PROBA-3: de allereerste missie voor “precisieformatievliegen”

De PROBA-3-missie van ESA, die op 5 december 2024 werd gelanceerd met de PSLV-XL-raket van ISRO, is een "zonsverduistering-makende" formatie van twee satellieten van occulter- en coronagraafruimtevaartuigen. Het zal observatie van de zonnecorona door coronagraafruimtevaartuigen gedurende 6 uur in elke 19 uur 36 minuten baan mogelijk maken door on-demand creatie van totale zonsverduistering door het occulterruimtevaartuig van de formatie. Als demonstratie van formatievliegtechnologieën, baant de PROBA-3-missie de weg voor toekomstige interferometrie-gebaseerde LISA-missie (die een formatie van drie ruimtevaartuigen in de ruimte zal zijn) voor detectie van laagfrequente zwaartekrachtgolven (GW's).

De Laser Interferometer Space Antenna (LISA) missie die begin dit jaar groen licht kreeg van ESA en gepland staat om in 2035 te worden gelanceerd, zal het eerste ruimtegebaseerde zwaartekrachtgolfobservatorium zijn dat zich toelegt op de detectie en studie van laagfrequente zwaartekrachtgolven (GW's) met een frequentie tussen 0.1 MHz en 1 Hz (of de millihertz rimpelingen) veroorzaakt door vervormingen in de structuur van ruimte-tijd in het heelal. Het zal een constellatie zijn van drie ruimtevaartuigen in nauwkeurige gelijkzijdige driehoeksformatie in de ruimte. Elke zijde van de driehoek zal 2.5 miljoen km lang zijn. De formatie van de drie ruimtevaartuigen zal om de zon draaien in een heliocentrische baan die de aarde volgt, op een afstand van 50 tot 65 miljoen km van de aarde, terwijl de gemiddelde afstand tussen de ruimtevaartuigen 2.5 miljoen km bedraagt.

De LISA-missie zal voortbouwen op twee belangrijke capaciteiten: "detectie van lage frequenties van zwaartekrachtgolven in de ruimte" en "precisieformatievliegen in de ruimte". Terwijl de technologie die nodig is voor "detectie van lage frequenties van zwaartekrachtgolven in de ruimte" werd getest in de vlucht en gedemonstreerd door de LISA Pathfinder-missie in 2015-2017, werd de technologie voor "precisieformatievliegen in de ruimte" onlangs gedemonstreerd op 5 december 2024 met de "totale zonsverduistering-makende twee satellietformatie van de PROBA-3-missie" die een zeer elliptische baan betrad. Het was opgestegen op de PSLV-XL-raket van ISRO.

De PROBA (Project for On-Board Autonomy)-3 missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA heeft twee hoofddoelen: het demonstreren van technologieën voor formatievliegen en het bestuderen van de binnenste corona van de zon.

PROBA-3 is de allereerste missie voor "precision formation flying". Het is een formatie van twee ruimtevaartuigen: occulter en de coronagraaf. De eerste (d.w.z. het Occulter-ruimtevaartuig) werpt een nauwkeurig gecontroleerde schaduw op het Coronagraaf-ruimtevaartuig om op verzoek zes uur lang totale zonsverduisteringen te produceren, waardoor veel zwakkere zonnecorona's kunnen worden waargenomen. De twee ruimtevaartuigen in de formatie zijn 150 meter van elkaar verwijderd met een nauwkeurigheid van een paar millimeter. Zeer nauwkeurige formatievluchten van autonome eenheden in de ruimte zijn een belangrijke vooruitgang in de ruimtetechnologie die de mogelijkheid opent voor nieuwe missies zoals de op interferometrie gebaseerde LISA-missie voor de detectie van laagfrequente zwaartekrachtgolven (GW's) in de ruimte die niet kunnen worden gedetecteerd met behulp van op de grond gebaseerde detectoren zoals LIGO, VIRGO, enz. of Pulsar Timing Arrays (PTA's).

Terwijl de vorming van drie ruimtevaartuigen in de LISA-missie het mogelijk zal maken om (via laserinterferometrie) extreem kleine veranderingen in de afstanden tussen testmassa's in ruimtevaartuigen, veroorzaakt door gravitatierimpelingen, te meten, is de vorming van twee ruimtevaartuigen in de PROBA-3-missie ontworpen om observatie van de zonnecorona door coronagraafruimtevaartuigen gedurende 6 uur in elke 19 uur en 36 minuten durende baan mogelijk te maken door op verzoek een totale zonsverduistering te creëren door het occulterruimtevaartuig van de formatie.

Natuurlijke totale zonsverduisteringen bieden niet voldoende mogelijkheden om de buitenste atmosfeer van de zon te observeren. Daarom zijn de mogelijkheden die PROBA-3 biedt voor on-demand observaties zeer nuttig bij het bestuderen van de zonnecorona en aanverwante verschijnselen. Zo kunnen we ruimteweer en zonnestormen beter voorspellen. Deze verstoren namelijk satellieten, communicatie-infrastructuren en elektriciteitsnetwerken op aarde.

Referenties: