Nieke Roos
8 July 2016

Onder leiding van TNO levert Nederland een belangrijke bijdrage aan de systeemontwikkeling voor de Europese aardobservatiemissie Sentinel-5. Alles bij elkaar gaat het om honderdvijftig tot tweehonderd manjaar werk.

TNO heeft drie grote opdrachten in de wacht gesleept binnen de Europese Sentinel-5-missie om nieuwe systemen te bouwen die de luchtkwaliteit op aarde gaan monitoren. Met bijdragen van andere Nederlandse partijen neemt het kennisinstituut twee hoofdbestanddelen voor zijn rekening: de UV1-spectrometer en de Telescope, Scrambler and Beam Splitter Optical Assembly (TSBOA). Daarnaast zitten TNO en het Leidse Airbus Defence and Space Netherlands, het voormalige Dutch Space, in het Sentinel-5-kernteam, dat de kalibratie in goede banen leidt.

‘Aan boord van een satelliet vangen de monitoringsystemen zowel direct licht van de zon als indirect zonlicht dat weerkaatst op het aardoppervlak. Uit de verschillen hiertussen kunnen we achterhalen welke gassen er zitten in de atmosferische luchtkolom waar de gereflecteerde straling door heen en weer is gegaan. Dat geeft ons een gedetailleerd beeld van de luchtkwaliteit’, verklaart Henri Werij, directeur Space bij TNO.

‘De TSBOA omvat de telescopen waarmee we naar de aarde kijken en verdeelt het licht extreem nauwkeurig over vijf spectrometers, die elk een ander deel van het frequentiespectrum bestrijken. De UV1 neemt daarbij het golflengtebereik van 270 tot 310 nanometer voor zijn rekening – een lastig gebied omdat het zonlicht daar enorme variaties vertoont en het meetinstrument dus een enorm dynamisch bereik moet hebben’, vervolgt Werij. ‘Bij de ontwikkeling van beide modules werken we nauw samen met onder meer Airbus Defence and Space Netherlands.’

Volgens Werij zijn de opdrachten letterlijk en figuurlijk een big deal. Letterlijk omdat ze Nederland veel werk opleveren. ‘De Sentinel-5-missie omvat drie identieke satelliet-payloads. We bouwen niet alleen de TSBOA en UV1 voor de eerste, maar ook voor de twee ‘kopieën’, en voor alle drie zitten we in het kernteam. Alles bij elkaar praten we al snel over honderdvijftig tot tweehonderd manjaar aan werk.’ Figuurlijk omdat het een bevestiging is van de vooraanstaande positie die Nederland nog altijd heeft op het gebied van klimaat- en luchtkwaliteitinstrumenten in de ruimte.

Bits&Chips event Save the date
TNO Sentinel 5P 03
Tropomi, de precursor van de Sentinel-5, in de assemblagecleanroom van TNO. Foto: TNO – Leo Ploeg

In volle gang

Aan die top staat Nederland al tweeënhalf decennium, vertelt Werij. ‘In de jaren negentig hebben we samen met de Duitsers de Sciamachy-spectrometer ontwikkeld, een van de tien instrumenten aan boord van de in 2002 gelanceerde Envisat-milieusatelliet van Esa. Met de Finnen hebben we het Ozone Monitoring Instrument gebouwd, in 2004 gelanceerd aan boord van een Nasa-satelliet. Alle recente plaatjes van het ozongat komen van dit instrument, dat nog steeds dienst doet – de Amerikaanse president Obama toonde laatst zelfs beelden die gemaakt waren met Omi.’

Als opvolger gaat eind dit jaar Tropomi de ruimte in, een coproductie van Airbus Defence and Space Netherlands, het KNMI, Sron en TNO. ‘De grote vraag is hoe lang Omi nog leeft’, licht Werij toe. ‘Het instrument is al voorbij zijn verwachte levensduur van zeven tot tien jaar. Als het instrument of de satelliet uitvalt, hebben we niks meer om de luchtkwaliteit en het ozongat mee te monitoren. Daarom heeft Nederland Tropomi ontwikkeld.’

De Sentinel-5 neemt het straks weer over van Tropomi. Na een zwaar offertetraject zag TNO de deals eind vorig jaar rondkomen. ‘Ondanks dat het een zogeheten geo-return-project is, waarbij Nederland geld heeft gegeven aan Esa om aan de bouw van het instrument te kunnen deelnemen, heeft het waanzinnig veel voeten in de aarde gehad om een goed voorstel te schrijven en de contracten en prijzen uit te onderhandelen’, zegt Werij. ‘Maar zowel voor de TSBOA, de UV1 als voor het kernteam hebben we de contracten nu binnen; het reeds overeengekomen contract voor een verder uitbreiding van het kernteamwerk verwachten we ieder moment.’

Vanwege de hoge tijdsdruk zijn de werkzaamheden al enige maanden in volle gang. De modules voor de eerste van de drie payloads moeten TNO en consorten in 2019 opleveren aan hoofdaannemer Airbus Defence and Space in Duitsland. Deze lading staat gepland om een jaar later de ruimte in te gaan met een Meteorological Operational Satellite – Second Generation (Metop-SG) van Eumetsat. De drie Sentinel-5-instrumenten moeten dan in opeenvolging nog minimaal twintig jaar dienst kunnen doen.

Nederlands verband

Ondertussen is TNO ook bezig met de volgende stap. ‘We denken aan een zwerm nanosatellieten die data verzamelt over de luchtkwaliteit met ongekende spatiële én temporele resolutie, dus meerdere keren per dag’, licht Werij een tipje van de sluier op. ‘We hebben al met een prototype-instrument gevlogen op een vliegtuig boven Berlijn.’

Deze volgende stap zet TNO wederom in groter Nederlands verband. Werij: ‘Dit doen we samen met een aantal Nederlandse specialisten in satellieten en nanosatellieten, waaronder Isis en S&T uit Delft. Cosine uit Warmond is actief aan de slag met kleine satellietinstrumenten. Instituut- en bedrijfsoverstijgende samenwerking is in onze ogen van cruciaal belang om vooruit te komen.’