshesje en lichte wallen onder zijn ogen. ‘Het werk,’ zegt hij en strijkt met zijn hand over zijn stoppelbaard. Achter hem reikt het geraamte van de nog onvoltooide telescoop tot aan de lichtblauwe hemel. Hijskranen draaien en vervoeren reusachtige stalen balken naar bouwvakkers die ze vervolgens op 40, 50 of 60 meter hoogte vastschroeven.

‘Buon giorno!’ roept Deiana naar een van de mannen. Het bedrijf waarvoor hij werkt komt, net als hijzelf en veel anderen op de bouwplaats, uit Italië. De bouw wordt bekostigd door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO), een internationaal onderzoeksinstituut dat op zijn beurt door zestien Europese landen wordt gefinancierd, waaronder Frankrijk, Finland, Zwitserland, Portugal, Spanje, België en Duitsland.

Eens in de paar maanden vliegt hij naar huis, maar in de tussentijd woont hij hier op de bouwplaats in een containergebouw

De ESO werd in 1962 opgericht, het hoofdkwartier staat in Garching bei München. Omdat het doel van het instituut is om – zoals de naam al doet vermoeden – de hemel boven het zuidelijk halfrond te bestuderen, beheert de organisatie ook een aantal observatoria in Chili. De New Technology Telescope (NTL) bijvoorbeeld, en de ALMA, de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Er is al een VLT, een Very Large Telescope, en nu wordt er ook nog een ELT gebouwd, een Extremely Large Telescope. Kosten: rond de 1,3 miljard euro. Oplevering: 2028 – dat is tenminste het plan. 

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht is een internationale onderneming, en op de bouwplaats van het reusachtige nieuwe observatorium is het al net zo’n multiculturele mix. Veel werknemers spreken Italiaans, andere spreken Spaans, Albanees, Portugees, Duits, Frans, Turks of Engels. ‘Het is net Babylon,’ zegt Deiana, en zonder in detail te treden voegt hij eraan toe dat het soms niet makkelijk is om met al die cultuurverschillen om te gaan.

Bovendien zijn veel werknemers hier vaak duizenden kilometers van hun gezin vandaan. Deiana’s gezin woont bijvoorbeeld op Sardinië. Eens in de paar maanden vliegt hij naar huis, maar in de tussentijd woont hij hier op de bouwplaats in een containergebouw op 3000 meter hoogte, tussen de stenen en het stof. Overdag brandt de zon en ’s nachts giert de wind. Best lastig, zegt Deiana. Hij loopt over de bouwplaats, de onvoltooide koepel in, de ­ladder op naar de steiger, steeds verder omhoog. Helemaal bovenaan zijn de dragers te zien waarop uiteindelijk alle spiegels zullen worden vastgeschroefd, die dan één reusachtig, glanzend oppervlak zullen vormen van bijna vier tennisbanen groot.

En daar begint voor Deiana de pret. Want om de ELT uiteindelijk soepel te laten functioneren moet elke steen perfect worden geplaatst en elke stalen drager op de millimeter nauwkeurig worden bevestigd. De onderdelen, die veelal in Europa worden gemaakt, moeten de halve wereld over worden vervoerd naar hun bestemming op een bergtop in de Atacama. Vervolgens moeten de bouwvakkers ze hier passend maken, miljoenen schroeven aandraaien en honderden kilometers aan kabels aanleggen. Vermoeiend? Zenuwslopend? Nagenoeg onmogelijk? Integendeel, vindt Deiana. ‘Dit is ­Disneyland voor ingenieurs,’ roept hij tegen de wind in. 

Weersomstandigheden

De problemen die hier dagelijks moeten worden opgelost, maken alle ontberingen goed. Hoe zorg je er bijvoorbeeld voor dat een koepel van 6000 ton om zijn eigen as kan draaien? Dan komen daar ook nog weersomstandigheden bij kijken: de kou boven op de berg, de wind, de niet zelden voor­komende aardbevingen.

