Drie jaar Proba, de 'intelligente' satelliet die zichzelf draaiende houdt
Vandaag is ESA's allereerste microsatelliet drie hele jaren succesvol in bedrijf. Proba – met zijn afmetingen van een groot televisietoestel – werd gelanceerd om nieuwe technologieën voor toekomstige Europese ruimtevaartuigen te demonstreren. De satelliet blijft fantastische beelden van de aarde leveren.
"Het is verbazingwekkend wat we allemaal uit Proba, onze eerste microsatelliet, hebben gehaald," aldus Frederic Teston, Proba Project Manager bij ESA. "De missie heeft naast nieuwe benaderingen op het gebied van de bouw en exploitatie van ruimtevaartuigen met succes een aantal geavanceerde technologieën gedemonstreerd.
Het toestel heeft zijn volledige naam 'Project for On-Board Autonomy' voor de volle 100% waargemaakt – want elke dag van de afgelopen drie jaar heeft het ruimtevaartuig aan boord functies uitgevoerd als sturen, navigatie, ‘target fly-by’-schattingen en beeldvastlegging. Dit zijn allemaal functies die voor grotere ruimtevaartuigen vanaf de grond moeten worden uitgevoerd.
Wij leveren alleen de breedtegraad, lengtegraad en hoogtegraad van een doellocatie en Proba doet de rest. De boordcomputer brengt het ruimtevaartuig naar de juiste positie, brengt het onder de juiste hoek, maakt de foto en levert de afbeelding."
De gedachte achter Proba is dat compacte missies in een voor wetenschappers geschikt kort tijdsbestek kunnen worden geleverd. Indien zo’n missie goed gedefinieerd is, kan de tijd die nodig is vanaf het oorspronkelijke concept tot lancering en inbedrijfstelling sterk worden teruggebracht.
Dus om zijn constructie te vereenvoudigen – maar ook om kosten te drukken – werd Proba zo veel mogelijk met bestaande, algemeen verkrijgbare componenten gebouwd en niet van speciale, in de ruimte beproefde onderdelen die typisch zijn voor satellieten. Het goede nieuws is dat deze systemen gedurende alle 1096 dagen van Proba in de ruimte goed zijn blijven werken.
In zijn polaire omloopbaan op 600 kilometer boven het aardoppervlak maakt Proba elke maand zo’n 300 afbeeldingen van ca. 60 verschillende locaties. Tot nu toe heeft het ruimtevaartuig meer dan 10.000 afbeeldingen geleverd met zijn twee beeldgeneratoren aan boord: de Compact High Resolution Imaging Spectrometer (CHRIS) en de zwart-wit High Resolution Camera (HRC).
De wereld zien vanuit een hyperspectrale visie
CHRIS is een compacte hyperspectrale beeldgenerator die gedetailleerde gegevens van het aardoppervlak naar de aarde kan sturen. Het toestel ‘bekijkt’ de aarde met een resolutie van maximaal 18 meter in combinatie met maximaal 19 van een totaal van 62 spectraalbanden. De spectraalbanden verschaffen extra omgevingsinformatie. En dezelfde scène kan worden bekeken vanuit een aantal verschillende hoeken. Want Proba is voldoende manoeuvreerbaar en kan dus gecontroleerd over twee assen roteren (pitch & roll).
Dit gecombineerde vermogen om hyperspectrale gegevens en informatie vanuit verschillende hoeken te vergaren, maakt CHRIS met name nuttig voor de studie van het aardse plantendek. Het is ook nuttig voor de bestudering van de atmosfeer en waterlopen. Momenteel maken ongeveer zestig wetenschappelijke teams in de hele wereld gebruik van de resultaten van CHRIS.
Zijn hoge ruimtelijke resolutie maken de informatie met name geschikt als 'brug' tussen resultaten van satellietinstrumenten zoals de Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) van Envisat en luchtfotografie.
Gegevens van CHRIS worden gebruikt om de nauwkeurigheid van de monitoring van moerassen en waterrijke gebieden te vergroten als onderdeel van ESA's project Globwetland. Daarbij wordt informatie geleverd over de ecologische conditie van deze gebieden met grote biodiversiteit ter ondersteuning van de internationale Ramsar Convention on Wetlands.
