Onderzoekers willen asteroïdengordel onderzoeken met vloot nanosatellieten

Finse onderzoekers van het Finse Meteorologische Instituut hebben een plan ontwikkeld om de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter te onderzoeken, door er vijftig nanosatellieten heen te zenden die worden aangedreven via het opvangen van de protonen in zonnewind.

De onderzoekers willen de naar schatting 1,1 tot 1,9 miljoen rotsblokken in de asteroïdengordel bestuderen met nanosatellieten. Deze zogeheten Asteroid Touring Nanosat Fleet moet tot 100 km van de asteroïden komen en metingen uitvoeren met spectrometers en 4cm-telescopen. Zodoende willen de onderzoekers gegevens over de chemische samenstelling en foto's verzamelen van meer dan 300 van de grootste en interessantste rotsblokken in de gordel. Na ruim 3 jaar te hebben rondgevlogen in de gordel, zouden de sondes kunnen terugkeren naar de aarde, waar de data kan worden uitgelezen en onderzocht. Hierdoor zijn er geen grote antennes voor de dataoverdracht nodig.

De nanosatellieten worden aangedreven door zogeheten E-sails, die aan de kleine sondes worden bevestigd. Dat is een technologie die in 2006 door een van de huidige onderzoekers, Pekka Janhunen, is voorgesteld. Voor deze aandrijvingstechnologie wordt zonnewind gebruikt. De geladen deeltjes van de zonnewind, waaronder protonen, worden opgevangen door een elektrisch geladen aluminium draad met een lengte van 20 kilometer.

De theorie is dat de draad positief geladen wordt. Als er dan positief geladen deeltjes, protonen, als onderdeel van de zonnewind op de draad botsen, dan stoten de positief geladen deeltjes in de draad en de protonen uit de zonnewind elkaar af. De inkomende protonen dragen dan hun momentum over, wat zorgt voor de aandrijving. De draad draait om een centraal punt heen, en door de positie hiervan te veranderen ten opzichte van de zon, kan de nanosatelliet de mate van aandrijving en de richting controleren.

Het idee is dat een nanosatelliet van 5 kilogram met een draad van 20 kilometer een acceleratie van 1 mm/s² behaalt; uiteindelijk leidt dat tot een aanzienlijke snelheid waardoor de asteroïdengordel in iets meer dan drie jaar kan worden bereikt. Via deze technologie kunnen ruimtevaartuigen in theorie in tien jaar de heliopauze bereiken, de uiterste grens van ons zonnestelsel. De Voyager 1-ruimtesonde bereikte dit gebied in 2012, 35 jaar na zijn lancering. Deze theorie van een E-sail wordt op dit moment getest, onder meer door NASA, die het HERTS-concept heeft ontwikkeld op basis van de theorie van Janhunen.

Volgens Janhunen zijn asteroïden heel divers en hebben we er tot nu toe nog maar een klein aantal van kunnen bekijken van een korte afstand. Om meer te weten te komen over asteroïden, is er volgens hem meer onderzoek nodig. Janhunen denkt dat het gebruik van kleine ruimtevaartuigen, zoals de voorgestelde nanosatellieten, de enige financieel haalbare manier is om een groot aantal asteroïden te kunnen bestuderen. De Asteroid Touring Nanosat Fleet zou in totaal 60 miljoen euro moeten gaan kosten.

De onderzoekers hebben hun studie dinsdag gepresenteerd in Riga, tijdens de European Planetary Science Congress. De paper is gepubliceerd onder de titel Asteroid touring nanosat fleet with single-tether E-sails.

Animatie van NASA van het HERTS-concept, dat bestaat uit een aantal elektrisch geladen draden die vanuit één punt een cirkel vormen.

Reacties (39)

[grizzler]

Vijf kilogram met een draad van twintig kilometer. En dat noemen we dan een nanosatelliet. Ben ik de enige die dat zot vindt? Of is een "gewone" satelliet soms echt een miljard keer zo groot?

[kramerty88]

Dit is wel heel erg zeuren op taalgebruik niet? Het is gewoon een benaming voor zeer klein. Net als iets dat 'mega groot' is niet per sé betekent dat het een miljoen keer groter is, betekent nano niet direct dat iets een miljoen keer kleiner is. Een micro-usb is ook geen duizend keer kleiner dan een mini-usb. Het is aangeven dat het een stuk kleiner is dan voorgaande versies/objecten.

