Vanavond lanceert de Europese ruimtevaartorganisatie ESA de Aeolus-satelliet. Deze gaat voor het eerst vanuit de ruimte windsnelheden op aarde meten.

Doel van de missie is om beter zicht te krijgen op windpatronen op aarde, vanaf het aardoppervlak tot op 30 km hoogte. Anders dan bij meetstations op aarde of windmetingen met ballonnen kan Aeolus vanaf zijn baan op 320 km van de aarde windpatronen op globale schaal in kaart brengen. ESA wil met het apparaat inzicht krijgen in weerpatronen, en daarmee betere voorspellingen doen.

De lancering met een Vegaraket vanaf de basis in Kourou (Frans Guyana) was oorspronkelijk voor gisteren gepland, maar moest vanwege de harde wind een dag worden uitgesteld. De lanceertijd staat nu gepland op 23.30 Nederlandse tijd.
 

Technische complicaties

Aeolus scant met laserpulsen de atmosfeer.


Om windsnelheden te meten gebruikt de door Airbus gebouwde Aeolus een speciaal ontwikkelde Doppler wind lidar, die met behulp van laserpulsen kan vaststellen op welke hoogte en met welke snelheid winden waaien (zie voor meer uitleg het kader onderaan dit artikel).

Het is voor het eerst dat deze methode wordt toegepast om vanuit de ruimte windsnelheden te meten. Dat verklaart waarom de ontwikkeling van de apparatuur nogal wat technische complicaties had. Zo moeten er lasers zijn die 50 keer per seconde een ultraviolette puls van 10 MW kunnen leveren.
 

Het lasersysteem van Aeolos. Foto Airbus Defence and Space.


Vervolgens bleek bij testen dat het vacuüm waarin het systeem in de ruimte opereert roet in het eten gooide. Door het laserlicht bleken spiegels en lenzen heel snel te vervuilen. Het lasersystem bevat namelijk plastics die in vacuüm ontgassen. In ultraviolet licht worden die gassen omgezet tot vervuiling, roetachtige aanslag van de optische apparatuur. De ontwikkelaars testten tal van coatings die dit probleem niet zouden hebben. Uiteindelijk werd de oplossing gevonden door een beetje zuurstof in het systeem te brengen, zodat de gassen onschadelijk worden en de vervuiling niet ontstaat.
 

Vervuiling op een lens tijdens een vacuumtest.


Het is de bedoeling dat Aeolus drie jaar lang continu wind gaat meten.

 


Doppler wind lidar

Een lidar is een radar die gebruik maakt van laserpulsen om een meting te doen. Die laserpulsen weerkaatsen op de luchtdeeltjes, stofdeeltjes en waterdruppels in de atmosfeer, en die reflecties worden met de telescoop van de lidar gemeten. Uit de tijd die een puls erover doet om terug te kaatsen naar de telescoop is de afstand van de deeltjes en druppels te bepalen.

Wanneer die deeltjes en druppels van of naar de satelliet bewegen, verandert de frequentie van de uitgezonden laserpuls, afhankelijk van de snelheid waarmee die deeltjes en druppels bewegen (het zogenoemde Doppler-effect). Daarmee zijn de verticale windsnelheden te bepalen. De lidar staat 35° uit het lood, zodat hij zowel verticale windsnelheden als windsnelheden in de oost-westrichting kan meten.

Het lasersysteem maakt pulsen met ultraviolet licht van 355 nm, niet zichtbaar voor het menselijk oog. Die frequentie is gekozen omdat die het beste door luchtdeeltjes wordt weerkaatst.

Het teruggekaatste licht wordt opgevangen met een telescoop van 1,5 m doorsnede die het opgevangen licht doorstuurt naar een gevoelige ontvanger.

De verzamelde data worden vervolgens naar aardstations in Noorwegen en op Antarctica gestuurd en vervolgens in het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts geanalyseerd. Het Nederlandse KNMI is ook bij de dataverwerking van Aeolus betrokken.

Beeldmateriaal: ESA.