REPORTAGE

Testen, testen, testen: voordat de ruimtesonde naar Jupiter kan, gaat hij op de pijnbank in Noordwijk

Voordat de Europese ruimtesonde Juice naar leven kan zoeken in de grootste maan bij Jupiter, wordt hij eerst uitvoerig getest in het Estec-centrum in Noordwijk. Is de verkenner klaar voor de trip?

De Juice-sonde is veilig aangekomen in het Estec-centrum in Noordwijk. Beeld Pauline Niks
De Juice-sonde is veilig aangekomen in het Estec-centrum in Noordwijk.Beeld Pauline Niks

Volgend jaar zomer sjeest ruimtesonde Juice met vele kilometers per seconde door het zonnestelsel, maar eerder dit voorjaar ging het in een slakkengangetje van Friedrichshafen naar Noordwijk, veilig verpakt in een speciale container zo groot als een vakantiehuisje. ‘Op een paar plekken moesten er lantaarnpalen worden weggehaald en we hebben zelfs een keer de bovenleiding van een spoorlijn een stukje op moeten laten hijsen,’ zegt transportmanager Axel Schmidt. Op 29 april kwam het gevaarte aan bij het Europese ruimtevaartcentrum Estec. Een maand lang wordt Juice daar op de technologische pijnbank gelegd, om hem voor te bereiden op zijn ruimtereis.

Als een ruimtesonde eenmaal onderweg is, kun je er niet meer bij. Alles moet perfect werken, want reparaties zijn onmogelijk. Vandaar al die tests. Bij Estec wordt gekeken of alles goed functioneert onder de extreme omstandigheden in het heelal: uitzonderlijke temperaturen in combinatie met een vrijwel perfect vacuüm. Dat gebeurt in een gigantische tank – 2.300 kubieke meter ongastvrije kosmos, nagebootst hier op aarde. Deze Large Space Simulator is de grootste in Europa; vrijwel alle Europese ruimtesondes zijn erin getest. Juice is deze maand aan de beurt.

Scheervluchten

De naam Juice staat voor Jupiter Icy Moons Explorer. Volgend jaar zomer wordt hij gelanceerd. De ruimtesonde cirkelt eerst een paar jaar door de binnendelen van het zonnestelsel. Scheervluchten langs de planeten Venus, de aarde en Mars geven hem voldoende extra snelheid voor de grote oversteek naar de verre gasreus Jupiter. Daar gaat Juice de grote, ijzige manen van die planeet bestuderen, met de nadruk op Ganymedes, de grootste maan in het zonnestelsel. Belangrijkste vraag: zou er in de diepe ondergrondse oceaan van deze maan leven kunnen voorkomen?

In een enorme clean room maakten technici het toestel vorige maand klaar voor zijn verblijf in de ruimtesimulator. Zo zijn er onder andere een paar duizend temperatuursensors bevestigd, die tijdens het testprogramma continu meetgegevens doorspelen aan de controlekamer. ‘We kunnen ons geen fouten veroorloven’, zegt projectmanager Giuseppe Sarri van het Europese ruimtevaartagentschap Esa. ‘Het gebruik van de simulator kost ruim 20 duizend euro per dag, en als er bij het testen een probleem zou optreden, loop je zo twee à drie weken vertraging op.’

Vrachtwagentje

Juice heeft de afmetingen van een klein vrachtwagentje. Bij de lancering weegt hij 6 ton, waarvan maar liefst 60 procent brandstof is voor de afremmanoeuvres in het Jupiterstelsel. Een 2,5 meter grote schotelantenne onderhoudt het radiocontact met de aarde. De wetenschappelijke instrumenten – onder andere camera’s, spectrografen, een radarinstrument en een magnetometer – wegen bij elkaar slechts 260 kilo. Sommige zijn bevestigd op een 10 meter lange mast, die pas na de lancering wordt uitgeklapt.

Ook de gigantische zonnepanelen van Juice – grotendeels gebouwd bij Airbus Defence and Space Netherlands in Leiden – zitten tijdens de lancering opgevouwen. Met hun gezamenlijke oppervlak van 85 vierkante meter leveren ze bij Jupiter een kleine 800 watt aan vermogen. ‘Als het uitklappen mislukt, is de missie verloren’, zegt Sarri. De zonnepanelen gaan trouwens niet mee de ruimtesimulator in; daarvoor is zelfs de gigantische vacuümtank bij Estec te klein. In plaats daarvan zijn ze afzonderlijk getest in een kleinere simulator in Duitsland.

Aan een grote werkbank leggen technici de laatste hand aan de multilaags isolatiedekens van de ruimtesonde. Een fraai staaltje handwerk: elk deel moet precies pas worden gemaakt, ongeveer zoals een couturier in een naaiatelier een maatkostuum in elkaar zet. De dekens zorgen ervoor dat Juice tijdens zijn jarenlange missie niet te sterk oververhit of te ver onderkoeld raakt. Via verrijdbare trappen en steigers is elk punt op de ruimtesonde te bereiken; uiteindelijk zal hij vrijwel geheel ingepakt zijn.

