Nederlandse nanosatellieten veroveren de ruimte

Een groep studenten kijkt zenuwachtig op beeldschermen. Een paar wippen voorzichtig in hun stoel op en neer. Ze volgen vanuit de mission control room van de TU Delft hun nanosatelliet, de Delfi-n3Xt. De studentensatelliet vliegt op dat moment zo’n zeshonderd kilometer boven Europa. Zal het ze lukken een signaal op te pikken, zodat ze zeker weten dat alles werkt?

Dan klinkt er luid gejuich. “We hebben contact!”, roept een student uitgelaten. High fives en applaus volgen. “Geweldig en wat een opluchting. Hier hebben we al die jaren aan gewerkt”, zegt Jon Reijneveld. Hij bouwde als student Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan de Delfi-n3Xt en werkt nu voor de Duitse satellietenbouwer Astrium.

http://www.youtube.com/watch?v=ithS6FeSyXk

Opmars

Maar niet alleen bij de TU Delft was het op 21 november feest. Nog twee Nederlandse satellieten werden tegelijkertijd gelanceerd. De Triton-1 van het bedrijf ISIS Space en de FUNCube-1, gemaakt door radioamateurs uit Nederland en Engeland, en bedoeld voor scholieren om testjes in de ruimte mee te doen. Op die manier willen ze techniek en wetenschap stimuleren op middelbare scholen. Ook deze twee Nederlandse satellieten maakten succesvol contact met de thuisbasis.

Ook buiten de landsgrenzen maken nanosatellieten een flinke opmars. Tientallen werden er tegelijk met de Nederlandse kunstmanen de ruimte in geschoten op 21 november. Ze liften allemaal mee op een grote Russische raket en worden vanuit een soort container in de juiste baan losgelaten. Rond de honderd zijn er in totaal al in de ruimte te vinden en de komende jaren komen er nog meer dan honderd bij. Ze wegen minder dan tien kilo en worden gemaakt van bouwblokjes van 10×10×10cm. Meestal worden er drie op elkaar gestapeld, zodat de afzonderlijke nanosatelliet de grootte krijgt van een melkpak.

Bob Twiggs (Stanford University) is de geestelijk vader van de satellieten. Hij presenteerde in 1999 CubeSats, een concept voor studenten om satellieten te bouwen. “Maar inmiddels zijn niet alleen maar universiteiten er mee bezig; ook commerciële partijen, zoals wij, zien grote mogelijkheden voor nanosatellieten”, zegt mission manager Joost Elstak van ISIS. Ook in Engeland, Duitsland en Scandinavië werken bedrijven aan de kleine satellieten.

Innovatief voorstuwingssysteem

De minisatellieten zijn zo populair, omdat ze een aantal grote voordelen hebben ten opzichte van de veel grotere broers die ruimtevaartorganisaties als ESA en NASA lanceren. De nanosatellieten zijn vooral heel veel goedkoper. De ontwikkeling kost een paar ton en ook de lancering is relatief goedkoop. Per kilogram kost het zo’n honderdduizend euro om een CubeSat het heelal in te knallen. Grote satellieten daarentegen kosten al snel miljoenen om te lanceren. “Een nanosatelliet is ook veel sneller klaar, dat kan al binnen een half jaar. Tegenover jaren die het kost om een grote satelliet te bouwen”, zegt oprichter Jeroen Rotteveel van ISIS.

De voordelen maken het veel aantrekkelijker om technologie in de ruimte te beproeven. Bijvoorbeeld voor bedrijven en onderzoeksinstituten die innovatieve zonnepanelen in het heelal willen testen. Of een nieuw micro-voortstuwingssysteem, zoals die nu in de Delfi-n3Xt zit. “Die kan kleine beetjes stikstof loslaten en zo kunnen we de satelliet een bepaalde richting op sturen. Het werkt vergelijkbaar met een leeglopende ballon, die zichzelf voort beweegt. Delfi-n3Xt doet dat natuurlijk gecontroleerd”, zegt Jasper Bouwmeester. Hij is project manager van Delfi-n3Xt en onderzoeker van de TU Delft.

Dankzij het voortstuwingssysteem is het mogelijk om de kunstmaan in een andere baan te brengen. “Het zorgt voor meer controle. Als we succesvol laten zien dat het werkt, komt formatievliegen een stap dichterbij. Het micro-voorstuwingsysteem zorgt er dan voor dat satellieten op een bepaalde afstand van elkaar blijven. Nu zweven de CubeSats nog gewoon in een vastgestelde baan om de aarde”, zegt Reijneveld.

Scheepsbewegingen

De TU Delft werkt daarmee aan een volgende en veelbelovende stap van nanosatellieten: formatievliegen. Daarmee wordt het bijvoorbeeld mogelijk om meerdere keren per dag kaarten te updaten. Ook ISIS kijkt naar die mogelijkheid; zij ontwikkelen een groep nanosatellieten die scheepsbewegingen in kaart brengen. Elstak: “Alleen bij havens weet men precies waar schepen zijn. Maar op open zee is hun locatie vaak onbekend. Schepen hebben nu al GPS aan boord. Daardoor weten ze zelf waar ze zijn en bijvoorbeeld de rederij aan wie ze dit doorgeven. Een systeem met nanosatellieten zorgt ervoor dat schepen niet actief hun positie hoeven te delen, maar iedereen, voor wie dat van belang is, hun positie kan zien.” Op die manier worden botsingen voorkomen, maar kan ook nagegaan worden of een schip niet illegaal olie loost.

ISIS wil met meerdere nanosatellieten iedere drie uur de scheepsbewegingen tonen. Met hun net gelanceerde Triton-1 laten ze nieuwe klanten de werking van het systeem zien. In de satelliet zit bijvoorbeeld een processor die nog nooit in de ruimte is getest, en een zelf ontworpen ontvanger.