Daarnaast heeft de NASA ook nog een officiele schaal voor grotes met bijbehorende benaming opgesteld:

Satellieten worden ook geclassificeerd naar massa (inclusief brandstof):

• Minisatelliet: 100 tot 500 kg
• Microsatelliet: 10 tot 100 kg
• Nanosatelliet: 1 tot 10 kg
• Picosatelliet: 100 g tot 1 kg
• Femtosatelliet: 10 tot 100 g - bevinden zich in de testfase

[Cerberus_tm]

In het dagelijks taalgebruik, alla. Maar in de wetenschap zou ik toch wel wat meer zorgvuldigheid verwachten en 'nano-' zo niet gebruiken denk ik.

[Verwijderd]

Blijkbaar dus niet.
Het idee is nu dat je je beeld bijstelt en niet blijft vasthouden aan je verkeerde uitgangspunt.

Exakte wetenschap -kan- heel nauwkeurig zijn, maar het komt best vaak voor dat een variabele op 0 gesteld op het moment dat die in een formule ergens bij opgeteld moet worden, en op 1 gesteld wordt bij een vermenigvuldiging of een deling. En beide formules worden dan in dezelfde beredenering gebruikt.

Wees nauwkeurig waar het moet, maar pragmatisch als het kan, dat is echt wel een van de belangrijkste levenslessen die ik aan m'n studietijd heb overgehouden.

En om je wereldbeeld helemaal op te schudden: de belangrijkste satelliet die we kennen is de maan, met een massa van 10²²e kg, een nano satteliet zou dus 10^22-9=10¹³kg mogen wegen. Die zijn echter erg lastig om te lanceren, dus vandaar dat ze deze kleintjes maar doen.

[Cerberus_tm]

Het wekt ten onechte de suggestie van een satelliet op nano-schaal, wat nou eenmaal conventioneel betekent in de orde van nanometers. Daarom vind ik het geen optimale term.

[Verwijderd]

Nee, dat doet het zeker niet.

Net zoals je een kilogram en kilometer hebt, kun je nano ook aan willekeurige grootheden koppelen en is er echt niets op tegen om de term vrijer te gebruiken.

Je kunt koppig blijven volhouden dat het fout is, maar de wetenschappelijk gepubliceerde paper bevat daadwerkelijk de term nanosat.
Deal with it.

[Cerberus_tm]

Daar ben ik het dus echt niet mee eens. Het gaat om niet om nanogrammen.

[Verwijderd]

De satellietjes zullen per stuk, orde grootte, ongeveer 1 nano lichtseconde in doorsnee zijn.

[Cerberus_tm]

Haha, leuk bedacht. Maar hoe zullen we satellietjes van 1 nm noemen die we ongetwijfeld over 100 jaar de ruimte in zullen sturen?

[Verwijderd]

Nou, aangezien -iedereen-behalve-jij- de term nano gewoon gebruikt als alternatief voor 'heel klein' is nanosat ook daar een prima bruikbare naam voor.

Je maakt je echt druk om niks.

[Cerberus_tm]

Dan heb je dus nanosatellieten van 3 meter en naosatellieten van 3 nanometer? Niet handig.

[Verwijderd]

Maak je je ook druk over het feit dat

brontosaurussen geen donder maakten?
auto al zelf betekent en zelfrijdende auto dus dubbelop is?

Nee? Laat dit ook maar los, niemand die het interesseert. Echt niet.

[Cerberus_tm]

Vandaar dat de brontosaurus al tijden apatosaurus heeft.

Zelfrijdende auto is inderdaad wel een beetje lelijk, ja. Wat zou een betere term zijn? Er zijn genoeg mensen met liefde voor taal.

[HenkEisDS]

Je zegt het zelf al. Vijf kilogram. Lijkt mij nano genoeg. Vergelijk dat met de 455.000 kilo die het (modulaire) ISS weegt.

[LOTG]

Een maan is een satelliet, dus ja in vergelijking met de onze (of Titan) is het dan een nano satelliet. Je laat je een beetje misleiden door die 20km.

De aarde is in principe ook een satelliet (van de zon).

Een GPS satelliet weegt al snel 1500 -2000 kilo gram.

Dus wat is 5kg dan?

[Verwijderd]

Tis geen prefix in dit geval.

[robvanwijk]

een draad van twintig kilometer

Maar waarbij de satelliet "zelf" ruwweg een kubus of cilinder is van (grove schatting / blinde gok) enkele tientallen centimeters groot. Die draad is echt letterlijk alleen een (zo dun mogelijke) draad, omdat je op die manier, zonder complexe systemen, net genoeg voortstuwing kunt krijgen.

