ESA ontwikkelt ruimtepuinruimer
De ruimte lijkt oneindig, maar is langzaam maar zeker steeds voller aan het worden. Vooral in de directe omgeving van de aarde barst het van het ruimtepuin. ESA’s Clean Space-initiatief streeft ernaar de ruimte flink op te ruimen. Robin Biesbroek overziet het onderzoek naar nieuwe technieken om dit te bereiken. Een interview.
Je geeft leiding aan het e.Deorbit-onderzoek. Waar draait dat onderzoek om?
‘Het doel van de e.Deorbit-missie is om een groter stuk ruimtepuin te vangen om het uit zijn lage baan om de aarde te verwijderen. Daarmee richten we ons op een stuk puin met een gewicht van minstens 4000 kilo. Uit verschillende van elkaar onafhankelijke onderzoeken hebben blijkt dat het verwijderen van grote stukken puin de effectiefste manier is om de groei van ruimteafval tegen te gaan. Dat geldt vooral als je die grote stukken weghaalt uit gebieden waar het druk is, zoals de banen om de polen op 600 tot 800 kilometer. En dat is precies wat e.Deorbit moet gaan doen.’
‘Voordat de e.Deorbit-satelliet zo’n groot stuk ruimtepuin kan vangen, moet hij dus eerst naar de juiste baan om de aarde vliegen. Daarvoor moet de satelliet eerst gebruik maken van absolute navigatie. Tijdens het rendez-vous met het gekozen stuk ruimtepuin moet de satelliet vervolgens gebruik maken van relatieve navigatie. Dat is allemaal vrij lastig. Het puin in de ruimte is nooit ‘bedoeld’ om gevolgd en gevangen te worden. We noemen het dan ook ‘niet meewerkende doelen’. Wanneer de e.Deorbit-satelliet in de buurt van het gekozen puin is, moet hij het nog zien te vangen. Nadat hij het in zijn grip heeft moet de satelliet het puin ook nog verwijderen uit zijn baan om de aarde. Dit kan gedaan worden door het de atmosfeer in te duwen of door het een duwtje de andere kant op te geven, verder de ruimte in.’
‘We zijn nu binnen het e.Deorbit-team druk bezig met het zoeken naar twee mogelijke oplossingen: één stug en één flexibel grijpsysteem. Een derde optie binnen de missie is het gevangen ruimtepuin over te brengen naar een compleet andere baan om de aarde, eentje waar het een stuk minder druk is dan de baan waarin het puin nu rondzweeft. We hebben inmiddels drie bedrijven binnen de industrie de opdracht gegeven een systeem te bedenken, één voor iedere mogelijke oplossing.’
Wat zijn de belangrijkste uitdagingen van je werk?
‘Een van de belangrijkste uitdagingen is het ontwikkelen van een op satellieten gestoeld opvangsysteem, waarmee we ruimtepuin willen opvangen. Er zijn al veel mogelijkheden bedacht en deze hebben allemaal hun eigen voor- en nadelen en ook hun eigen invloed op de satellieten die al in de ruimte zweven. Je zou bijvoorbeeld kunnen denken aan het ontwikkelen van een robotarm die het ruimtepuin kan opvangen of aan het vangen van ruimtepuin met behulp van een net, precies zoals vissers dat doen. Maar je zou ook een harpoen de brokstukken in kunnen schieten.
‘We moeten met veel dingen rekeninghouden bij onze afwegingen. De kosten zijn er daar één van, maar we moeten ook nadenken over robuustheid en de flexibiliteit van het systeem, het gewicht, hoe krachtig hij het puin moet vastgrijpen en hoe makkelijk een eventuele tweede grijppoging moet zijn. Wat ook meespeelt is dat de oplossing die we bedenken niet zelf voor extra puin gaat zorgen. Zoals je kunt zien zijn dat aardig wat aspecten die onze keuze voor de uiteindelijke keuze kunnen beïnvloeden.’
‘Veel technologieën die gebruikt worden bij deze missie zijn hartstikke nieuw. Er is nog nooit iemand geweest die buiten de dampkring puin is gaan ruimen. Samen met ESA’s Concurrent Design Facility hebben we veel onderzoek verricht naar grijptechnologie en het is belangrijk dat we de opgedane kennis overbrengen op de rest van de industrie. Op dit moment zijn we bezig met het terugbrengen van het aantal mogelijkheden. Ik hoop dat we aan het eind van de zomer een keuze hebben gemaakt.’
Hoe ben je betrokken geraakt bij Clean Space?
‘Ik ben er al sinds het allereerste begin bij betrokken. Voordat Clean Space van start ging werd ik gevraagd om teamleider te zijn bij het Ecosat-onderzoek. Bij dit onderzoek zochten we naar ideeën en methoden om de ecologische voetafdruk van ruimtemissies te verminderen. Dat was een van de voorlopers van het Clean Space-initiatief. Het onderzoek beviel me omdat het heel anders was dan elk ander onderzoek waar ik bij betrokken ben geweest. Clean Space begon als een gezamenlijke inspanning van verschillende mensen, waarvan een groot deel ook deel had genomen aan Ecosat. Ik besloot toen om betrokken te blijven.’
