De afgelopen weken is een groep engineers van SRON, Airbus Nederland en NASA bezig geweest om het Nederlandse aerosolinstrument SPEXone te installeren op de PACE-satelliet. PACE doet vanaf 2024 metingen aan oceanen en aerosolen om onder meer de invloed van fijnstof op het klimaat te ontrafelen. Op 23 juni werd het laatste schroefje aangedraaid. De integratie is nu officieel voltooid.
Op NASA’s Goddard Space Flight Center in Maryland staat de klimaatsatelliet PACE ongeduldig te wachten op haar eerste meetinstrument. Op 8 juni loopt een groep Nederlandse en Amerikaanse engineers de cleanroom binnen. SPEXone gaat samen met de instrumenten HARP2 en OCI het ruimtevaartuig voorzien van een haarscherp blikveld op de aarde. Het doel is om de kleur van de oceanen te meten en de eigenschappen van aerosolen in kaart te brengen. Het Nederlandse SPEXone-instrument neemt samen met HARP2 de aerosolmetingen voor zijn rekening. Het wordt nu als eerste instrument geïntegreerd op de satelliet. SRON en Airbus Nederland ontwikkelden SPEXone, met ondersteuning van TNO.
Aerosolen zijn kleine deeltjes als roet, as en woestijnstof in onze atmosfeer. Ze hebben grote invloed op klimaatverandering en luchtvervuiling. Hun precieze rol is echter onvoldoende bekend. Mede hierdoor liggen de opwarmingscenario’s voor het jaar 2100 wel drie graden Celsius uit elkaar. De meeste aerosolen weerkaatsen licht. Daardoor hebben ze een afkoelend effect op de aarde. Maar ze kunnen door absorptie ook een opwarmend effect hebben. SPEXone gaat de eigenschappen van aerosolen bepalen. Denk daarbij aan afmeting, samenstelling, vorm en hun absorberend en weerkaatsend vermogen. Het helpt ook het OCI-instrument om de kleur van de oceanen te meten en daarmee de hoeveelheid plankton in de gaten te houden. Daarvoor is namelijk een correctie nodig vanwege aerosolverstrooiing.
Begin 2021 werd in Nederland de laatste hand gelegd aan SPEXone, onder toeziend oog van toenmalig OCW-minister Van Engelshoven. Het ging vervolgens op transport naar Goddard. Sindsdien heeft het Nederlandse team verschillende tests uitgevoerd. Het is belangrijk na te gaan of het instrument heelhuids is aangekomen en of het de maandenlange opslag heeft overleefd. “Maar dit wordt het spannendste moment”, zegt SRON-engineer Alexander Eigenraam vlak voor vertrek naar Amerika. “De uitlijning luistert heel nauw. Het is vooral een precisiewerkje om te zorgen dat hij niet iets gedraaid zit. We monteren SPEXone op een verticale zijde van de satelliet, dus dat maakt het extra lastig. We moeten ook overschakelen op de testsystemen en elektronica van NASA. Dat moet omdat SPEXone vanaf nu gekoppeld is aan de satelliet, en daar mogen geen computers van buitenaf mee verbonden zijn.”
Het Nederlandse SPEXone-instrument is kandidaat om ook onderdeel te worden van de Europese CO2M-satelliet, die de concentraties CO2 in de aardatmosfeer in kaart gaat brengen. Aerosolen beïnvloeden CO2-metingen, dus een aerosolinstrument is nodig voor correcties.
Foto: Nederlandse en Amerikaanse engineers monteren SPEXone op de PACE satelliet. Credit: GSFC
Bron: SRON
Mitsubishi Electric Corporation wil satellietantennes 3D-printen in de ruimte. Het Japanse bedrijf presenteert een additieve productietechnologie die gebruikt kan worden in de ruimte. De technologie maakt gebruik van lichtgevoelige hars en ultraviolet zonlicht.
Het produceren van antennereflectoren voor satellieten is een complex proces. Zo bestaan er conflicterende eisen voor het realiseren van een hoge opbrengst, brede bandbreedte en laag gewicht. Een hoge opbrengst en brede bandbreedte vragen bijvoorbeeld om een grote apertuur. Een conventionele lancering vraagt echter tegelijkertijd om een lichtgewicht en klein ontwerp, dat – vaak opgevouwen – in een lanceervoertuig past. Het combineren van deze eisen is een uitdaging.
Voor deze uitdaging denkt Mitsubishi Electric nu een oplossing te hebben. Het bedrijf lanceert in plaats van een volledig satelliet, een satellietbus met een 3D-printer. Deze 3D-printer print vervolgens in de ruimte antennes met een grote aperture. Zo realiseert het bedrijf de gewenste hoge opbrengst en brede bandbreedte.
De hars waarvan de nieuwe technologie gebruik maakt is speciaal ontwikkeld door deze toepassing. Het materiaal is ontworpen voor stabiliteit in een vacuüm. De hars maakt de productie van structuren in de ruimte mogelijk met behulp van een duurzame proces. Dit proces maakt gebruik van ultravioletlicht van de zon voor fotopolymerisatie. Het polymeer dat ontstaat door het uitharden van het materiaal is bestand tegen temperaturen van minimaal 400°C. Dit is hoger dan de maximale temperatuur die satellieten in een baan om de aarde moeten weerstaan.
Met de nieuwe technologie wil Mitsubishi Electric kleine satellietbussen – het hoofdlichaam van een satelliet – kunnen voorzien van grote structuren, zoals efficiënte antennereflectoren. Dergelijke omvangrijke componenten kunnen met behulp van de technologie in de ruimte worden vervaardigd. Zij hoeven hierdoor niet langer te worden gelanceerd vanaf de aarde.
Dit biedt diverse voordelen. Zo kunnen componenten van satellieten naar verwachting een stuk dunner worden. Huidige satellieten zijn ontworpen met het oog op de stress die ontstaat tijdens het verlaten en binnenkomen van de dampkring. Indien componenten buiten de dampkring worden vervaardigd hoeven ontwerpers hiermee geen rekening te houden. Dit kan zowel het totale gewicht van de satelliet als de lanceringskosten reduceren.
Doordat het printproces in de ruimte plaatsvindt zijn ondersteunende structuren niet nodig. De 3D-printer maakt gebruik van de stutten van de antenne en motors bedoeld voor het aanpassen van de hoek van de antenne.
In de onderstaande video licht Mitsubish Electric de ontwikkeling toe.
Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Mitsubishi Electric