Studententeam lanceert satelliet binnen zeven jaar

In het Aetherspace-team aan de KU Leuven werkt een handvol studenten momenteel volop aan hun eigen CubeSat - een kleine satelliet bestaande uit een structuur van 10x10x10 cm kubussen.

Zulke CubeSats waren een enorme revolutie in de ruimtevaartindustrie: hun massa en prijskaartje zijn een fractie van die van traditionele satellieten. Het maakte de ruimte toegankelijker dan ooit voor onderzoeksinstellingen zoals de KU Leuven.

Het team van zes kernleden en daarnaast enkele thesisstudenten en vrijwilligers bouwt meer dan een traditionele CubeSat: 'De komende zeven jaar ligt onze focus vooral op het ontwerpen en bouwen van een innovatief hitteschild,' zegt Brecht De Vuyst, hardware-ingenieur in het team.

Dat systeem moet in staat zijn om zichzelf op te blazen om een zachte landing op aarde te faciliteren. Het wordt alvast een uitdaging: nog nooit eerder gebeurde dit voor een CubeSat mini-satelliet.

Beginnend team

De studenten, vooralsnog enkel mannen in de kern, staan nog aan de beginfase van hun project. Toch vestigen ze nu al de aandacht op zich, en dat heeft alles te maken met hun vooropgestelde missie. Die bestaat erin hun CubeSat een zogenoemde re-entry-missie te laten uitvoeren.

'Dat betekent dat we de satelliet eerst de ruimte in sturen zodat deze draait rond de aarde. Na het uitvoeren van experimenten komt de satelliet dan terug, met een immense snelheid, doorheen de Aardse atmosfeer,' verklaart De Vuyst. Ze hopen dat een goed hitteschildontwerp de satellietlading over zeven jaar weer veilig terug op aarde kan brengen.

Of dat moeilijk is? De Vuyst: 'Jazeker. Er zijn zóveel zaken die mis kunnen lopen in de ruimte, daar zijn we ons zeker van bewust'. Anderzijds kunnen we doorheen de jaren veel ontdekken dat op zich al baanbrekend blijkt.'

Sample re-entry

Een missie zonder risico is het niet, maar de innovatieve bijdragen van het Aetherspace-team zijn meer dan welgekomen in de wereld van sample re-entry.

Ook de gewone mens heeft daar baat bij, zo blijkt: 'Experimenten doen in de ruimte heeft veel voordelen, omdat er minder last is van de zwaartekracht en stralingsvervuiling die we op aarde hebben', legt De Vuyst uit. 'Dat heeft bijvoorbeeld nut in de geneeskunde, waar men op bepaalde proteïnevormen graag testen doet in de ruimte.'

Maar om die stalen nadien te onderzoeken moeten de experimenten natuurlijk eerst terug op aarde raken - en laat dat nu net zijn waar het schoentje vandaag de dag wringt.

'Momenteel worden zulke ruimte-experimenten voornamelijk uitgevoerd op speciale labotafels van het Intenationale ruimtestation (ISS)', vertelt De Vuyst. Maar dat blijkt duur, om niet te spreken over de ellenlange wachtrijen en zelfs bijkomende moeilijkheden door recente ontwikkelingen in de wereldpolitiek (een deel van het ISS is in Russische handen, red.).

'Het voordeel van onze CubeSat met sample re-entry is dat het mogelijkheden opent voor kleine bedrijven en onderwijsinstellingen om zonder hulp van het ISS dergelijke missies uit te voeren', zegt De Vuyst.

Dat gebeurt dus via satellieten, al is het daarbij cruciaal dat de experimenten bij hun terugvlucht niet opbranden in de Aardatmosfeer. Een veilige sample re-entry, zoals dat in die kringen wordt genoemd, is doorslaggevend. En zo dus ook het hitteschild.

Hitteschild

Aetherspace is innovatief in het maken van een hitteschild voor een CubeSat. Niet zozeer omwille van het idee van een hitteschild op zich; dat is niet nieuw - op Mars wordt dit al toegepast om zwaar gereedschap veilig te laten landen. Maar een dergelijk hitteschild aangepast aan de noden van een kleine satelliet als een CubeSat is wel degelijk iets nieuws.

Het team werkt specifiek aan een schild dat opblaasbaar is, eerder dan te werken met kurk of een uitklapbaar model. Op die manier neemt het weinig ruimte in voor gebruik, maar kan het in opgeblazen vorm wel de nodige wrijving creëren zodat de CubeSat veilig vertraagt richting aarde. Helemaal opgeblazen dient het schild zelfs als buffer rond de satelliet tijdens de landing.

Een van de grote uitdagingen die het Aetherspace team te wachten staat is hun hitteschild voldoende hittebestendig te maken, opdat het niet opbrandt in de atmosfeer. 'Mogelijks kan er gewerkt worden met een nylonstructuur van NASA', legt De Vuyst uit. 'Dat is wat vergelijkbaar met tentmateriaal, en ook heel goed bestand tegen scheuren. Tussen de vezels zit er dan een aerogel die de overvloed aan warmte goed zou moeten kunnen opvangen.

De eerste lading is alvast weggelegd voor een sensor van BIRA, waarmee elektronenwolken in de hoge atmosfeer gemeten zullen worden. 'BIRA geeft ons dus het meetinstrument; een ideaal bedrijf dat stalen mee wil sturen hebben we nog niet.'

Satellieten, geen auto's!

'Ik wist altijd dat ik als ingenieur dingen wou uitvinden, maar hier aan KU Leuven word je gebombardeerd met projecten over auto's: een elektrische auto, een racewagen… Als het geen go-car is, dan is het misschien wel het opwarmingssysteem van het een of het ander', legt Brecht De Vuyst uit. 'Die passie voor auto’s heb ik niet zo. Het doet me veel meer om te werken aan een CubeSat en te beseffen dat die ergens rond onze aarde zal draaien. Dat is inspirerend en uitdagend. Het is létterlijk rocket science.'

Het project Aetherspace is deel van het postgraduaatprogramma Tech Innovations in Ventures and Teams. 'Maar je kunt deze ook combineren met een master', zegt De Vuyst. Verder zijn er masterstudenten die thesissen bij ons, alsook vrijwilligers die op hun eigen manier bijdragen aan het team. Voor de hele waaier aan leeftijden hebben we dus wel iets te bieden.'

'Het is fijn om te werken in een studententeam dat geleid wordt door experten, maar dat vooral bestaat uit studenten die niet per se zelf opleidingen hebben in het ontwerpen van dergelijke ruimtetoestellen.'