Het ruimtevaarttijdperk was pas twintig jaar oud toen ik als lid van het test en integratieteam een bijdrage leverde aan de IRAS. Zo werkte ik van 1979 tot de lancering in 1983 ondermeer aan testfaciliteiten voor de magnetische sensoren van het standregelsysteem, aan het (test)monitoring systeem, aan de testen van het standregelsysteem, aan de validatie van het thermische model, aan de ‘thermal vacuum test’ bij ESTEC en de ’thermal balance test’ in de vacuumkamer van JLP. In deze eerste full time job was ik de op een na jongste in het team en ik heb veel geleerd van alle mensen, de saamhorigheid, de verschillende disciplines en de context.
Wat is de IRAS?
De Infrarood Astronomische Satelliet (afgekort IRAS, Engelse naam Infrared Astronomical Satellite) was een zeer succesvolle satelliet voor het waarnemen van infraroodstraling die gelanceerd werd op 26 januari 1983 en die bijna tien maanden actief bleef tot 23 november 1983. IRAS voerde de eerste ‘all sky survey’ uit in het infrarode deel van het spectrum. Ondertussen is op 25 december 2021 de James Web Telescope gelanceerd, die vanaf de zomer van 2022 een nieuwe generatie infrarood observaties oplevert. Met de data van de IRAS werd de eerste hemelatlas van infrarode stralingsbronnen samengesteld. De missie stond onder leiding van Gerry Neugebauer, Reinder van Duinen, en Harm Habing.
Internationale samenwerking
Het project was een samenwerkingsverband tussen de Verenigde Staten, Nederland en het Verenigd Koninkrijk. De Amerikaanse bijdrage werd gecoördineerd vanuit de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA, die zorgde voor het ontwerp en ontwikkeling van de telescoop, met als hoofdaannemer de firma Ball Aerospace uit Boulder in Colorado. De gedetailleerde uitwerking van de ontvangen wetenschappelijke gegevens werd verzorgd door NASA’s JPL.
De Nederlandse bijdrage werd gecoördineerd door de Nederlandse ruimtevaartorganisatie NIVR, die instond voor de levering van het feitelijke ruimtevoertuig, de samenbouw en test van de hele satelliet en de vluchtoperaties. Hoofdaannemers voor het Nederlandse deel waren Fokker Space en Hollandse Signaal, dat destijds een onderdeel van Philips was. Zij werden ondersteund door het NLR, wat zorg droeg voor het applicatie-deel van de vluchtsoftware, het testen van de geïntegreerde satelliet en de uitvoering van de vluchtoperaties. De Britse bijdrage werd gecoördineerd door de Science and Engineering Research Council (SERC) die instond voor het opzetten van het grondsysteem benodigd voor het volgen van de satelliet en de initiële uitwerking van de ontvangen wetenschappelijke gegevens. Hoofdaannemer hiervoor was het Britse Rutherford Appleton Laboratory uit Chilton in Oxfordshire.
De satelliet
IRAS was een veel grotere satelliet dan ANS, de eerste Nederlandse satelliet. In 1983 was het zelfs de grootste satelliet die tot op dat moment in Europa was gebouwd. Bij de lancering woog IRAS 1083 kilogram, had een hoogte van 3,86 meter en een breedte van 2,16 meter met dichtgeklapte zonnepanelen. IRAS bestond voornamelijk uit twee grote onderdelen, de infraroodtelescoop en het door Nederland geleverde ruimtevoertuig (“spacecraft”), inclusief de zonnepanelen. Met een gewicht van ruim 800 kilogram vormde de telescoop het grootste gedeelte van de satelliet. De zonnepanelen leverden totaal 500 watt elektrisch vermogen waarvan 250 watt continu nodig was. Het overschot werd opgeslagen in een nikkel-cadmium accu, die aan de buitenzijde van het ruimtevoertuig was bevestigd. Het ruimtevoertuig bevatte alle apparatuur ten behoeve van de standregeling, registratie van de astronomische waarnemingen en de communicatie met de Aarde. Vrijwel alle taken van het ruimtevoertuig werden aangestuurd door twee boordcomputers die vanaf de grond opnieuw geprogrammeerd konden worden.De belangrijkste taak van het standregelingssysteem was ervoor zorg te dragen dat de telescoop nooit in de richting van de Aarde of de Zon zou kijken: blootstelling van de zeer gevoelige infrarooddetectoren aan deze hemellichamen zou onherstelbare schade aangericht hebben.
De validatie van het thermische model
Om te kunnen bepalen en testen of de temperatuurhuishouding later goed zou werken, werd een thermisch model ontwikkeld. Ik werkte in een team aan de validatie van dat thermische model. Een mock-up, een nagebouwde structuur van de spacecraft, werd volgeplakt met sensoren en theaters. Door in een vacuumkamer van ESTEC, de test faciliteit van ESA, de structuur op te warmen en af te koelen werd het thermische model gevalideerd. Zo kon de software in de volgende testen steeds nauwkeuriger ‘voorspellen’ of de satelliet wel volgens specificaties zou functioneren in de baan om de aarde. Voor mij was dit de eerst kennismaking met thermische dynamica en modelling.
Thermal vacuum test
De themal vacuum test had tot doel om te bepalen of alle apparatuur goed zou blijven functioneren onder de condities in de ruimte. In deze test werd onder andere gekeken of de apparatuur in de spacecraft zou opstarten bij extreme lage en hoge temperaturen.Daarnaast was er ook een uitgebreide test van het standregelsysteem en de software die daarvoor werd gebruikt. Ik was verantwoordelijk voor de testbekabeling, het testdraaiboek en een deel van de test zelf. Het was ook een droogoefening voor de complexe thermal balance test die later bij JPL uitgevoerd zou worden op de complete sateliet.
Thermal Balance test
Als 24 jarige engineer was ik projectleider voor de voorbereidingen en testmanager bij de elf dagen durende test. Ik rapporteerde aan Ad Vialle, de test en integratiemanager IRAS. De multiculturele en multidisciplinaire samenwerken vereiste niet alleen een goede integrale communicatie, maar ook een gedetailleerde planning van afhankelijkheden en taken. Het was de meest complexe test en het moeilijkst in voorbereiding en uitvoering. De test vond plaats in het Jet Propulsion Laboraty in Pasadena California. Er werd getest op een satelliet die enkele maanden later gelanceerd zou worden. Dus de test mocht geen invloed hebben op de operationele werking later. Er was geen ruimte voor fouten, alleen maar testresultaten. Er waren vele directe risico’s die vooraf niet getest konden worden. Denk hierbij aan beschadigingen die konden optreden tijdens de installatie in de vacuumkamer, vervuilingen op het oppervlak van de telescoop en het lekken van de cryogene-lijnen. Dan waren daar de indirecte risico’s van de testlocatie zelf, zoals de noodstroomvoorzieningen, de logistiek van continue toevoer van vloeibaar helium.
De lancering
Door de problemen die ontdekt werden tijdens de Thermal Balance Test ontstond vertraging en begon het budget zodanig te knellen dat een aantal mensen terug gingen naar Nederland. Kenmerkend voor de teamspirit was dat die mensen de lancering toch konden meemaken doordat de teamleden uit eigen middelen de tickets hebben betaald. Ik kan niet beschrijven wat er door je heen gaat als na zoveel jaren de satelliet door de bewolking uit zich verdwijnt. Voor ons, het IRAS Amerikaans Lanceerteam was de klus geklaard, voor de andere teams die de missie gingen begeleiden begon het pas. De verwerking van gegevens heeft tientallen jaren geduurd. Deze gegevens werden en worden nog steeds gebruikt bij andere missies.
Meer weten?
Lees ook het artikel over de European Remote Sensing Satelliet (ERS-1).
Over de JPL facility
De Thermische Balance Faciliteit (Thermal Balance Facility) van NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) simuleert de extreme temperaturen waaraan ruimtevaartuigen worden blootgesteld in de ruimte. Tijdens tests in deze faciliteit kunnen temperaturen variëren van zeer hoge tot extreem lage waarden om de thermische integriteit van ruimtevaartuigen en instrumenten te evalueren.
Specifieke tests in de Ten-Foot Space Simulator van JPL hebben bijvoorbeeld de binnenkant van de testkamer verwarmd tot 80°C (176°F) met behulp van een quartz lamp array. Tegelijkertijd werden de wanden en vloer van de vacuümkamer gekoeld tot temperaturen variërend van -100°C tot -179°C. Deze extreme temperatuursomstandigheden simuleren de omgeving die ruimtevaartuigen in de ruimte zullen ervaren, inclusief de intense hitte van de zon en de ijskoude temperaturen van de schaduwzijde in de ruimte [oai_citation:1,NASA Jet Propulsion Laboratory Blog | Ten-Foot Space Simulator Thermal Testing](https://www.jpl.nasa.gov/blog/2017/2/ten-foot-space-simulator-thermal-testing) [oai_citation:2,Slice of History – Ten-Foot Space Simulator Thermal Testing](https://www.jpl.nasa.gov/images/slice-of-history-ten-foot-space-simulator-thermal-testing) [oai_citation:3,Final Preparations for Diviner Thermal Balance Testing at JPL](https://www.jpl.nasa.gov/images/pia12085-final-preparations-for-diviner-thermal-balance-testing-at-jpl).
Deze testen zijn essentieel om ervoor te zorgen dat alle onderdelen van het ruimtevaartuig goed functioneren onder de verschillende thermische belastingen die ze tijdens hun missie zullen tegenkomen. Voor meer details over de faciliteiten en specifieke tests kun je de officiële JPL-website en hun publicaties raadplegen.
