ONDERZOEKERS VAN CAMPUS GEEL BRENGEN RUIMTEDEELTJES IN KAART

ONDERZOEKER IN DE KIJKER

Onze planeet wordt letterlijk bestookt met hoogenergetische geladen deeltjes. Het gaat voornamelijk om protonen en elektronen afkomstig van de zon of uit de kosmos. In satellieten en ruimtetuigen kunnen ze voor flink wat hinder zorgen. Onderzoekers van Campus Geel ontwikkelden een chip die de concentratie van deze deeltjes in kaart kan brengen. Binnenkort wordt een satelliet met de chip aan boord in een baan rond de aarde gebracht.

Prof. Jeffrey Prinzie van de onderzoeksgroep AdvISe is de drijvende kracht achter het ruimteproject. Bij AdvISe ontwikkelt hij halfgeleiders die bestand zijn tegen de schadelijke effecten van ioniserende straling. Dergelijke stralingsbestendige chips zijn onmisbaar in nucleaire centrales maar ook in de ruimtevaart.

“Alles begon acht jaar geleden met een masterproef waarin een student Elektronica een chip transformeerde tot een stralingssensor”, vertelt prof. Prinzie. “Hij wiste alle data van een bestaande chip zodat op een blanco versie invloeden van straling gedetecteerd konden worden. Het lijkt eenvoudig, maar er was nog eens vier jaar doctoraatswerk nodig om een bruikbare stralingssensor te ontwikkelen en uit te testen”.

Vega V-raket

Net op het moment dat de chip klaar was, lanceerde de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA een oproep om nieuwe technologische toepassingen voor te stellen die zouden kunnen meevliegen met een satelliet die begin 2023 gelanceerd zou worden met een Arianne Vega V-raket. Prof. Prinzie aarzelde niet en diende prompt een aanvraagdossier in. Met de goedkeuring ervan kwam het project in een stroomversnelling terecht.

“We beschikten wel over een gebruiksklare chip maar die was helemaal niet voorbereid om in een satelliet te worden ingebouwd en in de ruimte geschoten”, aldus prof. Prinzie. “Dus mobiliseerden we snel onze partners, bij CERN in Genève, op het Departement Werktuigkunde in Leuven en de collega’s van het EMC-lab op Campus Brugge om een handje toe te steken”.

Intensiteit

Gedurende een jaar meet de chip – verpakt in twee printplaatjes van 10x10 cm –permanent de straling boven de aarde. Via de operator ISIS ontvangen de onderzoekers in Geel dagelijks een update. Na een jaar heeft de satelliet voldoende rondjes om de aarde gevlogen om een gedetailleerde kaart op te maken van de stralingsintensiteit op elk mogelijk punt.

Jeffrey Prinzie

© Joren De Weerdt

“De concentratie van hoogenergetisch geladen deeltjes verschilt sterk naargelang van de plaats waar je je bevindt in de ruimte”, vervolgt prof. Prinzie. “De stralingsgordels circuleren doorgaans duizenden kilometers boven het aardoppervlak, maar rond de magnetische polen en boven het zuidelijke deel van de Atlantische Oceaan komen ze dan weer dicht genoeg in de buurt om de werking van satellieten en ruimtetuigen te hinderen.

Het internationaal ruimtestation ISS moest daarom extra worden beschermd. En de ruimtetelescoop Hubble maakt bij het passeren door of langs een stralingsgordel geen opnames. Afhankelijk van hun baan rond de aarde kunnen satellieten soms maar twee derde van hun tijd functioneren. Met een gedetailleerde stralingskaart kan hierop geanticipeerd worden”.

Space economy

Met de ‘space economy’ die in volle opmars is, kunnen de resultaten van de Geelse onderzoekers goed van pas komen. “Waar tot voor kort de ruimtevaart een exclusief domein van de overheid was, verschijnen nu almaar meer privéinvesteerders op het toneel”, aldus prof. Prinzie. “In 2021 werd al meer dan

10 miljard USD privékapitaal geïnvesteerd in ruimtevaart, een bedrag dat volgens McKinsey & Company zal aanzwellen tot 1 triljoen USD in 2030. De groeimarkt zijn de ‘Low-Earth Orbit’ satellieten (LEO’s) die voor almaar meer doeleinden en toepassingen worden ingezet, van wereldwijde internetverbinding tot diverse vormen van aardobservatie. Aangezien de LEO’s

zich dichter bij het aardoppervlak bewegen dan hun GEO (Geosynchronous Equatorial Orbit) en MEO (Medium-Earth Orbit) tegenhangers, zullen ze onvermijdelijk blootgesteld zijn aan een hogere dosis hinderlijke straling. De sensorchip van Campus Geel komt precies op tijd”.

Yves Persoons