Het UHasselt-studentenproject OSCAR-QUBE is door het Europees ruimteagentschap ESA geselecteerd om een wetenschappelijk experiment uit te voeren in het internationale ruimtestation ISS. De 15 UHasselt-studenten en doctoraatstudenten zullen het volgende anderhalf jaar werken aan de ontwikkeling van een kwantummagnetometer, waarmee ze vier maanden lang metingen kunnen uitvoeren in het ISS. “Orbit your thesis”, onder die naam startte de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA een programma voor Europese universiteitsstudenten en doctoraatsstudenten.
Het geselecteerde team krijgt het voorrecht om vier maanden lang een wetenschappelijk experiment uit te voeren in het ISS. Acht Europese teams, waaronder het OSCAR-QUBE studentenproject van UHasselt, deden mee aan de wedstrijd. Uiteindelijk konden de UHasselt-studenten, bestaande uit studenten van de faculteit Wetenschappen en de faculteit Industriële Ingenieurswetenschappen (ism. KU Leuven), een internationale jury van deskundigen (ESA HRE / ELGRA / Space Applications Services / ESA Academy) overtuigen en de overwinning binnenhalen. Midden 2021 zal de kwantummagnetometer van de UHasselt-studenten naar het ruimtestation verstuurd worden, waarna de wetenschappelijke experimenten van start kunnen gaan.
Unieke kwantumtoepassingen
“Al enkele jaren bouwen we aan onze kwantummagnetometer”, zegt Jaroslav Hruby, teamleider en doctoraatsstudent aan UHasselt. “Een magnetometer meet magnetische velden. Het is algemeen geweten dat de aarde omringd wordt door een magnetisch veld dat is opgebouwd uit meerdere signalen. Deze signalen komen voort uit bronnen zoals de vloeibare aardkern, platentektoniek of grote ondergrondse mineraal reserves, maar er zijn ook externe bronnen zoals bijvoorbeeld zonnestormen. Dit fenomeen wordt soms op aarde waargenomen in de vorm van noorderlicht en het zijn ook deze stormen die we willen bestuderen met onze magnetometer.”, zegt Jaroslav. “Met onze kwantummagnetometer richten wij ons op toepassingen binnen de ruimtevaartsector, zoals bijvoorbeeld een uiterst precieze karakterisatie van het magnetische veld van onze aarde. Ons hoofddoel is om te bewijzen dat we met ons toestel het opgemeten signaal kunnen ontleden in de verschillende componenten, en om verstoringen ten gevolge van het ruimtestation kunnen wegfilteren. Als we hierin slagen, zullen we met onze technologie een verandering te weeg brengen aan de manier waarop magnetometrie in de ruimte wordt uitgevoerd.
"Onze magnetometer bestaat uit synthetische diamanten die we in onze eigen labo’s ‘groeien’. Deze synthetische diamanten hebben een extreme hardheid, duurzaamheid en thermische stabiliteit, waardoor ze uitermate geschikt zijn voor een ruimtemissie”, zegt prof. dr. Milos Nesladek, hoofd van de Quantum Photonics onderzoeksgroep aan UHasselt. “In deze synthetische diamanten verwerken wij kleine atomaire imperfecties, waardoor we ze kunnen gebruiken als ultragevoelige sensoren. Om het signaal dat deze diamanten opvangen te kunnen uitlezen, hebben we in 2015 binnen onze onderzoeksgroep een techniek ontwikkeld genaamd PDMR (Photoelectric Detection of Magnetic Resonance), waarover we eerder al publiceerden in de tijdschriften Nature en Science. Deze techniek, gecombineerd met de kwantummechanische aard van de sensor, zorgt voor een enorme verbetering op vlak van gevoeligheid en prestatie. De PDMR-techniek zorgt er ook voor dat de sensor een zeer klein formaat heeft. Onze magnetometer is maar een beetje groter dan een muntstuk van 1 euro”
Eerdere missie naar de rand van de ruimte
Het OSCAR-team heeft al enige ervaring opgedaan in de ontwikkeling van deze kwantum magnetometer. In 2015 en 2018 heeft het team al testen kunnen uitvoeren in een stratosfeerballon, een ballon die stijgt naar de grens tussen de atmosfeer en de ruimte. “Het REXUS/BEXUS project waar we aan konden deelnemen werd georganiseerd door het Zweedse ruimteagentschap SNSA, het Duitse Centrum voor Ruimtevaart DLR en ESA. Hier konden we voor het eerst onze magnetometer testen onder de unieke omstandigheden aan de rand van de ruimte”, zegt Jaroslav. “We gebruikten de magnetometer om ruimteweer in kaart te brengen. De ervaringen die we hier opdeden, hielpen zeker om nu onze plaats binnen het ISS te kunnen bemachtigen.”
Ongelooflijke ervaring
“We zijn ontzettend trots op onze studenten dat zij dit experiment mogen leiden”, zegt prof. dr. Milos Nesladek. “Het is voor hen een unieke kans om te werken aan een uniek wetenschappelijk experiment in de ruimte, en dat zal hen zeker de rest van hun carrière bijblijven. Tegelijkertijd heeft de kwantummagnetometer ook ontzettend veel potentieel, waardoor onze studenten hun steentje kunnen bijdragen in de zoektocht naar baanbrekende nieuwe toepassingen binnen de kwantumtechnologie. Dit zet niet alleen hun project, maar ook het kwantumonderzoek in het algemeen aan UHasselt nog meer op de kaart. Een domein waar we de voorbije jaren heel wat expertise in hebben opgebouwd.”
Eén van de studenten die aan het project meewerkt is Maikel Kellens, derde jaar bachelorstudent aan de faculteit Industriële ingenieurswetenschappen. “Het is voor mij nog onwezenlijk dat ik tijdens mijn studie al kan meewerken aan een wetenschappelijk experiment dat vier maanden lang in de ruimte zal uitgevoerd worden. Zoals nog enkele studenten van onze groep werk ik mee als vrijwilliger binnen dit project, het staat dus in feite los van mijn studie. Maar natuurlijk zal ik deze ervaringen goed kunnen gebruiken in mijn masterthesis én in mijn hele latere carrière.”
Bron: UHasselt
