De juiste richting aangeven
Bovenop een drijvend platform in het Orbital Robotics Laboratory van de Europese Ruimtevaartorganisatie is een essentieel onderdeel van de aanstaande CubeSpec-missie bevestigd: een precisierichtingssysteem dat is ontworpen om de nauwkeurigheid van het houdingscontrolesysteem van het ruimtevaartuig te verbeteren.
CubeSpec is een 12U CubeSat – een microsatelliet ter grootte van een schoenendoos met een gewicht van minder dan 30 kg.
Het zal vliegen als een technologiedemonstratie in een baan om de aarde, met als doel de eerste CubeSat te worden die spectroscopie met hoge spectrale resolutie van zichtbaar licht uitvoert. Deze metingen helpen wetenschappers bij het bestuderen van de interne structuur van sterren, en hierdoor wordt CubeSpec de eerste astronomische CubeSat van ESA.
Om de metingen uit te voeren, zal het kleine ruimtevaartuig een telescoop aan boord hebben, die met uiterste nauwkeurigheid op een doelster gericht moet blijven – ordes van grootte nauwkeuriger dan de huidige stand van de techniek voor CubeSat-platforms.
“Om dit nauwkeurigheidsniveau te bereiken, wordt het houdingscontrolesysteem van het ruimtevaartuig aangevuld met een High-Precision Pointing Platform (HPPP), ontwikkeld door KU Leuven in het kader van dit project,” legt Leonardo Peri, doctoraatsonderzoeker aan de KU Leuven, uit.
Het High-Precision Pointing Platform (HPPP) beschikt over een fijne stuurspiegel die snel en nauwkeurig kan worden gekanteld om binnenkomend sterrenlicht om te leiden naar de spectrograaf van de missie – een instrument dat licht opsplitst in zijn componenten (of golflengten) om een spectrum vast te leggen, op dezelfde manier waarop een regendruppel licht opsplitst om een regenboog te vormen.
Om het systeem te testen in omstandigheden die zo dicht mogelijk bij de ruimte liggen, maakte Leonardo gebruik van de ORBIT-faciliteit bij ESTEC, het technische hart van ESA.
ORBIT maakt deel uit van het Orbital Robotics Laboratory van ESA en bestaat uit een 43 m2 grote, ultravlakke vloer die wrijvingsloze dynamica van een baan nabootst. Het hoogteverschil tussen het laagste en hoogste punt van de vloer bedraagt minder dan een millimeter.
De faciliteit werkt op dezelfde manier als een airhockeytafel: de testplatforms zijn uitgerust met luchtlagers, die een stabiele luchtspleet tussen de platforms en de vloer creëren. Deze spleet, die slechts enkele tientallen micrometers dun is, zorgt ervoor dat de platforms met minimale wrijving boven de vloer zweven, waardoor de orbitale dynamica in twee dimensies wordt nagebootst.
“Een prototype van de HPPP werd bovenop een zwevend platform gemonteerd, en een vaste laserbron werd ervoor geplaatst om een waargenomen ster te vertegenwoordigen,” voegt Marti Vilella, automatiserings- en robotica-ingenieur bij ESA, toe. “De HPPP volgde de laserstraal en onderhield een stabiel punt op de beeldsensor, waarbij de houdingsfout van het platform werd gecompenseerd, net zoals dat tijdens de vlucht zal gebeuren.”
De CubeSpec-missie wordt ontwikkeld door KU Leuven in België, in het kader van ESA’s General Support Technology Programme Fly Element, en met financiering van het Belgisch Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO).
[Afbeeldingsbeschrijving: Een laboratoriumscène binnenshuis toont een persoon die gehurkt zit naast een compact, cirkelvormig robotplatform dat links van hem op de vloer staat. Het platform heeft zichtbare mechanische onderdelen en bedrading. Rechts staat een telescoopvormig instrument op een statief. De linkerhelft van de muur op de achtergrond is bedekt met een zwart gordijn; aan de rechterkant hangt een donkerblauwe banner met het logo van de Europese Ruimtevaartorganisatie erop.]