Natuurlijk zijn er makkelijkere plekken om een gigantische telescoop te bouwen. Maar nergens anders ter wereld zijn de sterren zo goed zichtbaar als hier. Door de gunstige lucht- en zeestromingen aan de ene zijde en de bergtoppen van de Andes aan de andere is het in de Atacama-woestijn bijna nooit bewolkt. De zon schijnt er meer dan driehonderd dagen per jaar en ’s nachts heb je er vrijwel onbelemmerd zicht op de sterrenhemel. De lucht is helder en droog, en omdat er in de omgeving nauwelijks steden, dorpen of zelfs huizen zijn, is er geen enkel licht dat de waarneming verstoort: geen straatlantaarns, geen lampen, geen kaarsen. Alleen duisternis en sterren, verder niets. 

Dit is de donkerste sterrenwachtlocatie ter wereld. Meer dan een halve eeuw geleden begon de ESO hier met het bouwen van observatoria: eerst op La Silla, een berg aan de rand van de Atacama-woestijn, en daarna op de Cerro Paranal. De Atacama wordt daarom ook wel ‘het venster op het heelal’ genoemd. Maar er dient zich een bedreiging aan: het Amerikaanse energiebedrijf AES wil op enkele kilometers van de bouwplaats van de ELT een industrieterrein aanleggen. Het stof, het licht en de atmosferische turbulentie die dat tot gevolg heeft, zouden het einde betekenen voor deze unieke sterrenwachtlocatie. 

Op de Cerro Paranal, op hemelsbreed ongeveer 20 kilometer van de ELT-bouwplaats, staat al een hele rij telescopen. Hier bevindt zich ook de Residencia Paranal, in de volksmond ook wel bekend als het ESO Hotel: een futuristisch gebouw van bruin-beige geverfd beton met 120 kamers voor onderzoekers en werknemers. Het heeft een zwembad onder een glazen koepel, die ’s avonds wordt verduisterd zodat er geen licht naar buiten dringt. In 2008 werden hier scènes voor de James Bondfilm Quantum of Solace opgenomen, en daarom hangt er bij de ingang naast foto’s van ruimtenevels ook, heel down to earth, een ingelijste handtekening van hoofdrolspeler Daniel Craig met daarbij de tekst: ‘Voor alle sterrenkijkers van de ESO – heel erg bedankt!’

Sesamzaadje

Een verdieping lager zit Paula Sánchez Sáez in de kleine bibliotheek van het hotel. Op de planken: vakliteratuur en sciencefictionboeken. Drakenei, de roman uit 1980 van schrijver en natuurkundige Robert L. Forward, is haar favoriet. Het gaat over een neutronenster op een lichtjaar afstand van de aarde, bewoond door kleine wezens die amper groter zijn dan een sesamzaadje en zich een miljoen keer sneller ontwikkelen dan mensen. ‘Vond ik leuk,’ zegt Sánchez. Ze draagt een smartwatch en een spijkerbroek; naast haar ligt een rugzak met daarin haar laptop, notitieblokken en boeken. 

Sánchez werkt bij de ESO als User Support Astronomer, wat betekent dat ze aanvragen van astronomen van over de hele wereld behandelt. Die willen bijvoorbeeld voor een onderzoek een bepaald sterrenbeeld laten observeren of hebben informatie nodig over de omgeving van verre sterren. De ESO ontvangt jaarlijks duizenden van dit soort verzoeken, die vervolgens worden beoordeeld, gesorteerd en afgehandeld. 

