TNO levert optische module voor Sentinel-5-ruimtemissie

Sentinel-5 maakt deel uit van het Europese Copernicusprogramma voor monitoring van de atmosfeer van de aarde, dat wordt gecoördineerd door de Europese Commissie. De ruimtecomponent van het Copernicusprogramma wordt ontwikkeld en aanbesteed door European Space Agency (ESA).

Er worden meerdere, identieke satellieten gemaakt die na elkaar in de ruimte zullen worden gebracht.

Dit zorgt ervoor dat er tientallen jaren continu data binnenkomt over hoe de atmosfeer en klimaatveranderingen zich ontwikkelen. De eerste satelliet wordt naar verwachting in 2022 gelanceerd.

Allerlei Europese bedrijven ontwikkelen onderdelen voor de Sentinel-5-instrumenten. "Airbus in Duitsland gaat de satellieten in elkaar zetten. Wij ontwikkelen twee belangrijke subsystemen: een spectrometer (UV1) voor een bepaald golflengtespectrum (270-300 nm) en twee maal een telescoop (TSBOA)", vertelt Wim Gielesen. "Wij zijn de eerste partij die een belangrijke optische module aan Airbus gaat leveren. En met extra maatregelen is het TNO vandaag gelukt om de spectrometer zonder veel vertraging te leveren, ondanks de coronacrisis."

Integratie van TSBOA telescoop. Beeld: TNO, Patrick van den Engel

De eisen aan de telescoop en spectrometer zijn zeer streng. "We ontwikkelen zo compact en licht mogelijke onderdelen die tegelijk wel zo robuust moeten zijn om een lancering te overleven, waarbij krachten van 22 maal de zwaartekracht komen kijken en enorme temperatuurverschillen (-20 tot 60° Celcius). We werken op het randje van wat haalbaar is. Dit lukt door onze unieke kennis op het gebied ‘freeform optics’ (vrije-vorm optiek) en mechanica.

"Uniek aan de spiegels in deze onderdelen is dat ze enorm glad gepolijst zijn, tot onder de nanometer. Je kunt het vergelijken met het gladstrijken van de oppervlakte van heel Nederland tot enkele millimeters hoogteverschil. Dat de spiegels zo glad zijn zorgt dat er minder last is van verstorend strooilicht, dit maakt het beeld zuiver." TNO zet deelopdrachten uit bij Nederlandse en Europese leveranciers.

Dicht langs de wolkenrand meten

TNO heeft 50 jaar ervaring in het bouwen van ruimte-instrumenten en -componenten voor missies van Esa en Nasa. Tientallen satellieten zijn uitgerust met optische systemen die door TNO zijn ontworpen, gebouwd en getest. Het meest recente voorbeeld hiervan is de eind 2017 gelanceerde Tropomi, het satellietinstrument aan boord van de Sentinel-5 Precursor-satelliet (S5P). Tropomi levert dagelijks wereldwijde metingen met een unieke hoge ruimtelijke resolutie van 7 × 3,5 km.

Op basis van Tropomi, en straks Sentinel-5, kunnen beleidsmakers en de industrie beschikken over informatie over het monitoren en reduceren van luchtvervuiling. Daarnaast kan de satelliet helpen de wereldwijde concentraties en hotspots van methaan, een belangrijk broeikasgas, te meten.
De resolutie van Sentinel-5 zal te vergelijken zijn met die van Tropomi, maar doordat er dichter langs wolkenranden gemeten kan worden kunnen lastiger bereikbare plekken beter in kaart gebracht worden. Door het toevoegen van een extra golflengtegebied (een extra kanaal) kunnen tevens meer gassen gemeten worden. Doordat Tropomi en Sentinel-5 in een andere baan om de aarde draaien en data op een ander tijdstip verzamelen (9.30 en 14 uur) levert de combinatie van beide satellieten bovendien informatie op over dagelijks verloop van stoffen in de atmosfeer.