Je leest:

Nederlandse nanosatellieten veroveren de ruimte

Nederlandse nanosatellieten veroveren de ruimte

Auteur:

Nanosatellieten zijn bezig met een opmars. Een Russische raket lanceerde afgelopen donderdag drie Nederlandse satellieten ter grootte van een melkpak. Ze zijn veelbelovend en multifunctioneel: van het in kaart brengen van scheepsbewegingen tot samen een grote antenne vormen om de periode net na de Big Bang te onderzoeken.

Een groep studenten kijkt zenuwachtig op beeldschermen. Een paar wippen voorzichtig in hun stoel op en neer. Ze volgen vanuit de mission control room van de TU Delft hun nanosatelliet, de Delfi-n3Xt. De studentensatelliet vliegt op dat moment zo’n zeshonderd kilometer boven Europa. Zal het ze lukken een signaal op te pikken, zodat ze zeker weten dat alles werkt?

Dan klinkt er luid gejuich. “We hebben contact!”, roept een student uitgelaten. High fives en applaus volgen. “Geweldig en wat een opluchting. Hier hebben we al die jaren aan gewerkt”, zegt Jon Reijneveld. Hij bouwde als student Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan de Delfi-n3Xt en werkt nu voor de Duitse satellietenbouwer Astrium.

Opmars

Maar niet alleen bij de TU Delft was het op 21 november feest. Nog twee Nederlandse satellieten werden tegelijkertijd gelanceerd. De Triton-1 van het bedrijf ISIS Space en de FUNCube-1, gemaakt door radioamateurs uit Nederland en Engeland, en bedoeld voor scholieren om testjes in de ruimte mee te doen. Op die manier willen ze techniek en wetenschap stimuleren op middelbare scholen. Ook deze twee Nederlandse satellieten maakten succesvol contact met de thuisbasis.

Ook buiten de landsgrenzen maken nanosatellieten een flinke opmars. Tientallen werden er tegelijk met de Nederlandse kunstmanen de ruimte in geschoten op 21 november. Ze liften allemaal mee op een grote Russische raket en worden vanuit een soort container in de juiste baan losgelaten. Rond de honderd zijn er in totaal al in de ruimte te vinden en de komende jaren komen er nog meer dan honderd bij. Ze wegen minder dan tien kilo en worden gemaakt van bouwblokjes van 10×10×10cm. Meestal worden er drie op elkaar gestapeld, zodat de afzonderlijke nanosatelliet de grootte krijgt van een melkpak.

Delfi n3xt impressie %281%29
Artistieke weergave van studentensatelliet Delfi-n3Xt.

Bob Twiggs (Stanford University) is de geestelijk vader van de satellieten. Hij presenteerde in 1999 CubeSats, een concept voor studenten om satellieten te bouwen. “Maar inmiddels zijn niet alleen maar universiteiten er mee bezig; ook commerciële partijen, zoals wij, zien grote mogelijkheden voor nanosatellieten”, zegt mission manager Joost Elstak van ISIS. Ook in Engeland, Duitsland en Scandinavië werken bedrijven aan de kleine satellieten.

Innovatief voorstuwingssysteem

De minisatellieten zijn zo populair, omdat ze een aantal grote voordelen hebben ten opzichte van de veel grotere broers die ruimtevaartorganisaties als ESA en NASA lanceren. De nanosatellieten zijn vooral heel veel goedkoper. De ontwikkeling kost een paar ton en ook de lancering is relatief goedkoop. Per kilogram kost het zo’n honderdduizend euro om een CubeSat het heelal in te knallen. Grote satellieten daarentegen kosten al snel miljoenen om te lanceren. “Een nanosatelliet is ook veel sneller klaar, dat kan al binnen een half jaar. Tegenover jaren die het kost om een grote satelliet te bouwen”, zegt oprichter Jeroen Rotteveel van ISIS.

Integratie delfi n3xt %282%29
Studenten van de TU Delft bouwen Delfi-n3Xt.

De voordelen maken het veel aantrekkelijker om technologie in de ruimte te beproeven. Bijvoorbeeld voor bedrijven en onderzoeksinstituten die innovatieve zonnepanelen in het heelal willen testen. Of een nieuw micro-voortstuwingssysteem, zoals die nu in de Delfi-n3Xt zit. “Die kan kleine beetjes stikstof loslaten en zo kunnen we de satelliet een bepaalde richting op sturen. Het werkt vergelijkbaar met een leeglopende ballon, die zichzelf voort beweegt. Delfi-n3Xt doet dat natuurlijk gecontroleerd”, zegt Jasper Bouwmeester. Hij is project manager van Delfi-n3Xt en onderzoeker van de TU Delft.

