De kleine ontdekkingsreiziger

Microsatellieten zijn kleiner dan een koffer en zweven op zo'n 500 km boven de aarde. Ze zijn een efficiënte nieuwe manier om de wereld in de gaten te houden. Deze 'kleine ontdekkingsreizigers' zijn dynamischer dan hun deep space-tegenhangers en bevinden zich veel dichter bij de aarde. Maar dankzij de hedendaagse vooruitgang op het gebied van miniaturisatie zijn ze net zo geavanceerd.

Hoewel ze veel jonger zijn dan traditionele satellieten, blijkt nu al dat investeringen en onderzoek de moeite waard zijn. En ze zijn ook nog eens veel toegankelijker.

Tientallen jaren lang waren onderzoek, ontwikkeling en de lancering van satellieten voorbehouden aan overheidsinstanties en zeer gespecialiseerde bedrijven. Dat is de afgelopen jaren aanzienlijk veranderd. Merken zoals Canon en verschillende universiteiten over de hele wereld tonen steeds meer interesse in het laten 'krimpen' van de traditionele satelliet, waarbij kracht wordt gevangen in kleine, lichte structuren die kosteneffectief in de ruimte kunnen worden gebracht. Maar welke voordelen bieden deze microsatellieten naast verlaagde kosten en welke rol speelt Canon bij de ontwikkeling ervan?

Noodhulp

De natuur is onvoorspelbaar en natuurrampen kunnen verwoestende gevolgen hebben voor de gebieden waar ze zich voordoen. Bij crisissituaties hebben sommige landen enorm veel succes geboekt bij het implementeren van 'constellaties' van kleine satellieten om gebeurtenissen snel te kunnen beoordelen.

Hierdoor kunnen teams hulpprogramma's in gang zetten op de juiste plaats en op het juiste niveau, terwijl nabijgelegen gebieden kunnen worden geëvacueerd. De verzamelde gegevens van elke gebeurtenis kunnen ook een beeld vormen voor analyse, wat helpt bij het voorspellen van en reageren op toekomstige incidenten.

Klimaatbewaking

Door satellieten te verbinden met sensoren op de grond kunnen ze in een lage baan om de aarde een cruciale rol spelen bij het monitoren van klimaatschommelingen.

Terwijl ze een specifiek gebied bestrijken, kunnen ze informatie afkomstig van de sensoren combineren met beelden van hun boordcamera, om zo een complete gegevensset te creëren die kan worden gebruikt om de effecten van klimaatverandering over een bepaalde periode te analyseren.

Er worden nu al meer geavanceerde satellieten ontwikkeld en uitgerust om zelfs CO2-emissiegegevens te verzamelen.

Gedetailleerd in kaart brengen

Verdwalen in een stad zal binnenkort tot het verleden behoren dankzij commercieel verkrijgbare beelden van de aarde met hoge resolutie, geleverd door microsatellieten.

Kleine satellieten zijn steeds toegankelijker voor commerciële bedrijven en helpen nu al bij het beschikbaar stellen van nauwkeurige, navigeerbare en zoombare online kaarten. Het enige wat je nodig hebt om die te gebruiken, is een internetverbinding.

Kleine satellieten, grote uitdagingen

Canon is inmiddels al meer dan zes jaar betrokken bij het bouwen van microsatellieten voor de meest uiteenlopende doelen en bestemmingen. Dit was niet altijd eenvoudig. Een microsatelliet in een lage baan om de aarde brengen is een hele klus en de meeste worden via een raket de ruimte in gelanceerd.

In 2017 heeft Canon Electronics Inc. de CE-SAT-I (Canon Electronics Satellite 1) vanuit een ruimtevaartcentrum in zuidelijk India in een baan om de aarde gebracht en deze kleine satelliet (slechts 500 x 500 x 850 mm) levert sindsdien beelden van de aarde, vanuit zijn baan zo'n 500 km boven ons.

Het kleine chassis bevat een spiegelreflexcamera met een catadioptrisch optisch systeem. Dit is een compacte camera voor het vastleggen van groothoekbeelden en andere functies. Ondanks de kleine behuizing is hij krachtig genoeg om afzonderlijke auto's op een weg te identificeren en groothoekopnamen te maken binnen een kader van 740 bij 560 km.

The sky is (not) the limit

Volgens Nobutada Sako, Group Executive bij het Satellite Systems Laboratory, Canon Electronics Inc, had het bouwen van de CE-SAT-I nogal wat voeten in de aarde.

"We hadden echt problemen op drie technische gebieden", zegt hij. "Eén was de afwezigheid van zwaartekracht, twee was de vacuümomgeving en drie was de niet-aflatende straling in de ruimte."

Met name de uitdagingen op het gebied van vacuüm en straling bleken bijzonder lastig te overwinnen. Omdat er geen lucht in een vacuüm zit, zal een ventilator geen convectie veroorzaken, zelfs niet als deze draait. Daarom kan de warmte die door een CPU of een andere eenheid wordt gegenereerd niet worden afgevoerd en als deze oververhit raakt, wordt het systeem uitgeschakeld. Het team heeft dit opgelost met een slimme stralingskoelmethode waarbij metaal wordt gebruikt om warmte weg te geleiden van de plaats waar die werd gegenereerd.

Wat straling betreft, was het team zich goed bewust van het risico dat het systeem zou stoppen of defect zou kunnen raken. Met name straling in de CPU kan geschreven gegevens aantasten, waardoor een fout ontstaat. Om dit te voorkomen, heeft het ontwikkelingsteam een groot aantal halfgeleiderchips getest en uiteindelijk een chip gevonden die bestand was tegen straling.

Jaren later helpen de ervaringen van de bouw en ontwikkeling van de eerste microsatelliet ons om de volgende generatie kleine ontdekkingsreizigers samen te stellen. In het Canon Electronics Lab in Japan wordt verder gewerkt aan het creëren van nog kleinere en krachtigere satellieten.

De CE-SAT-III is bijvoorbeeld al klein genoeg om in je hand te passen. Dankzij de meest geavanceerde beeldvormingstechnologie die beschikbaar is, is de toekomstige nauwkeurigheid en doeltreffendheid op de hierboven genoemde gebieden enorm.

Maar dat is nog maar het begin: in potentiële nieuwe markten, zoals landbouw en commerciële scheepvaart, staat nog veel meer op stapel.

Ontdek meer over de CE-SAT-I op de algemene website van Canon.