Technologische satelliet Proba 2 levert een nieuwe kijk op de zon

Sinds de lancering op 2 november werden de verschillende subsystemen van Proba 2 één per één aangezet en hun output gecontroleerd. Deze zogenaamde 'commissiefase' is van essentieel belang alvorens het operationele leven van de missie van start kan gaan.

Landen uit heel Europa en Canada hebben aan het project een bijdrage geleverd met België als belangrijkste deelnemer. De satelliet werd voor ESA gebouwd door het Belgische bedrijf Verhaert Space, deel van de QinetiQ groep, en de missie wordt gevolgd vanuit het ESA-grondstation in het Belgische Redu.

Proba 2 is de nieuwste kunstmaan in de reeks 'Project for Onboard Autonomy' en het klaarmaken van de satelliet voor zijn actieve leven gebeurt met een vrij bescheiden aantal mensen op de grond. 'De satelliet is voldoende geavanceerd om dag na dag op zichzelf te letten', aldus Frank Preud’homme van Verhaert Space.

Springplank naar de toekomst

De voorspoedige werking van deze kleine satelliet – minder dan een kubieke meter groot – is een springplank naar de ESA-missies van het komende decennium. In totaal worden 17 nieuwe technologieën getest aan boord van Proba 2, alvorens ze zullen worden gebruikt bij grote satellieten, waaronder een nieuwe 'star tracker' voor de Mercuriussonde BepiColombo en een breedhoekcamera voor ExoMars en mogelijk de planetoïdenverkenner Marco Polo.

'De meeste apparatuur voor de demonstratie van technologie aan boord van Proba 2 is nu aangeschakeld en ik ben blij dat de eerste ontvangen gegevens van bijzonder goede kwaliteit zijn', zei ESA Director of Technical and Quality Management, Michel Courtois. 'Proba 2 heeft laten zien dat hij technologie in een baan om de aarde kan testen.'

De satelliet werkt met behulp van een geavanceerde computer, gebouwd door Verhaert Space en lopende op de door ESA ontworpen microprocessor LEON2-FT. 'De computer van Proba 2 is de meest krachtige computer die in Europa voor ruimtevaartdoeleinden werd ontwerpen', vertelde Frank Preud’homme nog. 'Hij is nu gekozen voor een aantal nieuwe ESA-missies'.

Ruimteweerstation

De satelliet heeft een dubbele opdracht. Hij test nieuwe technologie en is tegelijk een wetenschappelijk platform. Naast de experimentele apparatuur heeft Proba 2 immers ook vier instrumenten aan boord die de zon en het 'ruimteweer' onder de loep nemen.

'Wetenschappelijk gesproken is Proba 2 een zonneobservatorium', zegt David Southwood, ESA Director of Science and Robotic Exploration. 'De instrumenten aan boord zijn een verdere evolutie van de instrumenten op SOHO, de grote ESA/NASA waakhond van zonnestormen, en ze testen software- en detectietechnologie voor de Solar Orbiter, Europa's volgende grote zonnemissie.'

De Koninklijke Sterrenwacht van België (KSB) heeft de wetenschappelijke verantwoordelijkheid voor de twee instrumenten voor de waarneming van de zon aan boord van Proba 2. KSB-onderzoeker David Berghmans beschreef de zonnecamera SWAP (Sun Watcher using APS detectors and imaging processing) als een oefening in miniaturisatie: 'Het is een volledige ruimtetelescoop ter grootte van een brede schoenendoos. Ondanks zijn grootte is SWAP een heel ambitieus instrument, bedoeld als volwaardig 'ruimteweer'-instrument, dat alle belangrijke voorvallen op de zon, zoals zonnevlammen en coronale massa-ejecties, met detecteren.'

Een ander KSB-team onder leiding van Jean-Francois Hochedez is verantwoordelijk voor LYRA (Lyman alpha radiometer), een instrument dat gebruikmaakt van krachtige ultraviolette sensoren – waarvan er sommige van diamand zijn gemaakt – om de zonnestraling te meten.

'Proba 2 bewijst opnieuw de betrouwbaarheid van de Belgische ruimtevaarttechnologie en het Proba-satellietplatform', vertelde de Belgische Minister van Wetenschapsbeleid Sabine Laruelle. 'Samen met de onderzoekers van de zogenaamde Pool Ruimte in Brussel wacht ik met spanning de eerste waarnemingen af van de state-of-the-art instrumenten SWAP en LYRA, allebei vervaardigd met een aanzienlijke Belgische inbreng.'

Een venster op de ionosfeer

Proba 2 is waardevol bij het bestuderen van het 'ruimteweer', dat satellieten kan beschadigen, onbeschermde astronauten kan schaden en de elektrische infrastructuur op de aarde kan beïnvloeden. Het nut van de satelliet wordt nog vergroot door het combineren van de waarnemingen van de zon met het in de gaten houden van het plasma in de ruimte eromheen. Dat kan onthullen hoe de activiteit van de zon een invloed heeft op de ionosfeer van de aarde.

