Belgische satelliet moet door de hel om ruimte veiliger maken

Een artistieke impressie van de Qarman. ©rv

Belgische wetenschappers lanceren binnenkort een nanosatelliet die zijn terugkeer in de dampkring kan overleven. Het kan een belangrijke bijdrage leveren in de aanpak van ruimtepuin.

Ruim 60 jaar na de lancering van de Spoetnik cirkelen zowat 5.000 satellieten in een baan rond de aarde. Nu steeds meer landen en commerciële bedrijven de nabije ruimte als economisch wingewest hebben ontdekt, kan dat aantal de komende jaren nog sterk oplopen. Vooral de opkomende ‘cubesats’, goedkope nanosatellietjes ter grootte van een stevige schoendoos, palmen steeds meer ruimte in.

Dat is niet zonder risico. Tussen al die werkende satellieten zweeft ook heel wat ruimtepuin - restanten van oude satellieten, raketten en andere menselijke activiteit - die botsingen kunnen veroorzaken die op hun beurt nieuw ruimtepuin veroorzaken. Ook groeit het risico dat brokken van grotere satellieten op aarde terechtkomen en daar schade veroorzaken. Om te vermijden dat de ruimte rond de aarde verder dichtslibt, zoekt de ruimtevaartsector dan ook koortsachtig naar oplossingen zoals gigantische ruimtestofzuigers en vangnetten.

Een deel van de oplossing zit ook in het voorkomen van nog meer afval in de ruimte. Wetenschappers van het Brusselse Von Karman Instituut (VKI) hopen daar een belangrijke bijdrage aan te leveren.

10.000 graden

Als alles volgens plan verloopt, wordt op 4 december hun Qarman-satelliet gelanceerd vanop de Amerikaanse ruimtebasis Cape Canaveral. Terwijl andere satellieten zo lang mogelijk rondjes rond de aarde moeten draaien, is het doel van Qarman juist snel naar de aarde terug te keren. Het toestel kreeg een hittebestendige verpakking die een doortocht door onze dampkring moet kunnen doorstaan.

We willen weten hoe materialen tijdens de terugkeer in de dampkring reageren op de vorming van plasma met een temperatuur tot ruim 10.000 graden.
Vincent Van der Haegen en Amandine Denis
Projectleiders Qarman

‘We willen weten hoe materialen tijdens de terugkeer in de dampkring reageren op de vorming van plasma (hete gassen) met een temperatuur tot ruim 10.000 graden. En we hopen aan te tonen dat het mogelijk is om een terugkeer met zo’n klein platform te overleven’, zeggen de projectleiders Vincent Van der Haegen en Amandine Denis.

De doosvormige satelliet zit vol meetapparatuur die de helletocht zal registreren. Maar het spektakel zal niet live te volgen zijn. Tijdens de doortocht van de dampkring kunnen geen data worden doorgeseind vanwege de elektronenwolk in het plasma dat de satelliet omringt. Pas als het toestel zich op zo’n 45 kilometer boven de aarde bevindt, wordt communicatie mogelijk. ‘Vanaf dat moment hebben we maximaal 4,5 minuten om de data door te sturen. Als Qarman op een hoge berg neerstort, hebben we nog minder tijd, maar dat kunnen we niet voorspellen’, zegt Van der Haegen.

Parachute

Als de missie slaagt, kan ze nieuwe inzichten opleveren om satellieten te bouwen die bij hun terugkeer naar de aarde geen gevaarlijk puin of brokstukken achterlaten. Een andere mogelijke toepassing zijn nanosatellietjes die ‘gerecycleerd’ kunnen worden na hun terugkeer op aarde. In dat geval is natuurlijk ook een parachutesysteem nodig om hun val af te remmen. Het hittebestendige omhulsel zou ook gebruikt kunnen worden als goedkoop transportmiddel om voorwerpen of wetenschappelijke stalen van het ruimtestation ISS naar de aarde te schieten.

Plasma-oven en superkanon

Het Von Karman Instituut liet zondag 24 november uitzonderlijk 400 bezoekers binnen voor een rondleiding op zijn campus in het kader van de Dag van de  Wetenschap. Wie een ticket bemachtigde, kon onder meer een kijkje nemen in de Plasmatron, een machine die de plasmastromen kan simuleren die ruimtetuigen ondervinden als ze een atmosfeer binnendringen.

De bezoekers maakten ook een test mee met de Longshot, een soort super kanon waarin schaalmodellen van ruimtetuigen kunnen worden blootgesteld aan een windstoot van 15 keer de geluidssnelheid (18.500 km/h). Dat gebeurt door een projectiel af te vuren in een lange buis, die op haar beurt een  volume gecomprimeerd gas  in één keer doet vrijkomen.

 

 

Het onderzoek rond nanosatellieten is een van de domeinen waarmee het Von Karman Instituut zich de jongste jaren probeert heruit te vinden. De instelling uit Sint-Genesius-Rode wordt sinds vorig jaar geleid door Peter Grognard, de oprichter van Septentrio, een spin-off van het Leuvense Imec die elektronica maakt voor satellieten.

Het Von Karman Instituut is in eigen land nauwelijks bekend, maar staat al sinds zijn oprichting in de jaren 50 internationaal hoog aangeschreven voor zijn onderzoek naar en opleidingen in stromingsdynamica. Aanvankelijk was het een onderzoekscentrum van de NAVO, die ook nu nog een belangrijke rol speelt in het bestuur en de financiering.

‘Zowat twee derde van ons budget van 15 miljoen euro komt van contractonderzoek. Het komt er daarom op aan enkele strategische assen te kiezen waar we het verschil kunnen maken’, zegt Grognard. ‘Denk aan stillere en zuinigere vliegtuigmotoren, efficiëntere windmolens of vloeibare materialen om computers te koelen. Stromingsdynamica is overal.’

Lees verder

Advertentie
Advertentie

Tijd Connect