Ruimtespiegel

In december 2013 heeft de Europese ruimtevaartorganisatie ESA de Gaia-satelliet gelanceerd, die in vijf jaar tijd de locatie en voortbewegingssnelheid van zo’n miljard sterren in kaart moet brengen. Gaia is zo nauwkeurig dat het een mensenhaar – met een dikte van enkele tientallen microns – op een afstand van zo’n 1000 kilometer kan detecteren.

Siliciumcarbide speelt een belangrijke rol in deze satelliet – de spiegels en de dragende structuur voor overige optische onderdelen zijn van dit technisch keramische materiaal gemaakt. Door de juiste sterkte en stijfheid – ongeveer twee maal zo stijf als staal – en ook de relatief lage dichtheid en de geringe thermische uitzettingscoëfficiënt kwam siliciumcarbide als optimaal materiaal uit de bus. Voor een correcte meting wil je immers zeker weten dat een ver weg staande ster echt beweegt, en dat een ‘beweging’ niet het gevolg is van instabiliteit of een onnauwkeurigheid binnen de satelliet zelf. De spiegels zijn gemaakt van gesinterd siliciumcarbidepoeder, gepolijst en voorzien van een dunne laag siliciumcarbide die met chemische dampfase depositie (CVD) is aangebracht. Deze toplaag is tot een nauwkeurigheid van 10 nanometer gepolijst – tot een spiegelglad oppervlak.

Spiegelende oppervlakken moeten op microscopische schaal vlak en glad zijn. De hoek die een invallende lichtstraal maakt met het spiegelende oppervlak moet gelijk zijn aan de hoek van de gereflecteerde lichtstraal. Je kunt je voorstellen dat een invallende lichtstraal gemakkelijk verstrooid raakt – dus in allerlei richtingen gaat reflecteren – als het oppervlak ruw is en als het ware uit allemaal kleine spiegeltjes bestaat, met elk een eigen spiegelrichting.