Stralingsschade aan Hubble loopt jarenlang uit de pas met de zonnecyclus

Een telescoop als toevallige stralingsmeter

De Hubble-ruimtetelescoop draait al sinds 1990 rondjes om de aarde en maakt beroemde foto's van sterrenstelsels en nevels. Minder bekend is dat de camera's van Hubble ook dienst doen als stralingsmeter. De CCD-sensoren aan boord vangen niet alleen licht, maar registreren ook de kosmische straling die in de ruimte op het toestel afkomt. Die straling beschadigt geleidelijk de chips, wat zichtbaar wordt als ruis en vlekken in de beelden. Een internationaal team van astronomen, onder leiding van Gavin Leroy en collega's, analyseerde meer dan 24 jaar aan meetgegevens om te zien hoe die schade in de loop van de tijd verandert.

Schade loopt jaren achter op de zon

Normaal gesproken verwacht je dat stralingsschade aan satellieten samenhangt met de zonnecyclus: de elfjarige cyclus waarin de zon afwisselend actiever en rustiger wordt, met meer of minder zonnevlekken en zonne-uitbarstingen. Bij andere ruimtevaartuigen in het zonnestelsel klopt dat verband ook aardig. Bij Hubble bleek het patroon echter enkele jaren uit de pas te lopen met de zonneactiviteit. De onderzoekers vonden wiskundige formules die de meetgegevens van Hubble opvallend goed beschrijven, maar de bijbehorende getallen zijn fysisch onmogelijk: ze corresponderen niet met een logische natuurkundige verklaring. Pas als de onderzoekers een fysisch aannemelijker model gebruikten, werd de voorspelling juist minder nauwkeurig.

Dat klinkt in eerste instantie als een tegenstelling, maar volgens de auteurs zegt het vooral iets over hoe grillig de stralingsomgeving in een lage baan om de aarde is. Anders dan verder weg in het zonnestelsel wordt de straling die Hubble raakt, beïnvloed door een wirwar van factoren: het aardmagneetveld, de vorm van de atmosfeer, en lokale deeltjesconcentraties zoals de Zuid-Atlantische Anomalie. Die combinatie maakt het lastig om schade rechtstreeks te herleiden tot de activiteit van de zon.

Nuttig voor toekomstige ruimtemissies

Voor de dagelijkse praktijk heeft de vondst meteen een toepassing: met de gevonden wiskundige formules kunnen astronomen meer dan 99,5 procent van het effect van stralingsschade uit Hubble-beelden wegrekenen, ook al kloppen de onderliggende aannames niet helemaal. Dat helpt om scherpere foto's te blijven maken met een verouderend instrument.

Belangrijker op langere termijn is wat het onderzoek zegt over toekomstige ruimtevaartuigen. Nieuwe satellieten en telescopen worden vaak ontworpen met een verwachte levensduur die deels is gebaseerd op aannames over stralingsschade. Als die schade zich anders gedraagt dan gedacht, kan dat de stralingsafscherming en de geplande levensduur van missies beïnvloeden. De onderzoekers pleiten er daarom voor om de straling die operationele ruimtevaartuigen treft, te blijven monitoren, zodat toekomstige missies beter voorbereid de ruimte in kunnen.