Tropomi gaat prangende vragen over klimaatverandering beantwoorden

4 min leestijd

Op vrijdag 13 oktober is met succes de Sentinel-5P satelliet met het Nederlandse ruimte-instrument TROPOMI gelanceerd vanuit het Siberische Plesetsk. TROPOMI gaat vanuit de ruimte de luchtkwaliteit en verspreiding van broeikasgassen wereldwijd in de gaten houden. Het grensverleggende instrument versterkt de positie van Nederland als leverancier van high-end ruimtevaartinstrumenten.

TROPOMI, dat staat voor TROPOspheric Monitoring Instrument, is een satellietinstrument dat metingen zal verrichten aan de onderste laag van onze dampkring, de troposfeer. Het is in staat de luchtkwaliteit nauwkeuriger dan ooit te voren te meten en brengt onder meer koolmonoxide, methaan, stikstofdioxide en ozon in kaart. “Met de lancering van TROPOMI wordt een nieuwe standaard gezet in atmosfeeronderzoek”, zegt Nick van der Valk, senior systeem engineer bij TNO.

Van provincie naar stad

TROPOMI heeft vier detectoren die samen golflengtes in het infrarood, zichtbaar en ultraviolet licht kunnen waarnemen. Het apparaat maakt elke seconde een beeld van de aarde, terwijl die onder hem doorglijdt, met een resolutie van zeven bij zeven kilometer. Dit maakt dat TROPOMI de luchtkwaliteit kan beoordelen op het niveau van steden, waar zijn voorganger dat kon op het niveau van provincies. Het kan onderscheid maken tussen verschillende bronnen van vervuiling, zodat maatregelen genomen kunnen worden. Bovendien kan TROPOMI de situatie en de verandering van het klimaat in kaart brengen en zo helpen om antwoord te geven op prangende vragen rondom klimaatverandering.

“TROPOMI kan de situatie en de verandering van het klimaat in kaart brengen en zo helpen om antwoord te geven op prangende vragen rondom klimaatverandering”

Samenwerking

De ontwikkeling van TROPOMI is een samenwerking tussen diverse partijen, waaronder het KNMI, Airbus Defence & Space Nederland en SRON. TNO is de ontwerper van het opto-mechanische hart van het instrument: de Ultraviolet Visible Near-infrared optical bench module (UVN-OBM). Dit bestaat uit de gemeenschappelijke telescoop, kalibratie-unit en drie van de vier spectrometers die TROPOMI telt.

tno-time-tropomi-foto3-900x600.jpg

Gedurende het hele traject is er nauwe samenwerking geweest tussen de verschillende partijen. “En dat was belangrijk omdat er nooit eerder een instrument zoals TROMOPI is gebouwd en niemand van tevoren precies wist wat er wel en niet mogelijk was. Meer dan vijftig TNO’ers hebben aan TROPOMI gewerkt. Mensen van verschillende designdisciplines, zowel optisch als mechanisch, maar ook experts op het gebied van het maken en integreren van spiegels en lenzen. Iedereen heeft een absolute topprestatie geleverd, het is geweldig om in zo’n team te werken”, benadrukt Van der Valk.

“Er is nooit eerder een instrument zoals TROMOPI gebouwd, dus niemand wist van tevoren precies wat er wel en niet mogelijk was”

Op het randje van het kunnen

Het ontwikkelen van een instrument, waarmee we een breed spectrum aan golflengtes in hoge resolutie kunnen meten, in een compacte behuizing, is een enorme uitdaging. “Gelukkig is het ons met behulp van slimme optische en mechanische vindingen gelukt om aan de gestelde eisen te voldoen. Het ontwikkelen van een ruimtevaartinstrument is sowieso complex aangezien het de lancering moet overleven en je er in een later stadium niet zo maar meer bij kunt. Bovendien moet veel functionaliteit in een kleine ruimte passen. Daardoor worden zelfs de gemakkelijke dingen, zoals het aandraaien van een bout, lastig. De kleinst mogelijke, maar tegelijk erg sterke bouten dienen gebruikt te worden en er moet uitgebreid getest worden hoe hard ze bijvoorbeeld aangedraaid moeten worden. Bovendien moesten we iets maken dat er nog niet was, het was soms flink puzzelen. We hebben gebruikgemaakt van baanbrekende nieuwe technieken”, aldus Van der Valk.

Lachspiegels

Vrije-vorm optiek is een voorbeeld van zo’n gebruikte, innovatieve techniek. Voor de telescoop is gebruikgemaakt van spiegels met een variabele kromming, die de hoge resolutie van TROPOMI mogelijk maken. Met de conventionele ronde lenzen en spiegels kon niet aan de strenge eisen worden voldaan. Van der Valk: “We hebben ‘lachspiegels’ met precieze vormen ontworpen, laten maken en getest. Dit maakt dat TROPOMI vele malen beter is dan zijn voorgangers. Het kan binnen een seconde een lange strook van 2600 meter bij 3,5 kilometer scherp in beeld brengen.”

“TROPOMI kan binnen een seconde een lange strook van 2600 meter bij 3,5 kilometer scherp in beeld brengen”

Hoe werkt het? TROPOMI meet direct zonlicht en vergelijkt dat met het licht gereflecteerd door de aarde. Het gemeten verschil wordt veroorzaakt door de gassen in de atmosfeer die elk licht van een bepaalde golflengte absorberen. TROPOMI kan bepalen welke gassen zich, in welke concentratie, in de atmosfeer bevinden.

Nederlands project

De UVN-OBM is bij TNO in elkaar gezet en getest en vervolgens naar Airbus Nederland verhuisd om daar geïntegreerd te worden met de andere TROPOMI-modules. Daarna is TROPOMI als geheel uitgebreid getest en gekalibreerd door Airbus Nederland, waarbij TNO een ondersteunende rol had. “Het bijzondere en leuke aan dit project is dat het vooral een Nederlands samenwerking is. Dat maakt dat de lijnen korter zijn, je komt toch wat makkelijker bij elkaar. Andere ruimtevaartprojecten zijn veel internationaler, dan doen we meer ons eigen stukje en krijgen we minder mee van het hele project”, stelt Van der Valk.

Wereldleider

Sinds de jaren ’50 worden in Nederland innovatieve satellietinstrumenten ontwikkeld zoals SCIAMACHY en OMI, de voorgangers van TROPOMI. “We hebben een uitstekende reputatie op dat vlak. Met TROPOMI versterken we de leidende rol van Nederland in ruimte- en klimaatonderzoek”, besluit Van der Valk.

De ontwikkeling van TROPOMI is een samenwerking tussen Airbus Defence & Space Nederland, KNMI (Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut), SRON (Netherlands Institute for Space Research) en TNO en wordt gefinancierd door de ministeries van Economische Zaken, Onderwijs, Cultuur en Wetenschap en Infrastructuur en Milieu. Airbus Nederland is de hoofdaannemer en het KNMI en SRON hadden de wetenschappelijke leiding.

contactpersoon
Dr. ir. Nick van der Valk Locatie Leiden - Sch + Page 1 Locatie: Locatie Delft - Stieltjesweg
e-mail
nieuws
evenementen
lees ook
vacatures
aandachtsgebieden
  • Industrie