Artikel 1. Begripsbepalingen
In deze regeling wordt verstaan onder:
-
aanvrager: organisatie die, al dan niet namens een consortium, optreedt als aanvrager van de
subsidie;
-
AGVV:
Verordening (EU) nr. 651/2014 van de Europese Commissie van 17 juni 2014, waarbij bepaalde categorieën steun op
grond van de artikelen 107 en 108 van het Verdrag met de interne markt verenigbaar
worden verklaard (PbEU 2014, L 187/1);
-
arm’s length-voorwaarde: voorwaarde tussen verschillende rechtspersonen die zijn aangegaan volgens het zakelijkheidsbeginsel
zoals bedoeld in artikel 2, onderdeel 39bis, van de AGVV;
-
consortium: samenwerkingsverband tussen ten minste twee niet aan elkaar gelieerde partijen;
-
consortiumovereenkomst: schriftelijke ondertekende overeenkomst waarin de afspraken van het consortium met
betrekking tot het project zijn vastgelegd;
-
Einstein Telescope: nog te bouwen geavanceerd observatorium voor zwaartekrachtsgolven;
-
experimentele ontwikkeling: activiteiten als bedoeld in artikel 2, onderdeel 86, van de AGVV;
-
fundamenteel onderzoek: activiteiten als bedoeld in artikel 2, onderdeel 84, van de AGVV;
-
industrieel onderzoek: activiteiten als bedoeld in artikel 2, onderdeel 85, van de AGVV;
-
Kaderregeling:
Kaderregeling subsidies OCW, SZW en VWS;
-
minister: Minister van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap;
-
onderneming: onderneming als bedoeld in artikel 2, tweede lid, van de Verordening (EU) nr. 1407/2013 van de Commissie van 18 december 2013 betreffende de toepassing van de artikelen
107 en 108 van het Verdrag betreffende de werking van de Europese Unie op de-minimissteun
(PbEU 2013, L 352/9);
-
project: geheel van onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten dat aansluit bij het doel van
deze regeling, bedoeld in artikel 3 en waarvoor subsidie wordt gevraagd op grond van deze regeling;
-
technologiedomein: kennisgebied waarbinnen in het kader van de mogelijke bouw van de Einstein Telescope
ontwikkeling en toepassing van innovaties nodig zijn.
Artikel 3. Doel van de regeling
De regeling heeft als doel eraan bij te dragen dat de voor de Einstein Telescope relevante
technologiedomeinen worden (door)ontwikkeld, om daarmee het hightech bedrijfsleven
de mogelijkheid te bieden zich te positioneren op potentiële directe en indirecte
valorisatie-effecten en om bij te dragen aan een optimaal innovatief ecosysteem voor
de Einstein Telescope, mede om daarmee de kans te maximaliseren dat de Einstein Telescope
in de Euregio Maas-Rijn kan worden gerealiseerd. Daartoe worden op grond van deze
regeling subsidies verstrekt aan kwalificerende aanvragers voor het uitvoeren van
onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten, voor technologiedomeinen die relevant zijn
voor de Einstein Telescope.
Artikel 4. Subsidiabele activiteiten
De minister kan subsidie verstrekken voor de volgende activiteiten binnen een project:
-
a. het uitvoeren van fundamenteel onderzoek;
-
b. het uitvoeren van industrieel onderzoek of;
-
c. het uitvoeren van experimentele ontwikkeling.
Artikel 5. Subsidiabele kosten
-
4 Wanneer de kosten zoals genoemd in het eerste lid niet tijdens hun volledige levensduur
voor het project worden gebruikt, worden alleen de afschrijvingskosten overeenstemmend
met de looptijd van het project, berekend volgens algemeen erkende boekhoudkundige
beginselen, als subsidiabele kosten beschouwd.
Artikel 6. Hoogte van de subsidie
-
3 De minister verhoogt de in het tweede lid onder b en c genoemde percentages als voldaan
is aan de in artikel 25, vijfde tot en met zevende lid, van de AGVV bedoelde voorwaarden,
met:
-
a. 10 procentpunten, indien de aanvrager een middelgrote onderneming zoals bedoeld in
de AGVV is en de subsidiabele kosten worden gemaakt en betaald door deze middelgrote
onderneming;
-
b. 20 procentpunten, indien de aanvrager een kleine onderneming zoals bedoeld in de AGVV
is en de subsidiabele kosten worden gemaakt en betaald door deze kleine onderneming.
