2006-01 MIRA Ceti sprak met... Eddy Neefs
In het gezegende jaar 1965 toen de Amerikaanse ruimtesonde Mariner 4 als eerste aardse ruimtetuig in een baan rond onze buurplaneet Mars terechtkwam en op die manier het Marsonderzoek in een stroomversnelling bracht, zag ook Eddy Neefs het levenslicht.
Veertig jaar later kunnen wij fier zijn op de Europese satelliet Mars Express die wij allen samen als belastingbetalers mee gefinancierd hebben. Aan boord van dit succesvolle project bevindt zich het instrument SPICAM, dat Eddy Neefs als burgerlijk ingenieur elektronica en doctor in de toegepaste wetenschappen, verbonden aan het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie (BIRA), mee ontwikkelde.
Begin november 2005 werd vanop de Russische lanceerbasis Baikonoer de vervolgmissie Venus Express gelanceerd. Hierover het volgende gesprek.
Eddy, het eerste grote ruimtevaartproject waar jij aan meegewerkt hebt, is geen onverdeeld succes geworden?
Jammer genoeg niet. Mars-96 was een Russische sonde met als reisdoel onze rode buurplaneet, maar kort na de lancering, na amper enkele baantjes rond de Aarde, is er iets misgelopen en vervolgens is het ruimtetuig in de Stille Oceaan neergestort. Wij hadden aan boord een instrument dat toen al SPICAM noemde, zoals het instrument dat momenteel actief is op Mars Express. Die M staat voor Mars, en het was eigenlijk al een verre voorloper van de SPICAV op Venus Express, waarbij de V uiteraard voor Venus staat. Tussen de beide SPICAM’s en SPICAV in is een belangrijk deel van mijn tijd ook gegaan naar Rosina, een instrument aan boord van Rosetta, een Europees ruimtetuig dat sinds 2004 op weg is naar de komeet Churyomov-Gerasimenko – of zoals wij zeggen: Chury.
Was het vlot werken aan Mars-96 met jullie Russische collega’s?
Mars-96 was een project met een hele voorgeschiedenis. Oorspronkelijk had het project de naam Mars-92, waarbij 92 sloeg op het geplande lanceerjaar. Nadien is dat Mars-94 en uiteindelijk Mars-96 geworden. Het had dus wel wat voeten in de aarde om het ding klaar te krijgen. Aangezien het ging om een Russische satelliet, waarbij de instrumenten aan boord ook voor een groot deel door een Russisch team gebouwd werd en waarbij een Russische raket zou gebruikt worden om de satelliet in een baan naar Mars te krijgen, was een nauwe samenwerking met onze Russische collega’s een noodzaak. En dat verliep niet altijd even vlot. Taalkundig was er een barrière, waardoor er vaak met vertalingen gewerkt moest worden, maar ook op technologisch vlak waren er problemen. Zo konden zij b.v. onmogelijk aan bepaalde elektronische componenten geraken, zodat dergelijke zaken dan door ons moesten toegeleverd worden. Theoretisch moeten zij voor ons niet onderdoen, maar zij werken dikwijls met onvoldoende middelen en in erbarmelijke omstandigheden. In 2004 heb ik de lancering van de Ariane bijgewoond met Rosetta aan boord. De moderne lanceerinstallaties op Kourou is bijna in niets te vergelijken met de puinhoop in Kazakstan van waaruit Venus Express begin november gelanceerd is. Ik vind het bijgevolg knap dat hun projecten in die omstandigheden vaak nog erg goed werken ook. Mars-96 was een mislukking, maar over het algemeen is het slaagpercentage van hun lanceringen met om en bij de 98% heel hoog.
Wat is bij een dergelijk project de wetenschappelijke return voor het BIRA?
Voor het Belgische wetenschapsbeleid is het een conditio sine qua non dat bij projecten waar ons instituut technologisch nauw bij betrokken is door de bouw van instrumenten of onderdelen ervan en waarin dus het nodige geld is geïnvesteerd, er voor het BIRA en haar partners ook een proportionele wetenschappelijke opbrengst is. Wanneer in april de eerste resultaten van Venus Express de Aarde bereiken, vangt er een periode aan van zes maanden waarin wij de gegevens van ons instrument exclusief mogen analyseren en bestuderen. Pas nadien worden die gegevens vrijgegeven voor andere onderzoekers.
