Mercator: een ultralicht vliegtuigje voor het programma GMES

Een ultralicht vliegtuigje om het milieu in de gaten te houden
24 december 2006

De Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO) in Mol levert met het project Mercator een originele bijdrage aan het Europese programma Global Monitoring for Environment and Security (GMES). Het gaat om zogenaamde UAV's of kleine onbemande vliegtuigjes.

Naar aanleiding van het programma Vegetation, vrucht van een samenwerking in de jaren '90 tussen het Franse ruimtevaartagentschap Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), de Europese Commissie (met het Joint Research Centre in Ispra), het Federaal Wetenschapsbeleid in België, de National Space Board (SNSB) in Zweden en het Agenzia Spaziale Italiana (ASI), richtte VITO zich op toepassingen van ruimteonderzoek.

Haar expertisecentrum Teledetectie en Aardobservatieprocessen (TAP) richtte binnen het VITO het beeldverwerkingscentrum CTIV op. Dat archiveert en verwerkt de beelden van de instrumenten Vegetation 1 en 2 aan boord van de aardobservatiesatellieten SPOT 4 en 5 bevinden. Die draaien sinds respectievelijk maart 1998 en mei 2002 in een polaire baan rond op een hoogte van 830 kilomeer boven het aardoppervlak.

Vegetation: een leerschool

Mercator-1 prend forme chez Verhaert Space
Mercator 1 krijgt vorm bij Verhaert

De twee Vegetation-instrumenten passeren met een tussentijd van ongeveer twintig minuten boven eenzelfde gebied van het aardoppervlak. Ze bekijken continu het oppervlak van onze planeet in vier spectrale banden (blauw, rood, nabij infrarood, midden infrarood). Ze maken opnamen van een 2250 kilometer breed gebied met een resolute van 1150 meter. De gegevens worden opgevangen in het grondstation van Kiruna in Zweden en vervolgens doorgestuurd en opgeslagen in het CTIV in Mol.

Ze worden verspreid via het systeem Eumetcast/Geonetcast van de organisatie Eumetsat. Ontwikkelingslanden kunnen de opnamen gebruiken voor verschillende doeleinden zoals landgebruik, onderzoek van de veranderingen in de biosfeer, het in de gaten houden van de wisselwerking tussen klimaat en vegetatie, milieuproblemen, het bestrijden van bosbranden, het beheer van watervoorraden, het opvolgen van overstromingsgevaar en landverschuivingen…

Met het initiatief Policy support for European Governments by Acquisition of Information from Satellite and UAV borne Sensors, kortweg PEGASUS, stortte VITO zich op de ontwikkeling van een nieuw hulpmiddel voor de waarneming van het milieu en veiligheid. Het kreeg de naam Mercator en het gaat niet om instrumenten aan boord van satellieten, maar om kleine onbemande vliegtuigjes op zonne-energie, zogenaamde UAV's of Unmanned Aerial Vehicles.

Die kunnen gedurende maanden van op grote hoogte opnamen maken. Het is de bedoeling dat ze op een efficiënte manier en relatief goedkoop de waarnemingen van instrumenten aan boord van satellieten aanvullen. Mercator moet voldoen aan de noden en de diensten van het gezamenlijke programma Global Monitoring for Environment and Security (GMES) van de Europese Unie en ESA.

Stabiel in de lucht

Essais en vol du prototype Mercator
Proeven met het prototype van Mercator

In het kader van PEGASUS houdt VITO elke drie jaar een internationaal colloquium over de toekomst van systemen voor aardobservatie. Op 17 en 18 oktober laatstleden werd tijdens de tweede editie te Antwerpen duidelijk dat zogenaamde HALE-UAV's (High Altitude Long Endurance-Unmanned Aerial Vehicles) een belangrijke rol te spelen hebben bij de waarneming van onze aarde over langere perioden.

Hoofdaannemer Verhaert Space, dat deel uitmaakt van de Britse groep QinetiQ, stelde er het eerste Mercator 1-vluchtmodel voor, samen met een mobiel controlestation. Het vliegtuigje weegt amper 32 kilogram en bestaat uit een centraal deel met de boordelektronica en een vleugel met zonnecellen. Die leveren 1 kW aan energie leveren en voeden twee elektrische micromotoren, evenals de nuttige lading met optische sensoren, een GPS-systeem en een systeem voor communicatie en het doorsturen van gegevens in S-band.

Mercator 1 kon gerealiseerd worden op basis van tests met het platform Zephyr van QinetiQ. De grootste uitdaging bestaat erin een stabiele positie te kunnen behouden op grote hoogte (tussen 15.000 en 18.000 meter) en boven een vast punt. Het vliegtuigje mag het luchtverkeer absoluut niet hinderen.

De luchtdoop van Mercator 1 is voorzien voor de zomer van 2007 met een vlucht van drie dagen boven Vlaanderen. Het toestel zal met behulp van een ballon eerst tot een hoogte van 15.000 meter worden gebracht.

Voor deze eerste vlucht zal de ultralichte UAV zijn uitgerust met de optische miniatuurcamera Medusa van amper 2 kilogram voor het maken van opnamen van het aardoppervlak met details van een dertigtal centimeter. De camera werd ontwikkeld door VITO in samenwerking met Cypress, Lambda X, OMP, Septentrio, Thales Alenia Space Antwerpen, Vector International en Verhaert Space.. Na afloop van zijn opdracht zal Mercator 1 met behulp van een parachute gerecupereerd worden.

Verschillende opdrachten

Vue d'artiste Vegetation en train d'observer surface terrestre
Zo nemen de twee Vegetation-instrumenten aan boord van de satellieten SPOT 4 en 5 de aarde waar

Het UAV Mercator toestel wordt gefinancierd door het het Vlaams Gewest (10,989 miljoen euro) en VITO (1,36 miljoen). Het Federaal Wetenschapsbeleid financiert de ontwikkeling van de optische miniatuurcamera via een PRODEX-budget van ESA (goed voor 3,7 miljoen euro),

Dit moet uiteindelijk leiden tot missies die minstens een half jaar duren en met verschillende soorten apparatuur aan boord, die niet meer dan 2 kilogram mag wegen. Het gaat om een multispectrale camera voor het maken van opnamen met hoge resolutie, een laseraltimeter (lidar), een numerieke infraroodcamera, een hyperspectrale sensor…

VITO en Verhaert Space stellen aan de Europese Commissie voor vanaf 2010 een tiental Mercator-vliegtuigjes in te zetten boven verschillende Europese regio's om onder meer het milieu in de gaten te houden en voor de veiligheid van de burgers.

En het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie (BIRA) denkt eraan ze gebruiken om met ultravioletspectrometers en infrarode sensoren nauwkeurige metingen uit te voeren van de scheikundige bestanddelen van de atmosfeer.

Eerbetoon aan Gerardus Mercator

Le télescope Mercator aux Canaries (La Palma)
De Mercatortelescoop op de Canarische eilande

Gerardus Mercator(1512-1594), of met zijn Vlaamse naam Gerard de Cremer, werd geboren in Rupelmonde en wordt beschouwd als de grondlegger van de moderne cartografie.

Niet te verwonderen dat zijn naam is terug te vinden in verschillende wetenschappelijke en technologische realisaties van ons land.

  • het ultralichte vliegtuigje voor waarnemingen vanaf grote hoogte kreeg zoals hierboven vermeld de naam Mercator;

  • het Belgische project voor een kleine satelliet - later bekend als PROBA - werd op de ESA-ministerraad van Granada in november 1992 als 'Mercator' voorgesteld;

  • het Instituut voor Sterrenkunde van de Katholieke Universiteit Leuven installeerde op de sterrenwacht Roque de los Muchachos op het eiland La Palma (Canarische Eilanden) de Mercatortelescoop, uitgerust met een spiegel met een diameter van 1,20 meter. De telescoop wordt samen met de sterrenwacht van Genève uitgebaat.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.