-
c. 15 procentpunten, indien voldaan wordt aan ten minste één van de voorwaarden, bedoeld
in artikel 25, zesde lid AGVV.
Artikel 8. Subsidieaanvraag
Artikel 10. Rangschikking aanvragen
-
2 Indien door toekenning van alle daarvoor in aanmerking komende aanvragen met betrekking
tot een bepaald technologiedomein het toepasselijke subsidieplafond zou worden overschreden,
kent de minister subsidie toe, op basis van de in het eerste lid bedoelde rangschikking
in volgorde van de hoogst gerangschikte aanvragen.
Artikel 11. Subsidieplafond
Artikel 12. Weigeringsgronden
Onverminderd artikel 4:35 van de Algemene wet bestuursrecht kan de subsidieverstrekking worden geweigerd, indien:
-
a. ten aanzien van de aanvrager of één of meer van de deelnemers aan het desbetreffende
consortium een bevel tot terugvordering uitstaat als bedoeld in artikel 1, vierde
lid, onder a, van de AGVV;
-
b. de aanvrager of één of meer van de deelnemers aan het desbetreffende consortium doelen
nastreeft of activiteiten ontplooit die in strijd zijn met de wet of de openbare orde;
-
c. gegronde reden bestaat om aan te nemen dat de te verlenen subsidie niet of in onvoldoende
mate zal worden besteed of bijdragen aan het doel waarvoor de subsidie is bedoeld;
-
d. een aanvraag inhoudelijk overwegend overlapt met een hoger gerangschikte aanvraag
na rangschikking op grond van artikel 10.
Artikel 13. Verplichtingen subsidie
Aan de aanvrager worden de volgende verplichtingen opgelegd:
-
a. de aanvrager start uiterlijk binnen zes maanden na verlening van de subsidie met de
projectactiviteiten;
-
b. de aanvrager voert de activiteiten waarvoor subsidie wordt verstrekt uit binnen drie
kalenderjaren, gerekend vanaf het moment van subsidieverlening;
-
c. de aanvrager rapporteert na zes maanden na verlening van de subsidie en vervolgens
in ieder geval jaarlijks over de start en de voortgang van het project;
-
d. de aanvrager verspreidt de resultaten van de subsidiabele activiteiten waar geen intellectuele-eigendomsrechten
op rusten ruim, via conferenties, publicaties, open access-repositories of gratis
of opensource-software;
-
e. de aanvrager verplicht zich desgevraagd mee te werken aan publicaties en publiciteitsactiviteiten
in het kader van deze regeling;
-
f. uiterlijk tot vijf jaar na de het moment van subsidievaststelling is de aanvrager
verplicht desgevraagd mee te werken aan rapportages en onderzoeksdoeleinden, monitoring
en evaluaties;
-
g. de aanvrager is verplicht om in het geval van een publicatie over het project de tekst
‘mede ondersteund door de ‘R&D-regeling technologiedomeinen Einstein Telescope’ te
vermelden.
Artikel 14. Subsidievaststelling
-
2 De aanvrager legt, overeenkomstig artikel 1.5, onderdeel d, en 7.8 van de Kaderregeling, rekening en verantwoording af aan de hand van een activiteitenverslag en een financieel
verslag, inclusief een controleverklaring opgesteld door een accountant.
-
3 Indien de aanvrager een bekostigde onderwijsinstelling is, wordt de financiële verantwoording
over de verleende subsidie, in afwijking van het eerste en tweede lid, gedaan in de
jaarverslaggeving overeenkomstig de Regeling jaarverslaggeving onderwijs met model G, onderdeel 2. De verantwoording gaat tevens vergezeld van een activiteitenverslag.
Artikel 15. Inwerkingtreding
Deze regeling wordt aangehaald als: R&D-regeling technologiedomeinen Einstein Telescope.
Bijlage 1. Beoordeling aanvragen
Deze bijlage hoort bij de artikel 9 en 10 van de R&D-regeling technologiedomeinen
Einstein Telescope.