Naast de technologische afdeling van het BIRA met vooral ingenieurs en andere technici, hebben we hier ook een goed uitgebouwde wetenschappelijke afdeling met een heleboel wiskundigen, natuurkundigen en scheikundigen. Sommige wetenschappers houden zich voornamelijk bezig met data-analyse, anderen zijn experimenteel bezig in het labo, nog anderen ontwikkelen theoretische modellen. Het BIRA groepeert dus verscheidene disciplines die naast mekaar onderzoek verrichten en instrumenten bouwen, maar uiteindelijk wel samenwerken naar één doel: de atmosfeer van de Aarde beter te leren kennen, en dat eventueel ook via de studie van de atmosfeer bij andere planeten.
Hoeveel mensen van het BIRA zijn er betrokken bij de bouw van jullie instrument aan boord van Venus Express?
SOIR is het gedeelte van SPICAV dat bij ons gebouwd is. Binnen het instituut mag je toch rekenen op een vijf à zes personen die een groot deel van hun tijd bezig zijn aan zo’n instrument, en dan heb je ook nog een aantal personen die er sporadisch aan meewerken. Natuurlijk zijn er ook de industriële partners die een groot deel van het werk realiseren. En dat hoort ook zo volgens onze overeenkomst met de overheid: wanneer er door haar financiële middelen ter beschikking worden gesteld voor een bepaald project, vraagt zij in ruil dat ons instituut zich associeert aan één of meerdere Belgische industriële partners, waardoor een groot deel van het geld in Belgische handen blijft.
Hoewel ruimtevaart zich toch vooral situeert in een internationale context?
Dat is zo. Alleen al om onze instrumenten in de ruimte te krijgen moeten we beroep doen Europese of buitenlandse instanties. De Europese satellieten zijn veelal samenwerkingsprojecten van meerdere landen. En ook de bouw van de instrumenten aan boord van de satellieten gebeurt meestal door een consortium van verscheidene wetenschappelijke instellingen en industriële partners.
Voor onze instrumenten zoeken wij steeds eerst op de Belgische markt, maar sommige onderdelen zijn in ons land niet te verkrijgen en dan moeten we ze wel elders bestellen of laten vervaardigen.
Het wetenschappelijke luik, wanneer de data binnenstromen en moeten geanalyseerd worden, is zelfs nog internationaler van karakter. De partners die de instrumenten gebouwd hebben, verdelen de dataverwerking onder mekaar, maar in die fase is het natuurlijk belangrijk dat je experten bij de hand hebt die weten waarover het gaat. En dat kunnen wetenschappers zijn uit de meest uiteenlopende landen.
En verloopt de internationale samenwerking op technologisch vlak even vlot als op wetenschappelijk vlak?
Dat kan soms lelijk tegenvallen. Voor SOIR hadden we een heel speciaal rooster nodig, maar dat kon blijkbaar nergens in ons land en zelfs niet in Europa gemaakt worden. Uiteindelijk zijn we terechtgekomen bij een Amerikaans bedrijf, en die hebben voor ons het gevraagde rooster gefabriceerd. Maar wat dan volgde was een lange lijdensweg om de hele administratie in orde te krijgen vooraleer dat hoogtechnologische onderdeel de VS mocht verlaten. Er was een haast oneindige lijst regeltjes waaraan moest voldaan zijn vooraleer we de exportlicentie te pakken kregen. Terwijl er voor zulke zaken in Europa haast geen grenzen meer zijn, bestaat er op dat vlak een serieuze barrière tussen Europa en de VS.
Wat is precies de bedoeling van SOIR?
SOIR staat voor Solar Occultation at InfraRed. Samen met de satelliet draait ons instrument continu rond de planeet terwijl het gericht is naar de Zon. Op die manier ziet SOIR de Zon voortdurend opkomen en weer ondergaan. Die korte periodes van ongeveer veertig seconden wanneer het licht van de opkomende en – belangrijker nog – ondergaande Zon doorheen de dichte atmosfeer van Venus in de richting van ons instrument schijnt, willen wij benutten om in het infrarood extra informatie over die atmosfeer aan de weet te komen.
