Vidi voor Jeannette Heiligers en haar ruimtestofzuiger op zonlicht

Universitair docent Astrodynamics & Space Missions Jeannette Heiligers is een van de twee LR-onderzoekers die een Vidi-beurs ontvangen van NWO. In haar voorstel ‘SWEEP’ onderzoekt Heiligers hoe je ruimtepuin kunt opruimen met een ‘shuttlebus’ die ruimteafval oppikt en naar een plek brengt waar het opbrandt in de atmosfeer of geen overlast meer vormt. De ‘shuttlebus’ doet dit op duurzame wijze door met een flinterdunne spiegel op de stroom van zonnefotonen te ‘zeilen’.

SWEEP: varend op zonlicht ruimtepuin verwijderen

De ruimte is bezaaid met afval. Operationele satellieten die van vitaal belang zijn voor ons dagelijks leven, delen hun banen met uitgebrande rakettrappen, oude satellieten en fragmenten van ruimtevaartuigen: ruimtepuin. Er zweven meer dan 20.000 ruimtepuinobjecten groter dan 10 cm rond de aarde. Een inslag van zo'n object kan een satelliet vernietigen, of erger nog, een bemande ruimtevlucht in gevaar brengen. De ruimte moet worden opgeruimd.  

In haar onderzoeksvoorstel SWEEP komt Heiligers met een bijzondere manier om ruimtepuin actief te verwijderen: ze maakt gebruik van de duurzame voortstuwingsmogelijkheden van zonnezeilen. Een zonnezeil laat een satelliet op zonlicht varen, zoals zeilboten op de wind varen. Heiligers gaat met haar team onderzoeken hoe ze het zeil efficiënt en effectief kunnen gebruiken om naar een stuk puin te gaan, het te verwijderen, naar het volgende object te reizen en de cyclus te herhalen.

De uitdagende eerste stap naar brandstofvrije ruimtepuinverwijdering

Een van de uitdagingen is dat de voorstuwingsmogelijkheden van zonnezeilen tot nu toe voornamelijk zijn onderzocht ver weg van de aarde, in de interplanetaire ruimte. Om te bepalen of ze geschikt zijn als voortstuwingsmiddel bij het opruimen van puin rondom de aarde is nog veel onderzoek nodig. Zo zijn er op dit moment geen betrouwbare modellen om de kracht op een zonnezeil in een baan om de aarde nauwkeurig te modelleren, moet er een complex optimalisatieprobleem opgelost worden om te bepalen hoe de “ruimtestofzuiger” zich efficiënt tussen ruimtepuinobjecten kan bewegen, en moet er een antwoord gezocht worden voor een nooit eerder opgelost handelsreizigersprobleem om te bepalen welke brokstukken in welke volgorde moeten worden verwijderd.

Met de Vidi-subsidie kunnen Jeannette Heiligers en haar teamleden een nieuw krachtenmodel voor zonnezeilen afleiden, als eersten het optimalisatieprobleem oplossen en met behulp van machine-learning het handelsreizigersprobleem oplossen. Dit doen ze onder andere met behulp van vluchtgegevens van NASA's ACS3 zonnezeilmissie. De onderzoeksresultaten zullen worden gebruikt binnen een groot consortium van ruimtevaartorganisaties (ESA, NASA, DLR), bedrijven (ISISpace) en academische spelers (o.a. Embry-Riddle, Polimi). Dit consortium zal de resultaten gebruiken om de benodigde technische ontwikkeling te definiëren en een technologiedemonstratiemissie voor te stellen om hiermee de eerste stap te zetten naar brandstofvrije ruimtepuinverwijdering.

NWO-Talentprogramma

In totaal kent NWO acht Vidi-subsidies toe aan onderzoekers van de TU Delft. De Vidi is gericht op ervaren onderzoekers die na hun promotie al een aantal jaren succesvol onderzoek hebben verricht. Vidi maakt samen met de Veni- en Vici-beurzen deel uit van het NWO-Talentprogramma. Lees meer over het talentprogramma en de toekenningen op de website van NWO.  

Meer informatie

Dr. Jeannette Heiligers, universitair docent Astrodynamics & Space Missions. Contact.

Lees het TU Delft persbericht over alle Vidi-ontvangers.