Precisiebeurs geeft Big Science projecten een podium
Zo’n 4 tot 500 studenten van Nederlandse wo, hbo en mbo onderwijsinstellingen ontwikkelen én bouwen momenteel een satelliet met röntgencamera voor onderzoek in de ruimte: de NEBULA-Xplorer. De studenten worden hierbij ondersteund door een aantal Nederlandse ruimtevaartbedrijven en -organisaties. “De ervaring die de studenten in dit project opdoen, maakt hen na hun studie interessanter voor Nederlandse ruimtevaartbedrijven”, zegt Martin Grimm van SRON over dit Big Science project dat op de Precisiebeurs gepresenteerd wordt. Het project is een voorbeeld hoe kennis vanuit deze projecten doorsijpelt naar de Nederlandse precisie-industrie.
Samen met veertien Nederlandse onderwijsinstellingen en partners zoals NLR, Technolution, Airbus en VDL ETG is SRON (Organisatie voor Ruimteonderzoek Nederland) een uniek project gestart. Binnen het NEBULA-Xplorer project gaan de komende jaren enkele honderden studenten een complete satelliet met een röntgencamera ontwikkelen en bouwen.
Studenten van Nederlandse onderwijsinstellingen ontwikkelen en bouwen NEBULA-Xplorer
Lancering in 2029 of 2030
Als alles volgens plan verloopt, zal de satelliet eind 2029 of begin 2030 worden gelanceerd om onderzoek te doen in de ruimte, zodat wetenschappers beter kunnen begrijpen hoe een zwart gat materiaal steelt van een ster in een baan om de aarde. Wekenlang zal de NEBULA-Xplorer naar hetzelfde object kijken, iets wat in het verleden bijna onmogelijk was met de bestaande röntgenobservatoria in de ruimte. “De wetenschappelijke data die we hieruit verzamelen, is de kers op de taart”, zegt Martin Grim, Manager Electronic Engineering bij SRON. Tijdens de Precisiebeurs (12 en 13 november in de Brabanthallen in Den Bosch) geeft hij een lezing over deze NEBULA-Xplorer missie.
Van CNC-frezen naar wetenschap
Bijzonder aan het project is dat studenten van verschillende Nederlandse onderwijsinstellingen bezig zijn met het ontwikkelen, bouwen van de satelliet en zelfs het onderzoek doen. “Samen met alle projectpartners coachen we de studenten, maar die studenten gaan de satelliet bouwen met de röntgencamera”, zegt Martin Grim. Het gaat niet alleen om studenten van Nederlandse universiteiten, maar ook om hbo’s en mbo-opleidingen, zoals de Leidse Instrumentmaker School (LIS). “In Nederland leiden we hele slimme studenten op voor lucht- en ruimtevaarttechniek, maar voor de onderwijsinstellingen is het lastig om ze alle ins en outs van de ruimte te leren voor een echte missie. De ervaring die ze in dit project opdoen, zal hen na hun studie interessanter maken voor Nederlandse ruimtevaartbedrijven. Ze kennen dan de specifieke aspecten van het werken in de ruimte. Ruimtevaartorganisaties hebben moeite met het vinden van de juiste mensen met de juiste kennis en vaardigheden. Door deel te nemen aan ons project bouwen de studenten een voorsprong op wanneer en wanneer ze later aan de slag gaan.” Martin Grim is ervan overtuigd dat er ook buiten de ruimtevaartindustrie vraag naar zal zijn.
Polijsttechnologie ontwikkelen
In de ruimtevaartindustrie zijn de specificaties anders dan wat in de industrie gebruikelijk is, zelfs in de precisie-industrie. De spiegels die in de Einstein Telescope worden gebruikt, moeten een vlakheid hebben van twee nanometer RMS en een micro-oppervlakteruwheid van beter dan 0,1 nanometer. Cosine innovations, een Nederlands bedrijf in de lucht- en ruimtevaartindustrie dat gespecialiseerd is in optica, ontwikkelt een Ion Beam Figuring polijst IBF-technologie die tot nu toe werd gebruikt voor het bewerken van de oppervlakken van wafers. “De spiegel voor de Einstein Telescope wordt gemaakt van silicium, heeft een diameter van 450 mm en een massa van ongeveer 210 kilogram”, zegt dr. Boris Landgraf, Business Developer bij cosine. De IBF-technologie van Cosine maakt gebruik van ionen die op het oppervlak worden versneld om zeer gecontroleerd materiaal te verwijderen. Hoe langer de straal op één plek wordt gefocusseerd, hoe meer materiaal er wordt verwijderd. Of deze polijsttechnologie voldoende is voor de Einstein Telescope, onderzoeken de cosinusmedewerkers nog. Boris Landgraf: “De consortiumpartners TNO en SRON doen onderzoek naar andere polijsttechnologieën, Magneto reologische afwerking en nat-chemisch etsen. Misschien moeten we in de toekomst een combinatie van de technieken gebruiken.”