Dankzij het voortstuwingssysteem is het mogelijk om de kunstmaan in een andere baan te brengen. “Het zorgt voor meer controle. Als we succesvol laten zien dat het werkt, komt formatievliegen een stap dichterbij. Het micro-voorstuwingsysteem zorgt er dan voor dat satellieten op een bepaalde afstand van elkaar blijven. Nu zweven de CubeSats nog gewoon in een vastgestelde baan om de aarde”, zegt Reijneveld.

Scheepsbewegingen

De TU Delft werkt daarmee aan een volgende en veelbelovende stap van nanosatellieten: formatievliegen. Daarmee wordt het bijvoorbeeld mogelijk om meerdere keren per dag kaarten te updaten. Ook ISIS kijkt naar die mogelijkheid; zij ontwikkelen een groep nanosatellieten die scheepsbewegingen in kaart brengen. Elstak: “Alleen bij havens weet men precies waar schepen zijn. Maar op open zee is hun locatie vaak onbekend. Schepen hebben nu al GPS aan boord. Daardoor weten ze zelf waar ze zijn en bijvoorbeeld de rederij aan wie ze dit doorgeven. Een systeem met nanosatellieten zorgt ervoor dat schepen niet actief hun positie hoeven te delen, maar iedereen, voor wie dat van belang is, hun positie kan zien.” Op die manier worden botsingen voorkomen, maar kan ook nagegaan worden of een schip niet illegaal olie loost.

ISIS wil met meerdere nanosatellieten iedere drie uur de scheepsbewegingen tonen. Met hun net gelanceerde Triton-1 laten ze nieuwe klanten de werking van het systeem zien. In de satelliet zit bijvoorbeeld een processor die nog nooit in de ruimte is getest, en een zelf ontworpen ontvanger.

Triton 1 in orbit
Artistieke weergave van ISIS’ Triton-1.

Ook in de Delfi-n3Xt zitten nog interessante innovaties. De kunstmaan kan actief roteren, dankzij reactiewielen en magneetspoelen. “Net als een kompas gebruikt de satelliet het aardmagnetisch veld op aarde. De satelliet duwt zich daar als het ware tegen af. Snelle rotaties gebeuren met kleine reactiewielen. Een slim algoritme bepaalt, wanneer wat precies wordt gebruikt”, legt Reijneveld uit. Daardoor richt Delfi-n3Xt zich altijd op de zon, zodat de panelen voortdurend stralen opvangen. De minisatelliet krijgt op die manier meer energie. “We slaan die energie op in batterijen, met als voordeel dat we ook experimenten doen als Delfi-n3Xt in de schaduw vliegt. Dat gebeurt ongeveer een derde van de tijd.”

De komende weken wordt duidelijk hoe succesvol de nanosatellieten zijn. Dat wordt ook met belangstelling gevolgd door ruimtevaartorganisaties ESA en NASA. “In het begin zagen ze weinig in kleine satellieten. Maar nu noemt ESA onze Delfi-C3, de voorganger van Delfi-n3Xt, als voorbeeld. Die satelliet werd in 2008 gelanceerd en werkt nog steeds. We gaan waarschijnlijk met ESA samenwerken. Dat nanosatellieten nu zo serieus worden genomen door NASA en ESA is een kroon op het werk van wie er in de afgelopen jaren aan werkte”, zegt Bouwmeester.

Bang dat het te druk wordt in de ruimte, hoeven we niet te zijn volgens de onderzoekers. “Het wordt weliswaar steeds voller, maar het is een gentlemen’s agreement dat de satellieten na zo’n vijfentwintig jaar ophouden te bestaan. Zo zullen ook Delfi-C3 en Delfi-n3Xt steeds lager gaan vliegen, totdat ze verbranden en er niets van overblijft”, aldus Reijneveld.

Zwerm

Een van de meest ambitieuze projecten met de kleine kunstmanen is OLFAR, waar onder meer de universiteit van Twente aan werkt. “Met honderden en misschien zelfs wel duizenden tegelijk vormen ze net als bijen een zwerm”, zegt onderzoeker Mark Bentum (Universiteit Twente). Al die satellieten bij elkaar zijn een grote antenne. Ze gaan laagfrequente signalen oppikken uit het heelal. “Op die manier willen we meer te weten komen over een periode die grotendeels valt onder de zogenaamde ‘Dark Ages’, tussen 400.000 en 400 miljoen jaar na de Big Bang. De signalen zijn nog aanwezig, maar behoorlijk zwak”, weet Bentum. Zover is het echter nog niet; de komende jaren ontwikkelen wetenschappers het systeem nog verder. Bentum: “maar het geeft wel aan dat nanosatellieten heel veel mogelijkheden hebben en hopelijk leiden tot belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 22 november 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE