Europees Ruimteagentschap selecteert kandidaten voor nieuwe wetenschappelijke missie

BIRA scoort 2 op 3

ESA, de Europese ruimtevaartorganisatie, heeft de shortlist voor haar volgende middelgrote wetenschappelijke missie teruggebracht tot drie finalisten: M-Matisse, Plasma Observatory en Theseus.

In december 2021 riep ESA op tot het indienen van voorstellen voor de volgende middelgrote wetenschappelijke missie, die medio 2030 gelanceerd zou moeten worden.

Uit 27 reacties van wetenschappelijke teams werd het aantal voorstellen eind 2022, na een onafhankelijke en strenge wetenschappelijke en technische beoordeling, teruggebracht tot vijf. In 2023 onderging elk van deze missieconcepten een "Fase 0-studie" gedurende 1 maand om hun technische en programmatorische haalbaarheid verder te onderzoeken.

Vandaag heeft ESA’s Science Programme Committee een shortlist van drie kandidaten goedgekeurd:

• M-Matisse is een missie met 2 satellieten die meer licht moet werpen op de bewoonbaarheid en evolutie van Mars;
• Plasma Observatory is een missie met 7 satellieten om de plasmaomgeving rond de aarde te onderzoeken;
• Theseus zal hoogenergetische, kortstondige gebeurtenissen in de kosmos bestuderen.

Deze drie kandidaten gaan nu een "Fase A-studie" in, gefinancierd door ESA en haar lidstaten, om tot een compleet en gedetailleerd ontwerp te komen. Voor elke kandidaat-missie zal ESA twee concurrerende industriële consortia vragen om plannen te maken voor de bouw van de ruimtevaartuigen, om zo de meest kosteneffectieve aanpak te bepalen.

Vervolgens zal een van de kandidaten worden geselecteerd voor implementatie medio 2026.

Johan De Keyser van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA-IASB) haalt opgelucht adem nu deze beslissing is genomen. "We waren betrokken bij 5 voorstellen van de oorspronkelijke 27, en nu eindigen we met 2 van de 3 geselecteerde kandidaten: M-Matisse en Plasma Observatory - een goede score!"

Deze positieve gevoelens komen na herhaalde mislukte aanvragen voor andere wetenschappelijke ESA-missies in de voorgaande jaren - soms zelfs na een fase A-studie, maar zonder selectie voor lancering.

M-Matisse: hoe de zonnewind de atmosfeer, ionosfeer en magnetosfeer van Mars beïnvloedt.

M-Matisse wil Mars bestuderen met behulp van twee ruimtetuigen, elk met een identieke set instrumenten, om Mars gelijktijdig te observeren vanaf twee verschillende locaties in de ruimte. M-Matisse zou in het bijzonder meer licht werpen op hoe de zonnewind de atmosfeer, ionosfeer en magnetosfeer van Mars beïnvloedt.

De missie heeft als doel de impact van deze interacties op de lagere atmosfeer en het oppervlak van Mars te onderzoeken, een cruciaal aspect om de bewoonbaarheid van de Rode Planeet te begrijpen, evenals de evolutie van zijn atmosfeer en klimaat.

Het BIRA zou de elektrische sondes leveren (een set van 2 voor elk van beide ruimtevaartuigen) als onderdeel van het COMPASS-instrument, in samenwerking met teams uit Zweden, Frankrijk, Duitsland en Tsjechië. "We werden gevraagd om deel te nemen op basis van onze expertise met een soortgelijk instrument dat we nu bouwen voor ESA's Comet Interceptor missie", zegt Sylvain Ranvier, instrumentatie-ingenieur.

"Samen met het mechanica-team van het BIRA en geïnspireerd door onze internationale collega's hebben we een innovatief ontwerp bedacht dat een magneetveldsensor combineert met onze elektrische sonde - goedkoper, lichter en eigenlijk zelfs beter dan aparte sensoren." Als de missie wordt uitgevoerd, zou dit het 3e Marsinstrument zijn voor het BIRA, na SPICAM op Mars-Express en NOMAD op de ExoMars Trace Gas Orbiter.

Plasma Observatory: omgeving van elektrisch geladen deeltjes (plasma genoemd) rond de aarde

Plasma Observatory is een missie met zeven ruimtevaartuigen (1 "moeder"-ruimtevaartuig met 6 "dochters") om de omgeving van elektrisch geladen deeltjes (plasma genoemd) rond de aarde te bestuderen.

De missie richt zich op twee vragen: 

• Hoe worden deeltjes in ruimteplasma's van energie voorzien?
• Welke processen domineren het energietransport en drijven de interacties tussen de verschillende regio's van het aardse magnetosferische systeem?

Plasma Observatory zou een aanvulling vormen op ESA's huidige en geplande missies die naar de wisselwerking tussen zon en aarde kijken. De bedoeling is om ons begrip van de invloed van de zonnewind op onze planeet te verbeteren en om uiteindelijk te helpen bij het beschermen van levende organismen en technologie tegen de (soms gevaarlijke) gevolgen ervan.

De deelname van het BIRA bestaat uit het bouwen van de processor voor de ionenmassaspectrometer aan boord van het moederschip, als onderdeel van een team waarin Italië, Frankrijk, Hongarije en de VS samenwerken.

"We hebben veel ervaring met dit soort werk", zegt Sophie Berkenbosch, elektronica-ingenieur aan het BIRA. "In de afgelopen jaren hebben we met hetzelfde team gewerkt aan een zonnewindspectrometer voor het THOR missievoorstel, dat uiteindelijk niet werd geselecteerd voor een ruimtevlucht. En we hebben verwerkingseenheden gebouwd, inclusief on-board software, voor verschillende interplanetaire missies naar Venus (SOIR Venus-Express) en Mars (NOMAD op ExoMars Trace Gas Orbiter)."

Leren en verbeteren van technologie in interactie met de ruimtevaartindustrie

"We hebben nu veel werk voor de boeg: we moeten ons voorbereiden op twee missies tegelijk. Hoewel we zeker weten dat een van de twee nooit zal vliegen, is dit werk geen tijdverspilling: tijdens het ontwerp van een instrument blijven we leren en de technologie verbeteren, terwijl we ook samenwerken met de bedrijven die ons helpen prototypes van instrumenten te bouwen.

Maar natuurlijk hopen we dat in 2026 één van beide geselecteerd wordt om te lanceren!" besluit Johan De Keyser. "We zijn speciale dank verschuldigd aan de cel Ruimte van het Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO) dat België vertegenwoordigt in de ESA-besluitvormingsorganen".

Verder lezen:

Final three for ESA’s next medium science mission (ESA Science & Exploration website)

Contact

Johan De Keyser
Hoofd van de Divisie Ruimtefysica van het BIRA
E-mail: johan (dot) DeKeyser (at) aeronomie (dot) be