Studenten Leidse instrumentmaker School gaan mallen voor spiegels frezen
Andere toepassingen
De technologie die in de ruimtevaart wordt gebruikt, gaat vaak een stap verder dan wat je in een gemiddeld precisiebedrijf ziet. De studenten die de NEBULA-Xplorer-satelliet bouwen, gebruiken een speciaal proces voor de spiegels dat momenteel alleen bij NASA wordt gebruikt. “Maar bij NASA dreigt het te verdwijnen door de bezuinigingen. Dan zijn wij de enigen ter wereld die deze technologie gebruiken”, zegt Martin Grim. Daarvoor moeten studenten, bijvoorbeeld uit het LiS, licht conische mallen frezen waaromheen een dunne aluminium strip wordt gevormd in precies de juiste vorm, met een nauwkeurigheid van micro tot nanometer. De spiegels worden vervolgens in een aantal stappen gevormd. “Studenten van universiteiten ontwerpen de spiegels, die van hogescholen de productielijn samen met studenten van het LiS”, zegt Grim. Andere studenten onderzoeken momenteel of deze spiegels ook in andere toepassingen kunnen worden gebruikt, zoals medisch onderzoek. “Of misschien wel bij ASML?”
Cosine ontwikkelt polijsttechnologie die ook elders inzetbaar is
Massaproductie voor satelliet
De 65 medewerkers van cosine in Sassenheim doen niet alleen onderzoek voor de Einstein Telescope, maar werken ook aan de Silicon Pore Optics (SPO) röntgenspiegels voor de ruimtetelescoop NewAthena. Dit is een project van ESA (European Space Agency). De spiegel is een lichtgewicht constructie met een diameter van 2500 mm. Uiteindelijk moeten hiervoor tot wel 160.000 rechthoekige siliciumplaten worden geproduceerd. “We ontwikkelen hiervoor een geautomatiseerde lijn, met robots”, zegt Boris Landgraf. Hij studeerde halfgeleiderfysica in Göttingen en Hamburg, maar werkt nu als Business Developer bij cosine. “Wat we hier ontwikkelen, kun je ook toepassen in andere industrieën, bijvoorbeeld in de medische industrie, semicon- of kernfusiereactoren.”
Kennis voor de precisie-industrie
Op deze manier komt de kennis die in de ruimtevaartprojecten wordt ontwikkeld uiteindelijk terecht in de Nederlandse precisie-industrie, om wellicht in hele andere sectoren te worden toegepast. “De precisie-industrie kan hiervan profiteren”, zegt Boris Landgraf. Netwerken zoals bij de evenementen van Big Science of de Precisiebeurs sluiten hierop aan, daar worden de contacten gelegd. Dit biedt ook kansen voor kleinere en middelgrote bedrijven. De grootste uitdaging is de nauwkeurigheid van de nanometer. Hiervoor heb je zowel de kennis als de juiste mensen nodig. “Of je nanometer nauwkeurig wilt positioneren met een product van meters lang of op atomair niveau, maakt nogal een verschil. Je moet dus precies weten welk product je gaat ontwikkelen en waarvoor en wat het einddoel is.”
Financiering vinden
Voor Martin Grim van SRON is de grootste uitdaging op dit moment niet zozeer de technologie, maar het vinden van voldoende financiering voor de NEBULA-Xplorer. Tot nu toe komt het geld vooral van de Nederlandse overheid en uit subsidies voor wetenschappelijk onderzoek. Hij zou graag zien dat het bedrijfsleven het project nog meer steunt, bijvoorbeeld door studenten een deel van het werk in het bedrijf te laten doen. “Dat is een dik sollicitatiegesprek van zes maanden. Dan weet je wat de studenten kunnen.”
Op de eerste dag van de Precisiebeurs organiseert SRON een aantal lezingen waarin Big Science projecten in Nederland worden toegelicht. De focus ligt dit jaar op de ruimtevaartindustrie, wat aansluit bij de Aerospace & Space focus van de tentoonstelling. Martin Grimm presenteert met de NEBULA Xplorer-satelliet Boris Landgraf het werk dat cosinus doet voor de NewAthena-ruimtetelescoop en de Einstein Telescope. Meer informatie over deze lezingen en de Precisiebeurs (12 en 13 november in de Brabanthallen in Den Bosch) is hier te vinden.