In de R&D-regeling technologiedomeinen Einstein Telescope is opgenomen dat de aanvragers
per technologiedomein en binnen een vast te stellen periode aanvragen kunnen indienen.
De minister beoordeelt de aanvragen op grond van een aantal beoordelingscriteria zoals
in de regeling zijn opgenomen. In deze bijlage is uitgewerkt hoe de aanvragen beoordeeld
worden en worden de beoordelingscriteria nader uitgelegd. Iedere subsidieaanvraag
wordt beoordeeld op basis van het aanvraagformulier (plus bijlagen) aan de hand van
de beoordelingscriteria die in dit artikel zijn opgenomen.
Om de besluitvorming zorgvuldig voor te bereiden heeft de minister een groep van deskundige
partijen samengesteld om de aanvragen te toetsen aan de beoordelingscriteria die in
deze regeling zijn vastgesteld. In deze bijlage wordt de groep aangeduid als de begeleidingsgroep.
De leden van deze groep zijn onafhankelijk en de namen van de begeleidingsgroep staan
gepubliceerd op de website waar de regeling is aangekondigd.
Bij de beoordeling gaat LIOF uit van de onderstaande scores.
Duiding van de scores
|
0 Slecht
|
1 Onvoldoende
|
2 Voldoende
|
3 Goed
|
4 Zeer goed
|
De minister kent totaalscores toe aan de verschillende beoordelingscriteria. Hieronder
staat een beschrijving van de beoordelingscriteria:
-
•
Aansluiting bij technologiedomein:
-
•
Economisch perspectief:
-
•
Kwaliteit van de aanvrager of het consortium:
-
○ De aanwezigheid van de benodigde expertise van de aanvrager of leden van het consortium
voor een effectieve uitvoering van het project.
-
○ De mate van samenhang van de partners.
-
○ De aanvraag krijgt meer punten naarmate de kwaliteit van de R&D-samenwerking hoger
is. Dit moet ten minste blijken uit hoe de deelnemers elkaar aanvullen, de capaciteiten
van de deelnemers en de kwaliteit van de projectorganisatie.
-
•
Kwaliteit projectplan:
-
○ Degelijkheid en haalbaarheid van het projectplan.
-
○ Verhouding tussen het projectbudget, de verdeling ervan tussen de partners en de geplande
activiteiten (prijs/kwaliteitverhouding van het plan).
Voor elk beoordelingscriterium zoals hierboven genoemd kent elk lid van de eerdergenoemde
begeleidingsgroep punten toe op een schaal van 0 tot en met 4. De minister berekent
het ongewogen gemiddelde van alle vier beoordelingscriteria. Als het project op één
van de beoordelingscriteria lager scoort dan een ongewogen gemiddelde van 2 (waarbij
wordt afgerond op 1 decimaal), komt het project niet voor subsidie in aanmerking.
De minister berekent vervolgens de totaalscore door de (afgeronde, ongewogen) gemiddelde
score voor elk beoordelingscriterium bij elkaar op te tellen. De projecten met de
hoogste totaalscores ontvangen de subsidie. Als meerdere subsidieaanvragen dezelfde
gemiddelde beoordeling hebben, dan bepaalt de minister op basis van loting welke partij
voor subsidie in aanmerking komt.
Het Limburgs Instituut voor Ontwikkeling en Financiering (LIOF) is belast met de uitvoering
van de regeling en is gemandateerd te besluiten op de aanvragen en is verantwoordelijk
voor de organisatie van de beoordeling.
Bijlage 2. – Technologiedomein
Deze bijlage hoort bij de artikelen 8 en 11 van de R&D regeling technologiedomeinen
Einstein Telescope
Openstelling Trillingsvrij koelen
De openstellingstermijn, zoals bedoeld in artikel 8, lid 1 van de R&D regeling technologiedomeinen Einstein Telescope voor het technologiedomein
Trillingsvrij koelen loopt vanaf het moment van publicatie van deze R&D regeling tot
en met 24 november 2023 om 23:59.