Sánchez woont momenteel in Garching, waar het hoofdgebouw van de ESO zich bevindt. Oorspronkelijk komt ze uit Chili; ze groeide op in een arbeiderswijk in Santiago. Haar vader werkte in een laboratorium en haar moeder was kapper. Niemand in haar familie was wetenschapper, zegt Sánchez, laat staan astronoom. Toen ze acht jaar was, ging het gezin op vakantie naar een plaats in de buurt van de sterrenwacht van La Silla. Daar zag ze bij een toeristisch informatiepunt een aantal ansichtkaarten met foto’s van de Melkweg en de Paardenkopnevel, een donkere wolk interstellaire materie in het sterrenbeeld Orion. ‘Toen wist ik: ik wil astronoom worden,’ zegt Sánchez. Een dwaze droom, maar ze liet hem niet los. Ze deed extra haar best op wiskunde, natuurkunde en Engels en zodra ze geslaagd was, schreef ze zich in voor een studie sterrenkunde aan de universiteit.

‘Er zijn nog zo veel onbeantwoorde vragen’

Ze is altijd gefascineerd geweest door objecten die zich op grote afstand bevinden. Sánchez haalt haar laptop uit haar rugzak, klapt hem open en zoekt op internet naar een foto van een zwart gat. Omdat zoiets zo ver van de aarde ligt, kunnen we er niet zomaar met een ruimteschip of satelliet heen om te kijken waar het uit bestaat. Om het te onderzoeken moeten wetenschappers gebruikmaken van elektromagnetische straling, waarvan een deel zichtbaar is met het blote oog, maar waarvan een ander deel alleen met speciale apparatuur kan worden opgemeten. Dus bestaan er telescopen voor lange en voor korte golflengtes en alles ertussenin. 

Je zou het kunnen zien als verschillende talen, zegt Sánchez, als bouwstenen die één gezamenlijk beeld vormen van een planeet, een hemelgebied of zelfs een zwart gat. ‘Veel mensen geloven dat wij wetenschappers overal een antwoord op hebben,’ zegt ze. Maar dat is niet zo, integendeel: ‘Er zijn nog zo veel onbeantwoorde vragen.’

Ze wijst op een foto van het zwarte gat op haar scherm. ‘Wat is er bijvoorbeeld in die kern allemaal aan de hand?’ Om dat te kunnen begrijpen, zegt Sánchez, hebben we een geheel nieuwe natuurkunde nodig. ‘En om die te kunnen ontwikkelen hebben we data nodig, die door telescopen worden verzameld.’ Hoe meer en hoe preciezer, hoe beter. 

Preciezer dan ooit

Ook daarom is de ELT zo belangrijk: omdat je daarmee verder en vooral preciezer dan ooit in het heelal kunt kijken. 

Alleen: waar hebben we dit allemaal voor nodig? Waarom zouden we zo veel geld uitgeven aan onderzoek naar sterrenstelsels en zwarte gaten op lichtjaren hiervandaan, als we die ­middelen ook hier kunnen gebruiken, bijvoorbeeld voor de ontwikkeling van nieuwe geneesmiddelen, voor de strijd tegen klimaatverandering of voor innovaties in duurzame energie?

Sánchez knikt: dit hoort ze als astronoom vaker. En ja, zegt ze, natuurlijk wordt het onderzoek naar het heelal vooral gedreven door wetenschappelijke nieuwsgierigheid. Maar die nieuwsgierigheid leidt ook tot de ontwikkeling van nieuwe technieken. Sensoren, satellieten, medische en computertechnologie: ‘Dat was zonder de astronomie allemaal niet mogelijk geweest,’ zegt ze.

En natuurlijk is er ook een onderzoeksrichting die op zoek is naar buitenaards leven, of in elk geval naar planeten waar dat mogelijk zou kunnen zijn. Daar moeten we overigens niet al te hoge verwachtingen van hebben. Want ook al is de kans groot dat er vroeg of laat een bewoonbare planeet wordt gevonden, dan nog ligt die waarschijnlijk zo ver van de aarde dat een bezoek, laat staan het bewonen ervan, onwaarschijnlijk is. ‘Zo zie je maar: we moeten onze planeet beschermen,’ zegt ze. ‘We hebben alleen deze.’ Daar kan de ELT misschien aan bijdragen door nieuwe inzichten te bieden en mensen ervan te overtuigen om alles voor de aarde te doen. 