Dat doet Proba 2 behulp van twee instrumenten, ontwikkeld door een consortium van Tsjechische instituten onder leiding van de Academie van Wetenschappen van de Tsjechische Republiek, aanzienlijk ondersteund door het Tsjechische Centrum voor Ruimteonderzoek.

Zowel de Dual Segmented Langmuir Probe (DSLP) als de Thermal Plasma Measurement Unit (TPMU) zullen gedetailleerd de onmiddellijke omgeving van de satelliet onderzoeken. 'Onze doelstelling is waargenomen onregelmatigheden in de ionosfeer te onderzoeken en mogelijke verbanden na te gaan met de invloed die de zon op de aarde uitoefent, als gevolg van plotse veranderingen van het ruimteweer', vertelde Štepán Štverák van het Tsjechisch Instituut voor Atmosfeerfysica en lid van het DSLP-team. 'De eerste resultaten zijn alvast veelbelovend.'

Verdere uitbreiding van de Proba-reeks

Met Proba 1, gelanceerd in oktober 2001, werd het principe van het gebruik van kleine satellieten voor de demonstratie van nieuwe technologie vastgelegd. Deze satelliet heeft instrumenten voor de waarneming van de aarde aan boord, die zo succesvol bleken dat de nog steeds operationele missie werd overgedragen aan het ESA-directoraat Aardobservatie.

Met de Proba-satellieten kan de Europese industrie regelmatig en goedkoop testen uitvoeren in de ruimte als deel van het General Support Technology Programme (GSTP) van ESA. De Proba-reeks wordt ondertussen vervolgd. Proba 3 zal uit twee satellieten bestaan voor onderzoek van de corona van de zon en tegelijk technieken voor het in formatie vliegen uittesten. Proba V zal een miniatuurversie van de Vegetation-sensor, momenteel aan boord van de Franse satelliet SPOT 5, meenemen.

Achtergrond

LYRA werd gebouwd door PMOD/WRC (CH) met het Centre Spatial de Liège als leidend instituut en de Koninklijke Sterrenwacht van België als hoofdonderzoeker, ondersteund door een internationaal team met PMOD (CH), IMOMEC (BE), het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (DE), en BIRA (BE).

SWAP werd ontwikkeld door het Centre Spatial de Liège met ondersteuning van de Koninklijke Sterrenwacht van België en met een industrieel team bestaande uit TAS-ETCA (BE), AMOS SA (BE), DELTATEC (BE), Fill Factory NV (BE) and OIP NV (BE).

TMPU werd ontwikkeld door een Tsjechisch consortium onder leiding van het Instituut voor Atmosfeerfysica, Academie van Wetenschappen van de Tsjechische Republiek (CZ).

DSLP werd ontwikkeld door het consortium van het Astronomisch Instituut en het Instituut voor Atmosfeerfysica, Academie van Wetenschappen van de Tsjechische Republiek (CZ), RSSD ESA ESTEC (NL), het Tsjechisch Centrum voor Ruimteonderzoek (CSRC), Brno (CZ) en SPRINX Systems (CZ).

De nieuwe technologieën die aan boord van Proba 2 worden uitgetest zijn:

• een nieuw type lithium-ionbatterij, ontwikkeld door SAFT (FR)
• een geavanceerd systeem voor gegevensbeheer en energievoorziening met verschillende nieuwe technologieën van componenten, waaronder de LEON-processor die door Verhaert Space werd ontwikkeld (BE)
• structurele panelen die koolstofvezels en aluminium combineren, ontwikkeld door Apco Technologies SA (CH)
• nieuwe modellen voor reactiewielen van Dynacon (CA), star trackers van DTU (DK) en gps-ontvangers van DLR (DE)
• een verbeterd telecommandosysteem met een decoder met software van STTSystemTechnik GmbH (DE)
• een digitale zonnesensor, ontwikkeld door TNO (NL)
• een gps-ontvanger met dubbele frequentie, ontwikkeld door Alcatel Espace (FR)
• een systeem met een glasvezelsensor voor het opvolgen van de temperatuur en de druk rond de satelliet, ontwikkeld door MPB Communications Inc. (CA)
• een testvlucht van een nieuwe star tracker voor de missie BepiColombo naar Mercurius, ontwikkeld door Galileo Avionica (IT)
• een uiterst nauwkeurige 'flux-gate' magnetometer, ontwikkeld door DTU (DK)
• een miniatuurmagnetometer, ontwikkeld door Lusospace (PT)
• een instrument voor magnetische torsie (magnetotorquer) voor standregeling, ontwikkeld door ZARM Technik AG (DE)
• een experimenteel zonnepaneel dat de zonneflux concentreert, ontwikkeld door CSL (BE)
• een voortstuwingssysteem met xenongas met 'resistojet' motoren en een stikstofgasgenerator in vaste toestand om de brandstoftanks onder druk te brengen, gerealiseerd door SSTL (UK)en Bradford (NL)
• een microcamera voor exploratie (X-CAM), ontwikkeld door Micro-cameras & Space Exploration (CH)
• nieuwe GNC-algoritmes, ontwikkeld door NGC (CA)