In de omgeving van Jupiter, op zo’n 780 miljoen kilometer afstand van de zon, heerst een temperatuur van 220 graden onder nul. Maar tijdens de reis door de binnendelen van het zonnestelsel loopt dat op tot 110 graden boven nul: daar schijnt de zon ruim drie maal zo fel als bij ons op aarde. Dat enorme temperatuurbereik vormde een van de grote uitdagingen voor het ontwerp van Juice. In de Large Space Simulator krijgt de ruimtesonde alvast een voorproefje van wat ’m straks te wachten staat.

null Beeld Pauline Niks
Beeld Pauline Niks

Folterkamer

Gewichtloosheid kan in de ruimtesimulator niet worden nagebootst, maar de kosmische folterkamer is wel helemaal vacuüm gezogen, zodat warmtetransport alleen nog via geleiding en straling plaatsvindt, en niet langer via luchtstromingen. Een enorme batterij xenonlampen produceert een oogverblindende hoeveelheid licht. Via gebogen spiegels kan dat gesimuleerde zonlicht – inclusief infrarode en ultraviolette straling – gefocust en versterkt worden tot wel negen maal de zonkracht op aarde. Een mens zou er in een mum van tijd zonnebrand oplopen. Doordat Juice op een grote roterende arm is geplaatst, kan hij van alle kanten worden beschenen.

Om ook het koude deel van de missie na te kunnen bootsen, is de binnenzijde van de tank bedekt met zwarte radiatorpanelen waar vloeibare stikstof doorheen stroomt. Voor de ruimtesonde is het dan net alsof hij overal om zich heen de pikdonkere en ijskoude kosmos ‘ziet’. De namaakzon wordt dan natuurlijk op een laag pitje gezet; in de omgeving van Jupiter is het zonlicht ongeveer 25 maal zo zwak als op aarde.

‘Je kunt nooit exact voorspellen of berekenen hoe een ruimtesonde zich gedraagt’, zegt Sarri. ‘Daarom is zo’n thermische vacuümtest essentieel. Je ontdekt bijvoorbeeld dat een bepaalde antenne toch net iets te warm wordt. Eigenlijk zijn er na afloop altijd wel een paar kleine aanpassingen nodig.’ Tijdens het testprogramma blijft de controlekamer een maand lang 24/7 bemand, in drie ploegendiensten van vijf à tien personen. Pas begin juli is duidelijk of Juice honderd procent ‘ruimtewaardig’ is.

De Juice-sonde wordt in het Europese ruimtevaartcentrum Estec in Noordwijk ingepakt voor zijn verblijf in de ruimtesimulator.  Beeld Pauline Niks
De Juice-sonde wordt in het Europese ruimtevaartcentrum Estec in Noordwijk ingepakt voor zijn verblijf in de ruimtesimulator.Beeld Pauline Niks

Daarmee is er overigens nog geen eind gekomen aan de martelingen die de ruimtesonde moet ondergaan. ‘Eind juli vliegt Juice aan boord van een Antonov-vrachtvliegtuig naar Toulouse’, vertelt campagnemanager Jeffrey Hendrikse van de Airbus-vestiging in Friedrichshafen, waar de planeetverkenner in elkaar is gezet. Daar worden onder andere triltesten uitgevoerd, om zeker te weten dat het kwetsbare toestel bestand is tegen het geweld van een raketlancering. Die lancering, met een Ariane 5-raket vanaf de Europese basis in Frans Guyana, staat nu gepland voor 26 augustus 2022.

Daarna is het een kwestie van veel geduld. Pas in juli 2031 komt Juice aan bij de reuzenplaneet Jupiter. Een jaar later gaat hij baantjes beschrijven rond de grote, bevroren Jupitermaan Ganymedes, die zo goed als zeker een diepe ondergrondse oceaan van vloeibaar water heeft. ‘Onderzoek aan het Jupiterstelsel leert ons veel over de geschiedenis van het zonnestelsel’, zegt Sarri. ‘Maar bovenal zijn we benieuwd of de omstandigheden onder het oppervlak van zo’n ijsmaan geschikt zijn voor leven.’

Ganymedes en Europa

Ganymedes is de buitenste van de vier grote manen van de planeet Jupiter. Net als de kleinere ijsmaan Europa, die dichter rond de planeet cirkelt, heeft hij vermoedelijk een honderden kilometers diepe oceaan van vloeibaar water onder het oppervlak.

Europa is het reisdoel van de Nasa-ruimtesonde Europa Clipper. De Europese Juice (Jupiter Icy Moons Explorer) richt zich vooral op Ganymedes. Volgens sommige onderzoekers is de kans op het bestaan van micro-organismen op Ganymedes groter dan op Europa: de ondergrondse oceaan bevat veel meer water (zes maal zoveel als alle aardse oceanen bij elkaar), en Ganymedes heeft bovendien een magnetisch veld dat gevaarlijke kosmische straling buiten de deur houdt.

Overigens maakt Juice ook een paar scheervluchten langs Europa, evenals langs de derde grote ijsmaan, Callisto. Baantjes draaien rond Europa zit er niet in: die maan cirkelt rond in de energierijke stralingsgordels van Jupiter, waar de omstandigheden funest zijn voor de elektronica aan boord.

Illustratie van Juice bij de grote Jupitermaan Ganymedes. Beeld ESA
Illustratie van Juice bij de grote Jupitermaan Ganymedes.Beeld ESA
Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden