Nederlandse kennis maakt van een satelliet een missie. Onze wetenschappers en ingenieurs combineren evaring met optica, sensoren, mechanica en elektronica. Zo ontstaat een ideale (internationale) samenwerking voor het maken van satellietinstrumenten. HIFI, aan boord van de Herschel ruimtetelescoop, is het meest recent gelanceerde Nederlandse satellietinstrument. Aan volgende instrumenten wordt inmiddels hard gewerkt, in het bijzonder aan TROPOMI.
Optica
TROPOMI Immersed Grating - image: TNO
Nederland heeft een lange, rijke historie in de optica. Dat begon met Christiaan Huygens en zijn Traité de La Lumiére in 1690. Huygens was één van Nederlands grootste wetenschappers en een telescoopbouwer. Hij legde de basis voor de theorie over voortplanting van licht.
Meer recent heeft de TU Delft belangrijke stappen gezet op het gebied van elektronenoptica, die resulteerden in de ontwikkeling van de elektronenmicroscoop. Tot de dag van vandaag wordt baanbrekend optisch onderzoek gedaan in Nederland.
Met zo'n geschiedenis is het geen wonder dat Nederland een belangrijke bijdrage kan leveren aan de ruimtevaart. Die vraagt immers steeds vaker om hoge kwaliteit optische instrumenten voor ruimtemissies. De recent gelanceerde Herschel telescoop heeft meer dan honderd spiegels aan boord van SRON's instrument HIFI. Het optisch ontwerp en de fabricage van het instrument werden geleid door Nederland.
Inventieve optische oplossingen zijn altijd de sleutel geweest van Nederlands succes in aardobservatie. Instrumenten als GOME, GOME-2, OMI, Sciamachi en de toekomstige atmosferische spectrometer TROPOMI hadden niet gebouwd kunnen worden zonder Nederlandse bijdrage. Hieronder valt bijvoorbeeld SRON's immersed grating technologie die een grote stap voorwaarts mogelijk maakt in atmosferische spectroscopie.
Mechanica
Het bedrijf Mecon was verantwoordelijk voor de assemblage van HIFI. Deze assemblage moest perfect zijn om de honderd spiegels die bij kamertemperatuur gebouwd werden in de ruimte te laten samenwerken. Dat moet met nanometer precisie en net boven het absolute nulpunt. Mecon stond ook garant voor de assemblage van andere Nederlandse instrumenten zoals Sciamachy, OMI en GOME.
ESA's GAIA missie is alleen mogelijk dankzij het optisch onderzoek van TNO. Het Nederlandse instituut is gespecialiseerd in het polijsten van siliciumcarbide (SiC), een uniek materiaal dat de nauwkeurigheid van de telescoop tot de nanometer garandeert. Het gebruik van SiC vroeg om grote vooruitgang in het polijsten van optica, maar ook in mechanisch ontwerpen en constructie. GAIA's één meter lange optische bank moet uit een enkel stuk SiC worden vervaardigd, om te voorkomen dat het voor optica optimale, maar breekbare materiaal onder de trillingen van de lancering bezwijkt.
Sensoren
Hot Electron Bolometer Mixer spiral antenna - image: SRON
Nederlanders ontwikkelen, bouwen en optimaliseren sensoren van wereldfaam. SRON's Imaging X-ray Micro-Calorimeter Arrays voor röntgenastronomie bijvoorbeeld. Die zullen een enorme impuls geven aan de röntgenspectroscopie van astronomische bronnen. De technologie werd de laatste twintig jaar ontwikkeld samen met internationale bedrijven en instituten. De sensoren behoren tot de top als het gaat om ruimtelijke resolutie, detectie-efficiency en de nauwkeurige waarneemcapaciteit.
Een ander innovatief ontwerp van SRON is de Hot Electron Bolometer, een nieuw type detector voor submillimeterstraling en ver infrarood. Deze uiterst gevoelige sensoren werken alleen bij de extreem lage temperatuur van 0,1 graad boven het absolute nulpunt. Ze zijn speciaal ontwikkeld voor een nieuwe generatie ver-infrarood telescopen. Een telescoop met deze technologie aan boord is gevoelig genoeg om straling te meten uit de donkerste uithoeken van het heelal. Of om extreem koele gaswolken waar te nemen, waarin sterren- en planeetsystemen geboren worden.
Elektronica
Lightweight Radar Breadboard - image: TNONederland loopt voor als het gaat om elektronicaonderzoek voor toekomstige missies. Nederlandse wetenschappers van Cosine maken kleine, lichtgewicht structuren met een laag energieverbruik. Een noodzakelijke voorwaarde voor elektronische instrumenten aan boord van satellieten. Lichtgewicht lading reduceert de kosten van de missie en zorgt ervoor dat we meer instrumenten kunnen laten vliegen op een kleine satelliet. Een andere grote stap voorwaarts in efficiency is calculatie aan boord. Het Systemon-Chip (SoC) systeem biedt een kleine, lichte chip die op elk instrument past. Toekomstige planetaire missies hebben instrumenten als SoC nodig om het zonnestelsel aan een meer frequent, langdurig en veelzijdig onderzoek te onderwerpen. TNO heeft Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMIC's) ontwikkeld die veel communicatiecomponenten integreren in één enkel geïntegreerd circuit. Zo wordt het aantal componenten in een T/R module sterk teruggebracht, net als het volume van deze module. SRON en TNO hebben hun krachten gebundeld om een nieuwe ontvanger te ontwikkelen voor het submillimeter golflengtegebied dat wordt bestreken door SPICA's SAFARI (SPICA FAR Infrared) instrument in 2017. Planar Circular Symmetric Electromagnetic Band Gap (PCS-EBG) structuren, ontwikkeld door TNO voor nauwkeurige antennes, kunnen gebruikt worden om de efficiency, bandbreedte, richting en polarisatie van goedkope antennes en ontvangers te verbeteren.