[dakka]

wss om dezelfde reden dat er een iPod Nano zo heet

[Looney11]

20km koperdraad op een satelliet van 5 kilo? Dat is nogal een uitdaging lijkt me. Ik heb de spoelen van draadgeleide torpedos gezien, 26km koperdraad maar dat is nogal een gewicht. Dat wordt een heel dun draadje. In de ruimte maakt dat niet zo heel veel uit hoe dik de draad is, ben benieuwd hoe dun die draad wel niet wordt.

[Verwijderd]

Geen koper, maar aluminium. Dat scheelt nog wat in het gewicht.

Daar het artikel meldt dat dit onderzoek voortborduurt op eerder onderzoek van Pekka Janhunen in 2006 ben ik eens gaan zoeken wat er te vinden was. Na even Googlen kwam ik onderstaande artikel uit 2013 tegen waarin men bericht over een op aluminium draad gebaseerd E-Sail voor de aandrijving van satellieten, waarbij dezelfde Pekka Janhunen als oorspronkelijke bedenker van de techniek genoemd werd.

Mocht men in de tussentijd niet heel sterk aan de specificaties gesleuteld hebben dan zou de desbetreffende draad een paar micron dik zijn. Of om het artikel zelf te citeren:
"the ESAIL consists of long, thin (25-50 micron) electrically conductive tethers manufactured from aluminum wires. A full-scale sail can include up to 100 tethers, each 20 kilometers long."

Bron
http://www.scienceworldreport.com/articles/4394/20130110/superthin-wire-electric-sail-space-propulsion-esail.htm

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 22 juli 2024 19:54]

[Looney11]

OK, 25-50micron is inderdaad iets wat je mag verwachten als het geheel aan gewicht ook nog plaats moet hebben voor de rest van de satelliet.

[Twanne]

A full-scale sail can include up to 100 tethers, each 20 kilometers long."[/i]

Dus geen 20 km draad, maar 2000

[Stijn Weijters]

er staat wel "can" en voor een vloot lijkt mij zo min mogelijk het handigst.

[Verwijderd]

Op zich interessant, maar als ik het goed begrijp gaat dat ding pokkesnel als het eenmaal daar is en is er nauwelijks mogelijkheid tot koerswijziging (ze gaan altijd weg van de zon).
Als er dan eens toevallig een stuk rots in de buurt voorbijvliegt heb je toch gewoon geen tijd om daar een fotootje van te nemen?

[OCU-Macs]

Nee, er is mogelijkheid tot koerswijziging. Lees het artikel maar: De draad draait om een centraal punt heen, en door de positie hiervan te wijzigen is er de mogelijkheid tot manoeuvreren.

Dus je kunt dan ook vertragen om die mooie foto te trekken, of zelfs de achtervolging inzetten. Uiteindelijk kunnen de nanosatellieten een koers terug naar 'huis' inzetten.

[Verwijderd]

ja dat had ik ook gelezen, maar het is niet dat die dingen een u-turn kunnen maken.
Ze gaan aan een belachelijke snelheid en kunnen vermoedelijk niet meer dan enkele graden van hun koers afbuigen. Daarbij is het gewoon onmogelijk om tegen de (zonne)stroom in te varen

[OCU-Macs]

Je moet ook niet denken aan 'terug sturen' maar eerder aan 'terug vallen'. Dus tegen te sturen in de baan om de zon (waar je uiteindelijk omheen draait) vertraag je en zul je richting de zon terug gaan vallen. En daarmee uiteindelijk weer de baan van de aarde kruisen.

[Verwijderd]

Dat klopt voor geen meter. Die satelieten draaien niet om de zon, die worden van de zon weggeblazen in een rechte lijn.

[bskibinski]

Ik vond dit zelf ook een lange tijd moeilijk om te begrijpen, maar ze draaien toch echt om de zon heen.

Sterker nog, alles in ons zonnestelsel 'valt' om de zon heen (ook onze eigen aarde). Dat die nanosats de "val snelheid" van de aarde meekrijgen wanneer wij ze van de aarde lanceren, neemt niet weg dat ze toch om de zon orbiteren.

Het is dus ook zeker geen "rechte lijn" van de zon af, maar een elliptische baan van de zon af (een spiraal van de zon af)

Wanneer je dan tegen die spiraal in stuurt (dus eigenlijk 'val' je dan steeds minder hard om de zon heen) zal je dus weer steeds meer richting de zon / aarde gaan.