Ook de overige instrumenten aan boord van Venus Express hebben in hoofdzaak de bedoeling de atmosfeer van Venus te onderzoeken?
De hoofddoelstelling van Venus Express is inderdaad een grondige analyse van de atmosfeer van Venus, en de instrumenten zijn dan ook hoofdzakelijk in functie daarvan ontworpen.
Nu is het ook zo dat er bij Venus een nauw verband is tussen de atmosfeer en het oppervlak van de planeet. En zo kunnen we misschien op een indirecte wijze een en ander ontdekken over de bovenste oppervlaktelagen door de onderste atmosfeerlagen te bestuderen.
Venus Express zal met behulp van een magnetometer ook de nodige aandacht besteden aan het zwakke magneetveld van de planeet. In tegenstelling tot de Aarde die een sterk magnetisch veld heeft waardoor de geladen deeltjes die de Zon wegblaast afgebogen, is dat bij Venus haast niet het geval, waardoor de zonnewind rechtstreeks op de atmosfeer inbeukt. Het is ook de bedoeling van Venus Express om die interactie te bestuderen.
Een radiometer gaat zich ook bezighouden met het dopplereffect dat zich voordoet bij de signalen die over en weer gaan tussen de Aarde en de satelliet. Daaruit kan men immers dingen afleiden i.v.m. de rotatie van Venus, en uit de rotatie kan men dan weer dingen afleiden over de inwendige structuur van de planeet.
Zoals geweten wordt Venus omgeven door een zeer dikke wolkenlaag. Daaronder heerst een helse temperatuur van gemiddeld ongeveer 480°C, een verpletterende luchtdruk die negentig maal hoger is dan op Aarde en een totaal uit de hand gelopen broeikaseffect. Het spreekt voor zich dat het bestuderen daarvan ook voor onze aardse atmosfeer verhelderend kan zijn.
De wolken blijken voor een groot deel uit zwaveldruppeltjes te bestaan. Waar komen die vandaan? Heeft dat iets met actief vulkanisme te maken? Ook daarover willen we dankzij Venus Express meer aan de weet komen.
Aan de toppen van de wolken heb je dan weer een soort blauwachtige vlekken, en sommige wetenschappers hebben daarover theorieën als zou het gaan om absorptie van ultravioletstraling door microben. Om daarover uitsluitsel te krijgen, is nader onderzoek zeker vereist, en Venus Express zal ook op dat vlak een bijdrage leveren.
Hoe lang moet Venus Express actief blijven?
Wij rekenen op twee dagen. Maar dan wel Venusdagen! En zoals je weet duurt een dag op Venus langer dan een jaar: een jaar duurt 224,7 aardse dagen terwijl een dag er 243 aardse dagen duurt. Dus initieel is het alleszins de bedoeling om een kleine 500 dagen rond de planeet te blijven draaien. Bij Mars Express was het oorspronkelijke plan de missie gedurende een vol Marsjaar, d.w.z. 687 aardse dagen, operationeel te houden, maar intussen heeft ESA beslist er een tweede Marsjaar bij te voegen. Het zou fantastisch zijn mochten met Venus Express hetzelfde gebeuren, want hoe meer informatie we van ginds verkrijgen, hoe beter.
Finaal wordt het tuig aan zijn lot overgelaten?
Zo is het. Op een bepaald moment beslissen de verantwoordelijke instanties dat de wetenschappelijke oogst voldoende groot is en dat er geen financiële middelen meer zijn
om een onderzoeks- en vluchtleidingsteam te onderhouden, en dan stopt de missie. Het kan ook dat de stuwraketten op een bepaald moment zonder brandstof vallen zodat het ruimtetuig niet meer gestuurd kan worden. Ook dan is het einde nabij. De zwaartekracht van de planeet zal Venus Express omwenteling na omwenteling dichterbij trekken, tot het tuig uiteindelijk in steeds dichtere atmosfeerlagen terechtkomt en daar door de toenemende wrijving opbrandt.
Kunnen er nog dingen mislopen tussen nu en begin april, wanneer Venus Express bij zijn bestemming aankomt?
