Op 2 september 2022 was het twee jaar geleden dat PICASSO werd gelanceerd, de eerste CubeSat-missie van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA). De missie heeft de haalbaarheid aangetoond van atmosferische teledetectie en in-situ ionosferische plasmameting met een CubeSat en heeft ons waardevolle lessen geleerd over deze nieuwe technologie.
Het PICASSO-verhaal: een gemengd 'happy end'
PICASSO is een fantastisch verhaal, vol hoop en opwinding, dat tegelijkertijd de complexiteit en de inherente risico's van de ontwikkeling van geavanceerde technologie voor ruimtemissies aan het licht brengt. PICASSO was ambitieus van opzet op een moment dat de CubeSat-industrie nog in de kinderschoenen stond, maar bleek complexer en moeilijker te ontwikkelen dan alle betrokken partners hadden verwacht, wat uiteindelijk heeft geleid tot zowel het falen van de avionica van de missie als het succes als wetenschappelijk proof-of-concept.
Versierd met goud
PICASSO werd "de gouden CubeSat " genoemd omdat hij was bekleed met dit niet-reactieve metaal. Het vergulden werd speciaal gedaan omdat één van de instrumenten aan boord - SLP (zie hieronder) - vereiste dat het oppervlak van het ruimteschip elektrisch geleidend was om de effecten van het opladen van het ruimteschip tijdens de werking te verminderen. Dit was een ambitieuze technologische prestatie, die problemen en vertragingen veroorzaakte omdat de zonnepanelen aanvankelijk de thermische tests niet konden overleven. Er ontstonden scheuren in de panelen, die meerdere malen opnieuw moesten worden gemaakt vanwege de fabricage van de prachtige, maar technisch uitdagende, gouden coating.
PICASSO nuttige lading
De reden voor de gold-plating en het eerste van de twee instrumenten aan boord van PICASSO, de Sweeping Langmuir Probes (SLP), is een instrument dat volledig door BIRA is ontwikkeld. Het hoofddoel ervan was inzicht te krijgen in de koppeling tussen magnetosfeer en ionosfeer en de vorming van aurora's. Het maakt gebruik van vier cilindervormige Langmuir-sondes (gouden cilinder op de foto hieronder) die aan de zijkant van de inzetbare zonnepanelen zijn bevestigd om plasmaparameters te meten, namelijk elektronendichtheid en -temperatuur, alsmede ionendichtheid en ruimtevaartpotentiaal in de ionosfeer (bovenste laag van de atmosfeer, boven 80 km hoogte).
Aangezien de ionosferische dichtheid en temperatuur een zeer grote dagelijkse variabiliteit vertonen, worden in-situ waarnemingen zeer belangrijk om plaatselijke ruimtelijke en temporele veranderingen te onderzoeken. SLP kon met succes alle meetmethoden testen en gedurende een totale tijd van ongeveer 60 minuten zeer zuivere stroom-tegen-potentiaal, of I-V, curven verkrijgen (zie voorbeeld van I-V curve in de figuur). Een I-V curve kan dan worden gebruikt om verschillende parameters te bepalen, zoals de dichtheid van het ionosferische plasma en de temperatuur.
Het tweede instrument, VISION (VIsible Spectral Imager for Occultation and Nightglow), werd voorgesteld door BIRA en ontwikkeld door VTT (Finland). Het was bedoeld om de verticale verdeling van ozon in de stratosfeer (12-50 km) en het temperatuurprofiel tot in de mesosfeer (50-90 km) te bepalen door zonsopgangen en zonsondergangen op verschillende golflengten in de atmosfeer waar te nemen. Hij heeft met succes verschillende beelden van de zon gemaakt. Door een storing in het avionicasysteem viel de zonneaanwijzer echter uit en kon de interferometer niet naar behoren worden getest. Zelfs met slechts enkele beelden beschouwen we het VISION-instrument als een succes, aangezien het heeft aangetoond dat atmosferische teledetectie met een CubeSat haalbaar is. De demonstratie van proofs-of-concept door zowel VISION als SLP valideren het idee dat CubeSats / SmallSats levensvatbare instrumenten zijn voor belangrijke wetenschappelijke studies en atmosferische monitoring met state-of-the-art instrumentatie.
Wat is de volgende stap?
Ondanks de lange en uitdagende weg, blijven we optimistisch over de toekomst van de technologie gedemonstreerd door de PICASSO-missie. De wetenschappers die de instrumenten hebben ontwikkeld, zouden graag zien dat de technologie opnieuw wordt gebruikt in mogelijke toekomstige missies. En PICASSO is een symbool geworden van hoe ver de mensheid is gekomen in de ruimtewetenschap: succes, mislukkingen, hoop, ambities en de dromen, helder en stralend als het prachtige gouden oppervlak van het ruimtevaartuig.
Erkenningen
PICASSO is het resultaat van een internationale samenwerking, geleid door het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA), in samenwerking met AAC Clyde Space Ltd (Verenigd Koninkrijk), ESA (Europees Ruimteagentschap), VTT Technisch Onderzoekscentrum (Finland) en het Centre Spatial de Liège (België). PICASSO werd gefinancierd door het In-Orbit Demonstration element van ESA's General Support Technology Programme (GSTP), door het Federaal Wetenschapsbeleid, BELSPO. PICASSO kreeg ook financiële steun van de Nationale Loterij.
Bron: BIRA
