Nederlandse zonnepanelen brengen Solar Orbiter naar de zon

ESA’s nieuwe ruimtemissie Solar Orbiter wordt komende zondag naar de ruimte gelanceerd vanuit Cape Canaveral in Florida. Tot groot genoegen van twee Nederlandse partijen die nauw betrokken zijn bij de missie. Airbus Defence and Space Netherlands bouwde mee aan de unieke zonnepanelen die het ruimteschip de komende jaren van energie voorzien. Het KNMI komt in actie als de eerste meetgegevens van de Solar Orbiter onze aarde bereiken.

 

Solar Orbiter gaat de zon naderen tot op 40 miljoen kilometer afstand. (Beeld: ESA) Solar Orbiter heeft 10 wetenschappelijke instrumenten aan boord en doet er ruim twee jaar over om zijn operationele baan rond de zon te bereiken. Daarna gaat de missie voor het eerst in de geschiedenis de poolregio’s van de zon onderzoeken. Dat levert belangrijke informatie op over het ‘ruimteweer’ en de effecten daarvan op onze planeet aarde.

 

Juwelen van zonnepanelen

Het ruimteschip is uitgerust met ‘juwelen van zonnepanelen’, aldus Rob van Hassel van Airbus Defence and Space Netherlands dat verantwoordelijk was voor de assemblage ervan. ‘De satelliet gaat op bijna veertig miljoen kilometer rond de zon draaien. Dat klinkt als een grote afstand, maar voor zonnepanelen is dat echt heel dichtbij. De temperatuur aan de voorkant van het hitteschild van de Solar Orbiter kan oplopen tot wel vijfhonderd graden Celsius. Terwijl het aan de achterkant, in de schaduw, slechts vijftig graden is.’

 

Het ontwerp van de zonnepanelen zelf kon voor een groot deel gebaseerd worden op panelen die nu al richting Mercurius vliegen als onderdeel van de missie BepiColombo. Maar er moesten ook verschillende slimme oplossingen bedacht worden om te voorkomen dat de Solar Orbiter oververhit raakt. Omdat het licht zo dicht bij de zon extreem fel is, leveren de panelen ook nog voldoende vermogen onder een hoek van 75 tot 80 graden ten opzichte van de zon. Daardoor kan de temperatuur van de zonnecellen beperkt blijven tot een hanteerbare 170 graden Celsius. Daarnaast zijn de scharnieren en de arm van de panelen voorzien van allemaal kleine glazen spiegeltjes en schildjes en titanium. De spiegeltjes reflecteren zonlicht overal heen, behalve in de richting van de satelliet zelf. ‘Als die spiegeltjes ook maar een beetje verkeerd gemonteerd zijn worden die zonnepanelen net een vergrootglas dat met gemak een gat in de satelliet brandt’, aldus Van Hassel.

 

Behalve de spiegeltjes en schildjes bracht Airbus Defence and Space Netherlands ook een kapton deken met een geleidende zwarte laag aan, die de achterkant van de zonnepanelen beschermt. De deken voorkomt dat elektrostatische ontladingen metingen van de satellietinstrumenten ontregelen of de zonnepanelen zelf beschadigen. Met andere woorden: de Solar Orbiter heeft zijn eigen bliksemafleider aan boord. ‘Over ieder detail is nagedacht, tot en met de plooien van de deken en waar die moeten zitten, zodat hij tijdens de missie niet scheurt door de grote veranderingen in temperatuur.

 

De ontwikkeling van de zonnepanelen, een samenwerking tussen de Duitse vestiging van Airbus in Ottobrunn en Airbus Defence and Space Netherlands, kostte drie jaar. Het Nederlandse deel van de ontwikkeling werd gefinancierd uit de bijdrage die de Nederlandse overheid deed aan de wetenschappelijke missies van ESA.

 

Ruimteweeralarm

Solar Orbiter vliegt de komende twee jaar met een noodzakelijke omweg naar de zon toe. Onderweg krijgt hij zetjes in de rug van Venus en de aarde. Eenmaal in zijn operationele baan gaat de ruimtetelescoop minimaal vijf jaar lang onderzoek doen naar de poolregio’s van de zon. Een spannende tijd, vertelt Bert van den Oord, astrofysicus en coördinerend adviseur van het KNMI: ‘Solar Orbiter gaat de zonnewind onderzoeken vanaf andere plekken dan we gewend zijn. Dat levert veel nieuwe informatie op over hoe zonnewind ontstaat en hoe die zich gedraagt.’

 

Een zonnestorm kan ook grote invloed hebben op satellieten bij de aarde. (Beeld: ESA) De zonnewind is een stroom deeltjes afkomstig van de zon. Vaak is het een kosmisch briesje, maar soms veroorzaken magnetische velden op de zon grote energetische uitbarstingen, zonnevlammen, waarbij sterke elektromagnetische straling ontstaat en materie de ruimte in wordt geslingerd, soms ook richting de aarde. ‘Als de zonnewind sterk genoeg is, kan het metingen van onze satellieten beïnvloeden of die satellieten beschadigen. Een hevige zonnestorm kan zelfs gevolgen hebben voor communicatie, navigatie en elektriciteitsnetwerken op aarde.’

 

Omdat we steeds afhankelijker worden van technologie – denk bijvoorbeeld aan het signaal van navigatiesatellieten – neemt de impact van zonnewind op onze maatschappij toe. Daarom ontwikkelt het KNMI voor Nederland een ‘ruimteweeralarm’. Van den Oord: ‘Met die nieuwe informatie van Solar Orbiter gaan we de modellen verbeteren om tijdig te kunnen waarschuwen bij verhoogde zonneactiviteit. Bijvoorbeeld voor de luchtvaart, de hulpdiensten en andere vitale sectoren in onze maatschappij. Als we weten dat er een grote zonnestorm aankomt, kunnen we hier op aarde tijdig maatregelen nemen om de gevolgen daarvan op onze samenleving te beperken.’