De lancering en het in een interplanetaire baan sturen van het ruimtetuig na een aantal baantjes rond de Aarde zijn de twee meest kritieke fasen, en die zijn goed verlopen. Tijdens de reis naar Venus kan er volgens mij niet veel verkeerd gaan, tenzij er botsing zou plaatsvinden met een stuk ruimteschroot of een asteroide, maar dat is toch erg onwaarschijnlijk. Kosmische straling is natuurlijk ook iets waar rekening mee gehouden moet worden, want hoogenergetische deeltjes zouden aan de hoogtechnologische apparatuur schade kunnen berokkenen. Maar in principe is de elektronica van de ruimtesonde bestand tegen dergelijke voorvallen.
De volgende kritieke fase komt eraan wanneer Venus Express in een baan rond Venus gebracht wordt.
Grote zonne-uitbarstingen vormen geen bedreiging?
De Japanse Marssonde Nozomi is op die manier onherstelbaar beschadigd geraakt. Een hele grote energieuitbarsting van de Zon kan dus wel degelijk voor problemen zorgen, maar men is er i.v.m. Venus Express is op voorzien om bij zo’n gebeuren de nodige maatregelen te nemen. Wat wel een probleem zou kunnen zijn, is de erg hoge temperatuur. Venus bevindt zich immers een heel stuk dichter bij de Zon en het zal absoluut noodzakelijk zijn de temperatuurhuishouding van Venus Express nauwgezet te beheren. Instrumenten die gaan werken, zullen zelf ook warmte produceren. En daarom zijn er maatregelen genomen om die interne warmteproductie in de hand te houden. Maar dat brengt dan met zich mee dat gedurende een uurtje metingen kunnen gedaan worden, en dan moeten de instrumenten gedurende vele uren afstaan, zodat de temperatuur weer zakt tot het noodzakelijke niveau. Ook de zonnepanelen van Venus Express zijn helemaal anders gemaakt dan die van Mars Express om behoorlijk te functioneren in die hete omgeving.
Zijn er backupsystemen aan boord mochten bepaalde cruciale onderdelen toch falen?
Wat de satelliet zelf betreft is dat zeker het geval. Er zijn twee processoren aan boord die dezelfde job kunnen doen. Indien er een geheugenmodule uitvalt, kan die taak overgenomen worden door een tweede geheugenmodule. Op het vlak van datatransmissie naar de Aarde is er een dubbele uitvoering van een ‘high gain’ en een ‘low gain’ antenne. Dus voor de satelliet zelf is er zeker de nodige redundantie. Wat de instrumenten aan boord betreft, is dat veel minder het geval: als de processor van SOIR uitvalt, is het ermee afgelopen. Qua afmetingen, gewicht en budget is het onmogelijk om elk instrument dubbel te installeren.
Wat zijn de plannen na Venus Express?
Binnen het opzet van ESA om ons zonnestelsel verder te exploreren zijn er een aantal wat we noemen ‘Cornerstone Missions’. De bedoeling van Rosetta is te landen op een komeet en door onderzoek ter plaatse tot nieuwe en essentiële inzichten te komen over dat soort objecten. Mars Express en Venus Express moeten het onderzoek i.v.m. respectievelijk Mars en Venus een serieuze stap voorwaarts helpen.
En aangezien er nog een aardse planeet is waar nog niet veel onderzoek aan verricht is, wil ESA in samenwerking met de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA ook graag een satelliet naar Mercurius sturen. Dat project heeft als naam BepiColombo en het zou bestaan uit een dubbelsatelliet. Eén van de ‘orbiters’ zal zich voornamelijk bezighouden met atmosfeeronderzoek bij Mercurius, de andere zal vooral de magnetosfeer bestuderen. Aan het ontwerp en de realisatie van beide ruimtetuigen wekt ook het BIRA mee. Mercurius heeft praktisch geen atmosfeer, maar het weinige dat er toch is, zal ongetwijfeld heel interessante resultaten opleveren. Als alles budgettair in orde komt – en zo ziet het er momenteel naar uit – zal BepiColombo in 2012 gelanceerd worden en vier jaar later bij Mercurius aankomen. Persoonlijk zou ik het ook wel eens boeiend vinden om mee te werken aan een satelliet die rond de Aarde draait. En wellicht wordt dat een honderd procent Belgisch project aan boord van een Proba-satelliet. Proba is trouwens een Belgische satelliet. De eerste is reeds gelanceerd in 2001 en Proba-2 zal binnenkort volgen. Het is de bedoeling er een reeks van te maken, en eentje daarvan zou dus uitgerust worden met aan boord één groot belangrijk instrument dat wij op het BIRA zouden ontwikkelen, uiteraard in samenwerking met de Belgische industrie. Zo’n project vraagt al gauw een vijftal jaar voorbereiding, en na de lancering zou er dan nog eens vijf jaar nuttig wetenschappelijk werk mee kunnen gedaan worden. Maar het is voorlopig nog afwachten of er hiervoor geld beschikbaar is.
Aan ruimtevaart is natuurlijk een serieuze kost verbonden.
Dat is zo, maar je moet die kost wel in een juist perspectief situeren. SOIR heeft ons meer dan twee miljoen euro gekost. En dat is dan nog niets in vergelijking met projecten in het kader van bemande ruimtevaart. Aan het ISS hangt ook een aardig prijskaartje vast, en als men begint uit te rekenen wat het kost om mensen naar de Maan en Mars te brengen, dan swingt het pas echt helemaal de pan uit. Sommigen stellen dan dat je met dat geld toch veel zinvoller dingen kan doen, b.v. op het vlak van de geneeskunde. Geneeskunde is uiteraard enorm belangrijk en moet over de nodige budgetten kunnen beschikken. Maar daarnaast is het ook erg nuttig om te investeren in ruimtevaart. Mensen beseffen meestal niet dat een heleboel dingen die wij dagelijks gebruiken en die onze levenskwaliteit aanzienlijk verbeteren rechtstreeks of onrechtstreeks aan de ruimtevaart te danken zijn. Een voorbeeld: de transistorchip is ontwikkeld ten gevolge van research op het vlak van ruimtevaart. Alle elektronica die ons in onze moderne maatschappij omringt, is enkel mogelijk dankzij die transistorchip. Ook een aantal belangrijke geneesmiddelen ontspruit aan ruimtevaartonderzoek. Ruimtevaart betekent m.a.w. vooruitgang.
Onze menselijke drang om te begrijpen en grenzen te verleggen is natuurlijk ook een mooie drijfveer.
Uiteraard, maar met dat argument is het natuurlijk een stuk moeilijker om aan het grote publiek de kosten te verantwoorden. Je moet kunnen bewijzen dat het ook iets nuttigs zoals de tefalpan oplevert, want het is toch voor een belangrijk deel met belastingsgelden dat de meeste ruimtevaartprojecten gerealiseerd kunnen worden. Daarom ben ik ook altijd bereid om geïnteresseerden of de pers over onze activiteiten te woord te staan. En het is zo dat onderzoek i.v.m. planeten in de buurt van onze Aarde het publiek over het algemeen meer aanspreekt dan projecten rond exotische of ververwijderde objecten.
Ter gelegenheid van de lancering van Venus Express betoonde de pers dan ook de nodige belangstelling. Het feit dat je die planeet echt met het blote oog kan zien en dat het daar zo’n helse omgeving is met een op hol geslagen broeikaseffect en dat we door de omstandigheden daar te bestuderen ook heel wat over de Aarde aan de weet kunnen komen, dat spreekt aan. Maar tijdens diezelfde interviews durft men ook vragen of het waar is dat vrouwen van Venus en mannen van Mars komen. Het toppunt vond ik wel een reportage over de lancering tijdens één van de televisiejournaals, waarbij men de verantwoordelijke van onze afdeling een hele uitleg liet doen over het project en het belang ervan. Aan het eind van die reportage wist de journalist in kwestie doodleuk te vertellen dat het te hopen is dat Venus Express behouden kan terugkeren naar de Aarde!
Betrouwbare journalistiek lijkt me dat. Gelukkig is er nog MIRA Ceti als bron van correcte informatie. Alvast hartelijke dank voor dit interview, Eddy, en nog veel succes met Venus Express!