Meer dan 6 miljoen kilogram ruimtepuin cirkelt met loeiharde snelheid rond de aarde en is een gevaar voor de werking van satellieten en daarmee onder meer ons dataverkeer. Mireia Leon Dasi ontwikkelde een revolutionaire simulatiemethode om botsingen met ruimte-afval heel precies te voorspellen en daardoor te voorkomen. Het leverde haar de titel Best Graduate 2022 van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek op. Met de NWO-subsidie die haar start-up ontving, ontwikkelt ze haar idee nu door voor gebruik in de praktijk.
In de ruimte vliegt heel wat ruimteschroot rond. Van afgedankte satellieten of satellietonderdelen, tot boutjes, veertjes en hele kleine deeltjes zoals verfschilfertjes. Dat schroot, meestal debris genoemd, is een groot probleem, legt Mireia Leon Dasi uit. ‘Debris verplaatst zich met een enorme snelheid en kan, als het komt tot een botsing, enorm veel schade toebrengen aan actieve satellieten en ruimtestations. Dat geldt zelfs als het debris bestaat uit een minuscuul deeltje.’ Bijkomend probleem is dat de hoeveelheid debris bij elke botsing toeneemt. ‘Bij elke botsing met bijvoorbeeld een satelliet ontstaan duizenden fragmenten die op hun beurt als dodelijke projectielen door de ruimte vliegen. Er ontstaat dan dus een sneeuwbaleffect van botsingen (het Kessler-effect), met als gevolg dat er op den duur zoveel ruimteafval is, dat het helemaal niet meer mogelijk is om satellieten en ruimtestations te laten werken in de ruimte. Het uitwijken voor ruimteafval is dan niet meer mogelijk. De gevolgen daarvan voor het leven zoals we dat nu kennen zijn enorm. Satellieten verbinden ons letterlijk met de rest van de wereld. Zonder satellieten is data- en telecomverkeer bijvoorbeeld niet mogelijk. Daarnaast worden satellieten onder meer gebruikt om het weer te kunnen voorspellen en om inzicht te krijgen in de ontwikkeling van de klimaatverandering.’
Te veel aannames
Mireia onderzocht hoe je botsingen met debris beter kunt voorspellen. Ze legt uit waarom dat nodig is: ‘Er zijn momenteel twee soorten benaderingen. Enerzijds zijn er simulaties die heel betrouwbaar zijn, maar waarbij de berekeningen te lang duren. Die zijn niet geschikt om snel naderende botsingen te voorkomen. Anderzijds zijn er methoden die snel zijn, maar minder betrouwbaar. Daarmee kun je niet goed bepalen wat het trefmoment van een botsing is. Daarnaast doen de huidige methoden de aanname dat debris altijd de vorm van een sfeer (een boloppervlak) heeft. Dat is in werkelijkheid zeker niet altijd zo, terwijl de vorm van botsende objecten grote invloed heeft op bijvoorbeeld de mate van waarschijnlijkheid van de botsing.’
Veel preciezer
Mireia ontwikkelde een nieuwe hybride-methode die de wiskundige modellen combineert. Haar methode is snel én 70 procent betrouwbaarder dan bestaande methodes. Dat komt onder meer doordat haar methode niet uitgaat van aannames. In de methode is bijvoorbeeld geïntegreerd dat debris meerdere vormen kan hebben en dat de snelheid waarmee debris zich verplaatst niet altijd lineair is. Bovendien verkleinde ze de rekentijd en -kosten aanzienlijk, doordat in haar methode een deel van de berekeningen slechts één keer uitgevoerd hoeft te worden.’
Zoektocht
Mireia vertelt dat het een flinke zoektocht was om tot het nieuwe model te komen. ‘Ik heb van alles uitgeprobeerd om tot een beter algoritme te komen, zelfs ideeën die op het eerste gezicht een beetje lachwekkend waren. Uiteindelijk bleek zo’n lachwekkend idee, mijn “plan D”, te werken.’ Het vroeg al met al flink wat doorzettingsvermogen. ‘Elk mini-foutje dat je maakt zorgt er direct voor dat het model niet werkt. Dat geeft best veel stress. Daar moet je tegen kunnen. Je moet niet te snel opgeven en ondanks alle tegenslagen positief blijven.’
Economisch en maatschappelijk relevant
Haar harde werken leverde haar een cum laude master-titel op (ze slaagde met een 9,5) en de titel Best Graduate 2022 van de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek. De examencommissie is lovend over Mireia en haar werk. Haar afstudeerbegeleider, universitair hoofddocent Erwin Mooij, noemt Mireia een uitzonderlijk goede student. ‘Tijdens haar master aan de TU Delft behoorde ze tot de beste 2 tot 3 procent van haar klas en het staat buiten kijf dat de methode die Mireia ontwikkelde zowel economisch als maatschappelijk relevant is. Bijzonder is ook dat ze al tijdens haar stage bij ESA in Madrid een publicatie kreeg in het internationale wetenschappelijke tijdschrift Astronomy and Astrophysics als eerste auteur.’
Start-up
Mireia is dankbaar en blij met het oordeel van de examencommissie en met de publicatie. ‘Ik wordt steeds vaker ge-quote, heel bijzonder. En de vragen en opmerkingen van de examencommissie komen me nu goed van pas.’ De start-up Ecosmic waarvan ze Chief Technical Officer is, ontwikkelt Mireia’s methode momenteel namelijk door, zodat ze hem in de markt kunnen zetten. Ze ontvingen daarvoor een NWO-subsidie van maar liefst € 40.000. ‘We ontwikkelen hardware en software en we verwachten over ongeveer een half jaar te starten met het testen van de hardware. De software is al eerder gereed.’ Zelf heeft ze de rol van supervisor. ‘We hebben iemand aangenomen die fulltime aan de slag gaat met de ontwikkeling van de producten.’ Natuurlijk had ze het leuk gevonden hierin een grotere rol te spelen, maar ze werd al voor haar afstuderen benaderd door het Observatoire de Paris om hier haar promotieonderzoek uit te voeren. Het Observatoire de Paris is de belangrijkste sterrenwacht van Frankrijk en een van de grootste centra voor astronomie in de wereld. ‘We werken aan de voorbereiding op de missie naar Mercurius. Mijn onderzoek daarvoor combineert planetaire wetenschappen met machine learning (kunstmatige intelligentie). Opnieuw enorm uitdagend.’
We werken aan de voorbereiding op de missie naar Mercurius. Mijn onderzoek daarvoor combineert planetaire wetenschappen met machine learning (kunstmatige intelligentie).
Mireia Leon Dasi
Best Graduate 2022 van de Faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek
Betere aarde
Is dit het pad wat ze altijd voor ogen had? ‘Als kind wilde ik graag uitvinder worden. Ik ben altijd al gek geweest op gadgets. Daarnaast kreeg ik van mijn ouders – beiden universitair Economie-docent in Valencia – de liefde voor reizen en de natuur mee. Door hen groeide bovendien het besef dat we goed voor onze omgeving moeten zorgen, omdat er anders straks geen aarde meer is. Met mijn thesis-onderzoek en start-up draag ik hopelijk een steentje bij aan een betere planeet.’