Soms, als ze ’s avonds naar buiten gaat en naar de sterrenhemel kijkt, bekruipt haar nog steeds hetzelfde gevoel als toen ze klein was: ‘Dan denk ik: wow, ik ben een deel van dit enorme geheel.’ En toch, hoe klein de mens ook mag zijn, hij begrijpt het universum en weet dankzij onderzoek en de modernste technologieën door te dringen tot in de diepste geheimen van de ruimte. ‘Is dat niet ongelooflijk?’

Spiegels

De ELT zal vanaf 2028 zijn blik op de nachtelijke hemel richten. ‘First light’, zo noemen astronomen het moment waarop het licht van een ster voor de eerste keer in de telescoop valt en via een heleboel spiegels weerkaatst wordt naar allerlei sensoren en meetinstrumenten. De spiegels worden in Duitsland geproduceerd, in Frankrijk gepolijst en vervolgens in speciale beschermende containers naar Chili vervoerd. Dit zijn geen simpele bad­kamerspiegels, zegt Tobias Müller, integendeel: ‘Als je daarin kijkt, blijft je mond openhangen.’

Müllers officiële functie is IT Assembly Integrations Manager, maar je zou hem beter de ‘spiegelbaas’ kunnen noemen: na hun lange reis naar de Atacama-woestijn moet Müller met zijn team elke spiegel een voor een op schade controleren. Daarna krijgen ze een speciale coating en worden ze opgeslagen. ‘We zitten nu op honderdtachtig,’ zegt Müller, en hij wijst naar de planken achter hem. Daar staan de kisten met daarin de spiegels netjes op een rij. 

Müller, in jeans en ruitjesoverhemd, gaat mij voor naar een kamer. ‘Wilt u zich even omkleden?’ vraagt hij en hij overhandigt mij een labjas, een haarnet en een paar schoenovertrekken. Er mag geen enkel stofje in de hal belanden waar de spiegels worden uitgepakt en bewerkt. Achter de deur staat er al een overeind: een zeshoekige plaat, zo groot als een eettafel, zo dik als twee telefoonboeken, en bedekt met een zilveren laag die maar één nanometer dik is, maar extreem reflecterend. Müller gaat voor een van de spiegels staan. Soms, zegt hij, denkt hij nog steeds dat hij voor een open raam staat. ‘Dat is toch bizar?’ Hij beweegt zijn hand op en neer en kijkt naar zijn spiegelbeeld. 

‘We zitten hier op de grens van wat er technisch mogelijk is’

Elke plaat is voorzien van allerlei motoren en sensoren die de spiegel minimaal kunnen vervormen. Hiermee wordt elke vertekening door temperatuurschommelingen gecompenseerd en wordt het beeld nog scherper.

Per maand kunnen Müller en zijn team 28 spiegels bewerken, ongeveer driehonderd per jaar, dus het zal nog wel even duren voordat alle spiegels klaar zijn. En dan moeten ze uiteindelijk ook nog in de gigantische stalen constructie van de reusachtige nieuwe telescoop worden geïnstalleerd. Het is duidelijk, zegt Müller, ‘we zitten hier op de grens van wat er technisch mogelijk is.’ En ja, dat hij aan zoiets mag deelnemen, ‘daar ben ik best wel een beetje trots op!’

Buiten, voor de hal, brandt de zon. Die volgt langzaam zijn baan en zakt dan, bloedrood, tot onder de horizon. Er verschijnt een ster, Venus, en dan komt de maan op, nu nog maar een sikkel, die snel weer verdwijnt om plaats te maken voor de hoofdattractie: miljoenen en nog eens miljoenen sterren, lichtjaren ver weg. Een eindeloze diepte waarin de mens misschien wel nooit zal kunnen doordringen. Maar dankzij de ELT zullen we er binnenkort in elk geval wel een blik in kunnen werpen.