Beelden van het instrument worden gebruikt binnen projecten voor het ESA-China Dragon Programme, waaronder ook de bestudering van voor overstroming gevoelige gebieden valt. CHRIS-afbeeldingen worden gebruikt om referentiekaarten te genereren die kunnen worden vergeleken met crisisinformatie zodat overstroomde gebieden kunnen worden onderscheiden van permanente waterlopen. Chinese onderzoekers hebben hun interesse getoond in andere toepassingen van de hyperspectrale beeldgenerator, zoals bijvoorbeeld het opsporen van delfstoffen.
De beelden van CHRIS worden gecoördineerd met de Duitse branddetectiesatelliet BIRD (Bi-Spectral Infrared Detection). CHRIS heeft bosbrandlocaties die eerder werden gedetecteerd door BIRD opnieuw vastgelegd om de omvang van het verbrande gebied vast te stellen en eventuele hernieuwde vegetatiegroei te identificeren teneinde de langetermijneffecten van de branden te kunnen bestuderen.
Op een verwant gebied zijn er ook beelden van CHRIS gemaakt namens de international Charter for Space and Major Disasters, een internationale overeenkomst om hulpbronnen uit de ruimte beschikbaar te maken voor burgerbeschermingsinstanties ten behoeve van de reactie op natuurrampen.
En het komende jaar zijn er al weer nieuwe geplande wetenschappelijke toepassingen van CHRIS-informatie zoals precisielandbouwonderzoek in Duitsland, het bestuderen van spectrale reflectie van gewas- en oogstresten en de bodem in Frankrijk, monitoring van biodiversiteit in Afrika, het in kaart brengen van kustgebieden in het zuiden van Chili en archeologische projecten in Spanje.
Proba's extra lading
De andere beeldgenerator aan boord van Proba is de compacte HRC, die een nog grotere ruimtelijke resolutie heeft van vijf meter, waarmee het toestel monochromatische beelden vastlegt met een oppervlak van 25 vierkante kilometer.
Proba bestudeert niet alleen het aardoppervlak, maar stuurt ook gegevens over zijn eigen directe omgeving naar de aarde. Ook aan boord bevindt zich een stralingsdetector genaamd Standard Radiation Environment Monitor (SREM), die wordt gebruikt om de energiedeeltjes te onderzoeken die verantwoordelijk zijn voor het poollicht, waardoor het in de afgelopen drie jaar mogelijk is geworden een beter model te maken van de stralingsomgeving rondom de aarde.
Een ander instrument in de lading van Proba is de Debris In-orbit Evaluator (DEBIE) die minuscule micrometeoroïden of ruimteafval met een diameter van een centimeter tot minder dan een millimeter waarneemt.
Over Proba
Proba is een microsatelliet ontwikkeld door het General Support Technology Programme (GSTP) van ESA en gebouwd door een bedrijvenconsortium geleid door de Belgische onderneming Verhaert. Proba werd op 22 oktober 2001 in India gelanceerd en wordt geëxploiteerd vanuit ESA’s grondstation Redu in België. Het CHRIS-instrument, gefinancierd door het British National Space Centre (BNSC), is gebouwd door de Britse onderneming SIRA Space.
Proba was bedoeld als eenjarige missie voor de demonstratie van technologieën, maar heeft sindsdien een langer leven gekregen en fungeert nu als satelliet voor aardobservatie.
De unieke mogelijkheden van Proba maken de satelliet ook een nuttig hulpmiddel bij de ontwikkeling van ESA's voorgestelde SPECTRA-missie (Surface Processes and Ecosystem Changes Through Response Analysis), een aardexploratiesatelliet bedoeld om aardse vegetatie in ’s werelds grootste biologische gemeenschappen of 'biomen' te bestuderen. Indien SPECTRA wordt geselecteerd voor ontwikkeling zou de satelliet rond 2012 worden gelanceerd.
Een volgende technologiedemonstratiesatelliet genaamd Proba-2 zal naar verwachting eind 2007 door ESA worden ingezet. Evenals zijn voorganger zal de nieuwe missie nieuwe technologieën en nieuwe producten in de ruimte op de proef gaan stellen.
Het rond deze ontwikkelingen gebouwde systeem is bedoeld voor de ondersteuning van een zonne-observatie- en -plasmametingsmissie. Een nieuw type zonnespectrometer in combinatie met krachtige ruimtevaartprestaties zal voor het eerst beelden van de zon met hoge datasnelheden gaan opleveren.