Het subsidieplafond, zoals bedoeld in artikel 11, lid 2 van de R&D regeling technologiedomeinen Einstein Telescope bedraagt € 2.585.000,00
Uitwerking technologiedomein Trillingsvrij koelen
-
1. Introductie
Om de Einstein Telescope mogelijk te kunnen maken moeten er manieren komen om grote
spiegels tot 10K trillingsvrij te koelen. In deze openstelling kunnen partijen aanvragen
indienen voor projecten die bijdragen aan de ontwikkeling en kwalificatie van trillingsvrije
koelingseenheden die gekoppeld kunnen worden aan een Einstein Telescope-achtige omgeving.
Deze eenheden moeten tevens voorzien in de strenge lage trillingsvereisten die nodig
zijn voor het realiseren van de Einstein Telescope. Hieronder staat een nadere toelichting.
-
2. Uitdaging samengevat
De geplande strategie voor de koeling van de spiegels in een Einstein Telescope is
een combinatie van cryo-koelers met ultra-lage trillingen, actieve trillingsisolatie
van de cryo-cooler cold head en thermische verbinding met lage stijfheid om deze te
verbinden met de cryogene payload.
-
3. Uitdaging van de trillingvrije koelunits in meer detail
De Einstein Telescope (ET) zal naar verwachting drie detectoren moeten hebben met
kernoptieken die werken bij 10K. Om deze reden zullen er 12 UHV cryostaten met een
groot volume (10m3) moeten worden gebouwd, die elk een cryogene payload omringen die
bestaat uit een spiegel (200kg massa, monokristallijn siliciumsubstraat met een diameter
van 450 mm) en de ophanging en besturing daarvan.
Na de initiële afkoeling moet de bedrijfstemperatuur van de payload alleen worden
gehandhaafd via geleiding door thermische verbindingen met een zeer lage stijfheid
(heat links), om ervoor te zorgen dat de prestaties van de telescoop niet worden beïnvloed
door trillingen van de cryogene installatie. In dit scenario is de beschikbaarheid
van ultralage cryokoelers en actieve trillingsisolatoren die compatibel zijn met de
UHV-omgeving bij lage temperaturen essentieel.
De in bestaande installaties (bijvoorbeeld een bestaand Japans observatorium voor
zwaartekrachtgolven genaamd KAGRA) bereikte ruis van de cryogene installatie en bleken
niet compatibel met de eisen van de Einstein Telescope zoals die nu bekend zijn. Om
die reden zijn er stillere cryokoelers en beter presterende trillingsisolatie voor
de warmteverbindingen nodig. Dat is waar deze openstelling voor trillingsvrij koelen
zich op richt.
Een koeleenheid zal uiteindelijk in een opzet voor een Einstein Telescope moeten komen.
Hieronder staat een schematische weergave hiervan. Dit is bij de huidige kennis het
Europese ontwerp waarnaar gestreefd wordt. De positie van de koeler is hieronder weergegeven
(zie rode kadering):
-
4. Specifieke doelstelling voor deze openstellng
In deze openstelling kunnen partijen een aanvraag indienen voor R&D-projecten die
bijdragen aan de oplossing voor deze bovenstaande uitdaging. Het beoogde project moet
in ieder geval het volgende bevatten:
-
• Het ontwerp en productie van drie prototypes van koelunits op een niveau dat compatibel
is met cryogene spiegel ruisverplaatsingen van gelijk of lager dan 10-18m/sqrt(Hz)
bij Hz.
-
• Elke koeleenheid moet in drie fasen koelvermogen kunnen leveren, waarbij in minder
dan vier weken 10K, 20K en 50K (of lager) worden bereikt, waarna stabiele bedrijfsomstandigheden
worden bereikt met de volgende koelvermogens:
-
○ Minimaal 50 mW bij een temperatuur onder 10K
-
○ Minimaal 0,5 W bij een temperatuur onder 20K
-
○ Minimaal 2,5 W bij een temperatuur onder 50K
-
• De thermische massa van de drie bovengenoemde fasen is respectievelijk:
-
• Onder bedrijfsomstandigheden moeten de trillingen op het niveau van de cold finger
(contactpunt met spiegelophanging) lager zijn dan 2x10-8m/sqrt(Hz) voor alle frequenties
boven 1 Hz en onder 5x10-6m rms. Tijdens de afkoelperiode gelden er geen strenge trillingseisen.
-
• De te ontwikkelen koeleenheid moet compatibel zijn met vloeibare stikstof als backend-koelbron.
-
• De koelunits dienen te kunnen functioneren in een geïntegreerd systeem. Als onderdeel
van deze aanvraag dient de aanvrager deze geïntegreerde werking te kwalificeren en
valideren.
-
5. Context van het technologiedomein trillingsvrij koelen
Hieronder is de context weergegeven waarin de trillingsvrije koeleenheid gaat opereren.
Waarneming van zwaartekrachtgolven is alleen mogelijk als de trilling van de spiegels
miljarden keren wordt verminderd in vergelijking met de huidige stilste onderzoekslaboratoria.
Hoewel deze uitstekende prestaties met de huidige detectoren bij kamertemperatuur
zijn bereikt, brengt de werking onder cryogene temperaturen nieuwe uitdagingen met
zich mee en is de controle en beheersing van geïntroduceerde trillingen van cruciaal
belang. De geplande strategie voor de koeling van de spiegels is een combinatie van
cryo-koelers met ultra-lage trillingen, actieve trillingsisolatie van de cryo-cooler
cold head en koude overbrengingen met lage stijfheid om deze te verbinden met de cryogene
payload.
Er is gekozen voor een mono-kristallijne silicium vezels voor de ophanging van de
ET-kernoptieken, omdat dit materiaal de beste prestaties levert in termen van hoog
efficiënte warmte-extractie uit de spiegel bij 10K en de laagst mogelijke mechanische
demping, een eigenschap die cruciaal is om de wetenschappelijke doelen te bereiken
van het project.
Binnen dit domein zijn onder andere deze uitdagingen te onderkennen:
-
• Spiegel gekoeld tot cryogene temperatuur, vrijwel zonder mechanisch contact: spiegel
opgehangen in UHV-omgeving via vier dunne en lange vezels;
-
• Grote onderdrukking van trillingen afkomstig van de cryogene koeler;
-
• Verkorting van de afkoeltijd voor een hogere werkcyclus van de telescoop;
-
• Ontwikkeling en productie van mono kristallijne silicium vezels;
-
• Beheersing van ijsfilmvorming op het spiegeloppervlak.
De projecten moeten zijn gericht op de volgende verbeteringen:
-
• De saffiervezels die in KAGRA worden gebruikt zijn niet ideaal voor ET omdat de thermische
geleidbaarheid van het materiaal aanzienlijk daalt onder 20K. Silicium is een beter
materiaal in termen van thermische eigenschappen en mechanische demping. De productie
is op dit moment de grootste uitdaging op weg naar een praktische implementatie.
-
• De ET cryogene payload zal een paar honderd kg massa toevoegen (bijna een factor 10
groter dan in KAGRA) om tot 10K afgekoeld te worden. Methoden en technologieën (coatings
met hoge emissiviteit, stralingswarmtewisselaars met hoog rendement, enz.) om de afkoeltijd
te minimaliseren zijn van het grootste belang om de telescoop een hoge inschakelduur
te garanderen.
-
• Standaard superisolatie (MLI of vergelijkbaar) is niet compatibel met de spiegelomgeving
vanwege de vereisten voor vervuiling. Er moet worden gezocht naar een alternatieve
ontwerpoplossing.
-
• Dunne ijslaagvorming (nanometerniveau) op het spiegeloppervlak zal naar verwachting
de prestaties van de telescoop verminderen. Er moeten methoden en strategieën worden
ontwikkeld om de ijsvorming te minimaliseren en het oppervlak periodiek te regenereren.
-
6. Gerelateerde projecten
In een aantal gerelateerde projecten is reeds vooronderzoek gedaan naar deze technologie:
-
• ET Technologies: In dit project is gerelateerd aan trillingsvrij koelen gewerkt aan
de koude aansluiting van koeler naar vacuümsysteem en de cold finger van koude leidingen
naar spiegel.
-
• E-TEST: In dit project is gerelateerd aan trillingsvrij koelen gewerkt aan het cryo
shield en de spiegelophanging.
-
• ETpathfinder: In dit project – tevens de R&D faciliteit voor de Einstein Telescope
– kan de opstelling worden geïntegreerd en getest.
Bijlage 3. – Kaders intellectueel eigendom in de consortiumovereenkomst
Deze bijlage hoort bij artikel 8, vijfde lid, onderdeel d, van de R&D-regeling technologiedomeinen
Einstein Telescope
De samenwerkende partijen leggen afspraken vast met betrekking tot intellectuele-eigendomsrechten,
en daarmee verband houdende toegangsrechten. De toekenning van de rechten is een passende
afspiegeling van de werkpakketten, bijdragen en respectieve belangen van de samenwerkende
participanten.
Er wordt vastgelegd welke partij de rol van IP coördinator op zich neemt.
Tevens worden afspraken gemaakt over i) het eigenaarschap van en toegang tot achtergrondkennis,
zijgrondkennis en voorgrondkennis; ii) de kostenverdeling met betrekking tot het creëren
en onderhouden van de portfolio van intellectuele-eigendomsrechten; iii) de keuzes
die gemaakt zullen worden met betrekking tot de geheimhouding en beveiliging van informatie,
alsmede de besluitvorming met betrekking tot het publiceren dan wel patenteren van
nieuwe resultaten; iv) beëindiging en overdraagbaarheid van eigenaarschap van intellectuele-eigendomsrechten
binnen het consortium; v) het toetreden van nieuwe partijen tot het consortium; vi)
geschilbeslechtingsregelingen.
Tenslotte worden er afspraken vastgelegd over het gebruik en exploitatie van voorgrondkennis.
Hierbij valt o.a. te denken aan het gebruik voor onderzoeksdoeleinden door (andere)
participanten, commercieel gebruik van voorgrondkennis door participanten, en gebruik
van voorgrondkennis voor commercieel gebruik door derden.
Bijlage 4. Openstelling trillingsdemping
Deze bijlage hoort bij de artikelen 8 en 11 van de R&D regeling technologiedomeinen
Einstein Telescope
Openstelling Trillingsdemping
De openstellingstermijn, zoals bedoeld in artikel 8, eerste lid van de R&D-regeling technologiedomeinen Einstein Telescope voor het technologiedomein
Trillingsdemping loopt vanaf [22 april 2024] tot en met 31 mei 2024 23:59 uur. Het
subsidieplafond, zoals bedoeld in artikel 11, tweede lid van de R&D-regeling technologiedomeinen Einstein Telescope bedraagt € 2.750.000,00.
Uitwerking technologiedomein Trillingsdemping
-
1.
Introductie
Om de waarnemingsgevoeligheid van de Einstein Telescope (hierna: ET) te kunnen bereiken,
moet het grootste deel van het instrument gemaakt zijn van uiterst nauwkeurige componenten,
drastisch geïsoleerd van alle storingsbronnen en in het bijzonder van seismische bewegingen.
Alleen op die manier kan ruis dusdanig worden verminderd dat het mogelijk is zwaartekrachtgolven
te meten. Binnen dit domein staat de ontwikkeling van geavanceerde trillingsisolatiesystemen
voor de kern- en hulpoptiek van de ET centraal. Hieronder staat een nadere toelichting.
-
2.
Uitdaging samengevat
Om aan de eisen voor ET-suspensies te voldoen, zijn nieuwe mechanische ontwerpen/configuraties
van seismische isolatoren nodig: de ontwikkeling van verbeterde traagheids- en relatieve
verplaatsingssensoren, de implementatie van geavanceerde besturingsmethoden en vooruitgang
op het gebied van dataconversie-elektronica met lage frequentie en weinig ruis. Voor
ET-Low Frequency (hierna: ET-LF) interferometers moeten oplossingen worden bedacht
om overtollige trillingen te verminderen die worden doorgegeven via de mechanische
interface tussen de cryokoelers en de cryogene stadia van de spiegelophanging.
-
3.
Uitdaging van trillingsisolatie in meer detail
Grondtrillingen zijn een belangrijke bron van ruis in aan de aarde gebonden laserinterferometer-detectoren
voor zwaartekrachtgolven. Omgevingsgeluid van seismische aard, veroorzaakt door natuurlijk
microseismiek en menselijke activiteiten, zou verplaatsingen van de optica van de
interferometers veroorzaken die tien orden van grootte groter zijn dan het effect
dat verwacht wordt van gravitatiegolfsignalen. Om deze reden worden seismische isolatiesystemen
gebruikt als mechanische interface tussen de omgeving en de optiek van de detector.
Seismische isolatoren zijn complexe mechatronische systemen die compatibel zijn met
ultrahoog vacuüm (hierna: UHV) en die de volgende hoofdfuncties hebben: langzame grootschalige
positionering en uitlijning; onderdrukken van trillingsruis onder de gevoeligheidseisen
in de waarnemingsband van de detector (10Hz-10kHz voor interferometers van de huidige
generatie zoals LIGO en VIRGO); en het verminderen van de totale RMS-beweging van
elk hangend optisch element, in het bijzonder de bijdragen van veerresonanties en
oceanische micro-seismische piek. Deze functies worden bereikt door een actief bestuurd
platform van zes vrijheidsgraden te combineren met een keten van passieve mechanische
filters, waarvan de laatste fase de hangende optiek zelf is. Meerdere besturingslagen,
op spiegelniveau en stroomopwaarts langs de keten, worden gebruikt om de uitlijning
van de detector te regelen op basis van globale (geleverd door de optische sensoren
van de interferometer) en lokale (verplaatsingssensoren) foutsignalen. In de ET stelt
de uitbreiding van de waarnemingsband voor zwaartekrachtgolven tot 3 Hz ons voor grote
technologische uitdagingen, omdat de prestaties met enkele orden van grootte moeten
worden verbeterd ten opzichte van de allernieuwste technieken voor het isoleren van
laagfrequente trillingen.
De uitdaging wordt verdeeld in twee thema’s:
Thema A
Geavanceerde verplaatsings- en traagheidssensoren met ultralage ruis voor actieve
trillingsonderdrukking
Cruciaal, voor het verminderen van overtollige ruis van koppelingen in de besturing
van de globale vrijheidsgraden van de interferometer (longitudinale en angulaire uitlijning),
is de onderdrukking van residuele RMS-bewegingen van de hoofdoptiek van de detector
tot op nanometerniveau. Deze eis heeft te maken met beperkingen in het dynamische
bereik van actuatoren en het vermogen van mechanische filters om een dergelijke door
controle veroorzaakte ruis buiten de waarnemingsband van de interferometer te houden.
De oplossing voor dit probleem vereist een multilaterale aanpak:
-
• Reductie van de RMS-beweging van het seismische platform: actieve trillingsisolatie
is gebaseerd op terugkoppeling en feed-forward ruisonderdrukking op basis van foutsignalen
van versnellingsmeters met hoge resolutie; betere prestaties kunnen worden bereikt
door de ontwikkeling van laagfrequente (0,01-1Hz) ultralage ruis inertiële rotatiesensoren
om kantelvervuiling uit versnellingsmetersignalen te onderdrukken;
-
• Vermindering van de RMS-beweging van de keten van mechanische filters: verbeterde
demping van de starre lichaamsmodi van de passieve isolatieketen kan worden bereikt
met nieuwe geoptimaliseerde mechanische configuraties met lokale controles op basis
van relatieve verplaatsingssensoren met ultralage ruis; en
-
• Verbetering van het dynamische bereik van de feedback actuatoren: vermindering van
de krachtinvoer moet gepaard gaan met verbetering van de dynamica van de actuatoren,
met name die dichter bij de spiegel.
Thema B
Actieve trillingsisolatie en controle-instrumentatie in de cryogene omgeving van ET-LF
Drie van de zes interferometers van de ET, de zogenaamde ET-LF's, zullen werken met
spiegels die gekoeld zijn tot minder dan 20 K om de prestaties bij lage frequenties
te optimaliseren. Dat temperatuurbereik vereist geleidingskoeling, wat betekent dat
er een permanente mechanische verbinding (heat-link) tussen de cryokoeler en de laatste
stadia van de ophanging, d.w.z. de spiegel en zijn stuurtrap, tot stand moet worden
gebracht. Een ideale cryokoeler introduceert geen trillingen die het seismische omgevingsgeluid
overschrijden. Dit is op zich echter geen garantie dat de warmteverbinding het restbewegingsniveau
van de spiegel niet bederft. De oplossing voor deze complexe uitdaging ligt in de
ontwikkeling van thermomechanische verbindingen met zeer lage stijfheid en lage effectieve
massa en in de ontwikkeling van actieve trillingsisolatiemethoden, inclusief sensoren
en actuatoren, voor de koude kant van de warmteverbinding zelf.
-
4.
Specifieke doelstelling(en) voor dit domein
Binnen dit domein zijn er twee specifieke uitdagingen waarbij de inbreng van het bedrijfsleven
is gewenst. Het budget van deze call wordt gelijk verdeeld over beide onderwerpen.
Het beoogde project moet in eerder geval het volgende bevatten:
Thema A – € 1.375.000,00
-
• Inertiële rotatiesensoren met ultralage ruis voor actieve kantelisolatie. Om relevant
te zijn voor de ET moet het instrument een resolutie bereiken die beter is dan 0,1
nanoradiaal over de gehele frequentieband van 0,01-1Hz, en compatibel zijn met een
ultrahoog vacuümomgeving.
-
• Interferometrische relatieve verplaatsingssensoren met ultralage ruis, compatibel
met ultrahoog vacuüm, voor lokale demping van starlichaamtrillingsmodi van de passieve
seismische dempingstadia. De sensoren moeten een sub-picometerresolutie bereiken geïntegreerd
over de 0.1-10Hz frequentieband.
-
• Interferometrische optische verbindingen voor het implementeren van laagfrequente
stabilisatie van de relative positie tussen hulpoptica en kernoptica voor ruisonderdrukking
door strooilicht. Het systeem moet de afstand kunnen meten tussen objecten die enkele
tientallen meters van elkaar verwijderd zijn met een resolutie van één nanometer RMS
geïntegreerd over de frequentieband van 0,01-10 Hz.
Thema B – € 1.375.000,00
-
• Cryogeen compatibele, hoog compliante, zeer betrouwbare thermomechanische interfaces
voor het verbinden van cryokoeler en spiegelophangingstadia in ET-LF. De interface
moet een actief trillingsisolatiesysteem bevatten (met sensoren en actuatoren) om
de hoeveelheid geïnjecteerd seismisch geluid te verminderen.
-
5.
Gerelateerde projecten
In een aantal gerelateerde projecten is reeds vooronderzoek gedaan naar deze technologie:
-
• ET Technologies: in dit project werd, met betrekking tot trillingsdemping, gewerkt
aan een cryogene compatibele actieve trillingsisolator voor de koude vinger van de
cryokoeler in ET-LF; het technologiedemonstratiemodel is gepland om getest te worden
in ETpathfinder.
-
• E-TEST: in dit project is een alternatief ontwerp voor het seismische platform bestudeerd
en geïmplementeerd in een prototype op ware grootte. Het systeem bestaat uit een actief
isolator met zes vrijheidsgraden die een omgekeerde slingertrap ondersteunt om de
demping van de microseismische piek door de oceanen te versterken. De besturing van
het systeem maakt gebruik van geavanceerde versnellingsmeters en verplaatsingssensoren
op basis van laser interferometrische uitlezing. De isolator ondersteunt een cryogene
dubbele slingerlading waarvan de tweede trap een dummyoptiek van 100 kg is. Het prototype-experiment
E-TEST bevindt zich momenteel in het Centre Spatiale de Liege (hierna: CSL).
-
• ERC OmniSense-project: in dit project wordt een seismometer met zes vrijheidsgraden
en laserinterferometrische uitlezing ontwikkeld en gedemonstreerd bij de besturing
van een actief trillingsisolatieplatform. Er wordt verwacht dat het nieuwe inertiële
detectieconcept aanzienlijke vooruitgang zal brengen in kantelstabilisatie. Het OmniSense-experiment
wordt gebouwd op Nikhef, Amsterdam.
-
• ETpathfinder: deze faciliteit in Maastricht is de belangrijkste R&D-infrastructuur
voor de ET in de EMR Euregio. Het bestaat uit twee complete interferometers, met cryogene
kernoptiek, met hetzelfde complexiteitsniveau als een zwaartekrachtgolfdetector. De
spiegels worden opgehangen in ultrahoog vacuüm met behulp van ultramoderne technologie;
de infrastructuur zal echter het testen van geavanceerde ophangingsregelingen en nieuw
ontwikkelde componenten mogelijk maken.