‘In de tussentijd gaf ik leiding aan het Active Debris Removal-onderzoek, dat zich richtte op het actief verwijderen van afval uit de ruimte. Het was dus een vrij logische stap om in 2012 leiding te gaan geven aan het e.Deorbit-onderzoek. In eerste instantie werd ik manager bij het Active Debris Removal-onderzoek. Samen met partijen uit de industrie evalueerden we in 2013 de mogelijkheden. Dit jaar beginnen we aan de eerste fases van het daadwerkelijke ontwerpen.’
Wat vind je van het Clean Space-initiatief in zijn algemeenheid?
‘Ik denk dat Clean Space uitstekend past binnen de huidige globale trend waarin we steeds meer richting een duurzaam milieu bewegen. De hele wereld richt zich meer en meer op het creëren van een groenere leefwereld, schonere vormen van vervoer en betere manieren van afvalverwerking (of verwijdering). En het is tijd om de ruimte te gaan zien als onderdeel van ons milieu. Ik moet toegeven dat Clean Space een stuk sneller geëvolueerd is dan had verwacht. Ik denk dat dat voor een groot deel te maken heeft met de motivatie van de mensen die erbij betrokken zijn. We werken niet alleen aan iets moois, maar hebben het ook nog eens erg naar onze zin. Dat maakt het werk motiverend en zelfs leuk.’
Hoe vat je Clean Space samen voor je niet-technische vrienden en familieleden?
‘Ik leg ze uit hoe we het milieu op aarde verbeteren en leer ze over groenere raketten en de schonere materialen die we voor onze satellieten gebruiken. Als ik het over e.Deorbit heb, dan leg ik het vaak uit als een grote vuilniswagen in de ruimte.’
Hoe ben je in de ruimtevaartwereld terechtgekomen?
‘Toen ik de jaren 80-film ‘Into the Night’ zag, realiseerde ik me dat er iets bestond als de ruimtevaartingenieur. Dus koos ik voor een studie in die richting aan de Technische Universiteit Delft. Daar ontmoette ik ESA-astronaut en hoogleraar Wubbo Ockels en hij wilde de begeleider zijn voor mijn afstudeeropdracht. Daarbij deed ik onderzoek naar het toepassen van genetische algoritmes in de ruimtevaart. In 1995 was dit nog een nieuwe vorm van optimalisatie.’
‘Ik kreeg de kans mijn afstudeeropdracht bij ESTEC uit te voeren. Daar maakte ik kennis met talloze collega’s die geïnteresseerd waren in het onderwerp van mijn onderzoek. Na mijn afstuderen en een aansluitende stage in Frans-Guyana kreeg ik een baan aangeboden als Young Graduate Trainee (YGT). Daardoor kon ik niet alleen mijn eigen onderzoek voortzetten, maar ook meewerken aan een echte missie. Deze missie, TEAMSAT, werd ontwikkeld en gelanceerd tijdens mijn jaar als YGT.’
‘Na dat jaar startte ik mijn eigen bedrijf waarbij ik me richtte tot het ontwikkelen van software die ik verkocht aan ruimtevaartbedrijven van over de hele wereld. Zelfs aan NASA. In de tussentijd bleef ik ESA steunen. Sinds 2010 ben ik in dienst bij ESA’s Concurrent Design Facility.’
Wat vind je het verrassend aan het werken in de ruimtevaart?
‘Allereerst zijn dat de mensen. Vanaf het moment dat ik als student ging werken in de ruimtevaartwereld zijn collega’s altijd heel aardig en ondersteunend geweest. Ze namen me altijd erg serieus. Zelfs toen ik eigenaar was van mijn eigen bedrijf viel me dat op. Ik kon samen om de tafel zitten met mijn klanten van NASA of Europese partijen en hen helpen met hun problemen en zij namen mijn advies altijd enthousiast ter harte. Ik heb ook veel vrienden gemaakt in de ruimtevaartwereld. Vooral binnen het Clean Space-team is dat het geval. Dat was een hele fijne verrassing.’
‘Wat me ook verraste is te zien hoe vergevorderd we al zijn in de ruimtevaartsector. Vooral als ik het vergelijk met veel andere sectoren. Ik ben een groot fan van sportauto’s en zie de ontwikkelingen die zich in dat veld afspelen. Sommigen daarvan zijn gebaseerd op technieken die al jaren gebruikt worden in de ruimtevaart. En wat te denken van de camera’s die aan boord van Gaia gebruikt worden. Die camera’s hebben al een miljard pixels. Het zal nog lang duren voordat de camera’s in onze telefoons van zulke hoge kwaliteit zijn.’
Hoe zie je de verdere ontwikkeling van Clean Space voor je?
‘Ik ben gestopt met het maken van voorspellingen over de toekomst omdat ik het nooit bij het rechte eind heb. Maar ik zou het leuk vinden om te zien dat Clean Space wordt geïntegreerd in het ontwerp voor nieuwe ruimteschepen of raketten. Ook zou ik het mooi vinden een ontwerp voor een ruimtevoertuig of lanceerinstallatie te zien die de hoeveelheid afval minimaliseert of die zelfs zijn eigen afval helemaal elimineert. Natuurlijk lijkt het me prachtig als ESA de eerste wordt die ruimtepuin weet te ruimen. Dat zou betekenen dat Europa echt het voortouw neemt op het gebied van het opruimen van ons milieu, zowel op aarde als in de ruimte.’
