Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie gaat ozonlaag en ionosfeer bestuderen met picosatelliet PICASSO

PICASSO staat voor PICosatellite for Atmospheric and Space Science Observations. Het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA), gevestigd op het plateau van Ukkel, is de hoofdaannemer van het kunstmaantje en werkt hierbij samen met het Centre Spatial de Liège (CSL) en met VTT in Finland en Clyde-Space Ltd in het Verenigd Koninkrijk. 

PICASSO maakt deel uit van QB50, een netwerk van 50 zogenaamde CubeSats die nog grotendeels onverkende lagen van de atmosfeer van de aarde gaan verkennen. De twee instrumenten aan boord van PICASSO zullen de verticale verdeling van ozon in de stratosfeer, de temperatuur van de mesosfeer en de temperatuur en de elektronendichtheid in de ionosfeer meten.

De stratosfeer en de mesosfeer strekken zich tussen ongeveer 20 en 90 kilometer boven het aardoppervlak uit. De stratosferische ozonlaag, die het grootste deel van de UV-straling van de zon absorbeert, bevindt zich tussen 20 en 35 kilometer hoogte. De ionosfeer is de bovenste laag van de atmosfeer. In deze laag worden deeljes geïoniseerd - elektrisch geladen - door de straling van de zon. Op deze hoogte zal de satelliet rond de aarde draaien.

Het BIRA voert sinds zijn oprichting in 1964 al meer dan vijftig jaar onderzoek uit op het vlak van de aeronomie en wordt daarvoor internationaal heel erg gewaardeerd. De aeronomie bestudeert de fysica en de chemie van atmosferen, zowel van de aarde als van andere planeten, alsook het interplanetaire milieu.

Omdat ze metingen in de ruimte kunnen uitvoeren zijn satellieten in een lage baan om de aarde essentieel om de samenstelling van de atmosfeer op globale schaal te bestuderen en waar te nemen. Met PICASSO wil men aantonen dat dergelijke metingen ook met heel kleine satellietjes kunnen uitgevoerd worden en dat is een heuse technologische uitdaging.

PICASSO heeft daarvoor twee instrumenten aan boord. Het eerste is de VIsible Spectral Imager for Occultation and Nightglow of VISION. Het gaat om een hyperspectrale camera die de verdeling van ozon en de temperatuur van de bovenste lagen van de atmosfeer meet dankzij de techniek van zonneoccultatie (waarbij zonlicht dat passeert door de atmosfeer wordt waargenomen).

Dit instrument wordt ontwikkeld door het Finse VTT en maakt gebruik van een kleine Fabry-Perot spectrometer die metingen uitvoert in het zichtbare deel van het spectrum.

Het tweede instrument heet Sweeping Langmuir Probe of SLP. Dat meet in situ de dichtheid en de temperatuur van van elektronen en wordt ontwikkeld door het BIRA.

Het is een waar huzarenstukje om deze twee instrumenten aan boord van PICASSO onder te brengen. Want PICASSO is een uiterst klein kunstmaantje in de klasse van de CubeSats. Dit zijn gestandaardiseerde 'picosatellietjes' die samengesteld worden op basis van kubusjes met zijden van amper 10 centimeter en een massa van slechts 1,33 kilogram.

Voor kleine ondernemingen, onderzoeksinstellingen en universiteiten zijn dit soort satellietjes bijzonder geschikt om gemakkelijk - vanuit financieel standpunt - onderzoek in de ruimte uit te voeren. Momenteel draaien al verschillende uit één, twee of drie kubussen opgebouwde Cubesats in een baan om de aarde.

PICASSO zal samengesteld zijn uit drie kubusjes en 30 x 10 x 10 centimeter meten. Het is één van de CubeSat-projecten die ESA ondersteunt in het kader van het General Support Technology Programme (GSTP). 

PICASSO zal in een lage baan om de aarde draaien en één tot twee jaar operationeel zijn alvorens op natuurlijke wijze in de atmosfeer te verbranden. Dat is niet zo heel lang, maar toch genoeg om de ozonlaag boven de zuidpool waar te nemen wanneer het lente is op het zuidelijke halfrond en voor ionosferische metingen, samen met andere wetenschappelijke satellieten die de magnetosfeer bestuderen.

Meer informatie

• Dr Didier Fussen (Didier.Fussen@aeronomie.be), verantwoordelijke voor PICASSO en VISION
• Dr Sylvain Ranvier (Sylvain.Ranvier@aeronomie.be),verantwoordelijke voor SLP
• Dr Didier Pieroux (Didier.Pieroux@aeronomie.be), project manager van PICASSO
• Dr Roger Walker (Roger.Walker@esa.int), systeemingenieur bij ESA-DTEC Systems