In de ruimte is niks een rechte lijn als je ergens heen wilt, dat is iets wat alle sci-fi films fout doen (waaronder Gravity). Ik vond het moeilijk te begrijpen dat je eigenlijk altijd valt in de ruimte.

Fun Fact, als je een wolkenkrabber zou maken tot dezelfde hoogte als het ISS, zou er op de bovenste verdieping bijna net zoveel zwaartekracht zijn als op aarde zelf, het is de valsnelheid van de ISS die voor gewichtenloosheid zorgt.

[Mentox]

Daarom ook een vloot, mocht het fout gaan dan heb je er nog 49 over

[Reactie gewijzigd door Mentox op 22 juli 2024 19:54]

[MorgothG]

Gaaf! Ik herinner me nog een leuke DS9 aflevering waarbij Sisko met een lichtzeil schip op avontuur gaat. Maar, ik lees dus:

Heen met draden die deeltjes opvangen van de zon en dan het momentum overnemen. Zoals zeilen dus. Maar hoe kom je terug dan!?!?! Tegen de zon in.

In het filmpje hebben ze het erover dat het vaartuig electronen afvuurt om de juiste bias te houden. Tsja. Voor mij is het niet echt duidelijk hoe je met deze methode terug vliegt. Tenzij net als met zeilen je onder een bepaalde hoek heen en weer steekt.

Ik denk dat ik het nog niet helemaal snap. En kan je niet een extra zetje geven door met een laser vanaf de aarde een extra push te geven? Zoals het Breakthrough project naar Proxima Centauri

[Looney11]

Wellicht door een circulaire omgang rond de zon te doen waarbij je snelheid steeds verhoogd? Dan, bij voldoende snelheid, de draden loskoppelen en op je opgebouwde snelheid zo uitkienen dat je door de zwaartekracht van de aarde gevangen wordt zodat je rond de aarde blijft ronddraaien, dan is oppikken goed te doen.

[YopY]

Met ruimtevaart ga je nooit direct richting of vanaf de zon, je zit altijd in een baan om iets (de aarde, de zon, etc); je verandert je baan door op bepaalde punten te versnellen of langzamer te gaan. De asteroiden zitten in een grotere baan dan de aarde, dus als zo'n satteliet in eenzelfde baan om de zon zit als de aarde moet hij versnellen om de baan groter te maken. Om terug te gaan juist langzamer gaan om de baan te verkleinen.

[Despair]

interessante techniek. wat ik me afvraag is hoe deze techniek het mogelijk maakt om terug te keren? zover ik de techniek begrijp werkt het net als een zeil. en dus is het net als met de wind mee zeilen. om te kunnen terugkeren moet je tegen de wind inkruisen, alleen heb je dan wel een medium nodig waartegen je kunt afzetten. weet iemand hoe ze terug kunnen komen?

[Twanne]

De theorie is dat de draad positief geladen wordt. Als er dan positief geladen deeltjes, protonen, als onderdeel van de zonnewind op de draad botsen, dan stoten de positief geladen deeltjes in de draad en de protonen uit de zonnewind elkaar af

Op de een of andere manier de draden negatief laden en dan weer terug aangetrokken worden?

[Chuk]

the branch of technology that deals with dimensions and tolerances of less than 100 nanometres, especially the manipulation of individual atoms and molecules.

- Dictionary

Dus neen, het is niet echt 'Nanotechnologie' in de officiele zin v/h woord. Eerder een marketing term die veelal wordt gebruikt als de technologie relatief veel kleiner is dan wat gangbaar is in de industrie.

[.oisyn]

Het hele woord nanotechnologie wordt niet genoemd. Wel "nanosatelliet", wat gewoon gebruikelijke terminologie is voor satellieten van 1 tot 10 kg.

[mutmong]

Ik ben hier geen specialist maar mijn boerenverstand zegt dat er van een heel hoge snelheid al van heel ver zal moeten afgeremd worden. Men kan die 'zeilen' toch niet tegen de richting van die deeltjes zetten?
Afremmen met de zwaartekracht van een rotsblok zal maar mogelijk zijn als de blok groot genoeg is en als er geen puin roet in het eten gooit.
En dan het terugkeren. Die zeilen zijn in de omgekeerde richting niet bruikbaar, weeral door de richting van die deeltjes en slingshot gewijs zijn we weer bij problemen zwaartekracht en puin.

[JazekerXX]

ze kunnen die 20Km draad toch ook als antenne gebruiken? of een relay station meesturen...
hoe willen ze die units terug krijgen op zonnewind?... en het risico op falen als ze de terugreis niet halen...
jammer dat het artikel niet wat dieper gaat.