Diamanten kwantummagnetometer op weg naar ruimtestation ISS

Hasselt 29 augustus - De SpaceX-rakket CRS-23 is succesvol gelanceerd naar het ruimtestation ISS. Aan boord is een unieke diamanten kwantummagnetometer van de UHasselt om het magnetische veld rond de aarde in kaart te brengen. Het studentenproject OSCAR-QUBE werd hiervoor geselecteerd binnen het Orbit Your Thesis! programma van het Europese ruimteagentschap ESA. 

“Een ongelooflijke eer voor ons als studenten. We kunnen nog steeds nauwelijks bevatten dat het toestel dat wij gebouwd hebben, nu op weg is naar de ruimte en daar tien maanden aan boord van het ISS metingen zal uitvoeren”, zegt Jaroslav Hruby, teamleider van het OSCAR-QUBE-project.

Orbit your Thesis!

De studenten van OSCAR-QUBE wonnen de Orbit Your Thesis wedstrijd van ESA. Uit 10 deelnemende Europese projecten van universiteitsstudenten werden zij als sterkste kandidaat geselecteerd om hun experiment uit te voeren aan boord van het ISS. “Het OSCAR-QUBE-project is het eerste project van het Orbit Your Thesis!-onderwijsprogramma dat naar het ISS wordt gelanceerd”, zegt Nigel Savage van het European Space Agency (ESA). “We zijn dan ook zeer opgetogen en trots om de hardware nu succesvol te zien lanceren, want het ontwerpen, bouwen en testen van hardware voor het ISS is zelfs voor de ruimtevaartindustrie een uitdaging. Het is dan ook inspirerend om te zien hoe toegewijde UHasselt-studenten het programma zo professioneel en zo snel doorlopen.”

Uiterst gevoelige metingen

De magnetometer van OSCAR-QUBE is de eerste diamantgebaseerde kwantummagnetometer gebouwd door studenten die in de ruimte metingen zal uitvoeren. Het hart van  de sensor is een synthetische diamant waarin kleine atomaire imperfecties zijn verwerkt. “De diamant heeft kwantummechanische eigenschappen waardoor deze ultragevoelige metingen kan uitvoeren”, zegt prof. dr. Milos Nesladek, hoofd van de Quantum Photonics-onderzoeksgroep IMO-IMOMEC (UHasselt/imec). Zijn groep ontwikkelde in 2015 een techniek om het signaal dat de diamant opvangt uit te lezen.

Dat uitlezen gebeurt zowel optisch als elektrisch. Bij de optische meting wordt er met een groene laser op de diamant geschenen, waarna de diamant een rood licht uitzendt (luminescentie), terwijl de diamant onderworpen wordt aan microgolven. De veranderingen in intensiteit van de rode luminescentie zijn cruciaal voor de bepaling van het magnetisch veld dat de sensor omgeeft. Men kan ook het magnetisch veld elektrisch uitlezen. Hiervoor werden in de cleanroom van onderzoekscentrum imec elektrodes en een antenne aangebracht op het diamantoppervlak. Onder invloed van het groene laserlicht en microgolven ontstaan er stroomverschillen, die elektrisch uitgelezen kunnen worden om het magnetische veld te meten. 

Lange geschiedenis

“We hebben veel ervaring opgedaan met de ontwikkeling van onze magnetometer door de jaren heen. In 2014 ontwikkelde ons team een toestel om het Noorderlicht in Zweden te kunnen bestuderen. Binnen het REXUS/BEXUS-project van ESA in 2018 vloog later een van de prototypes van onze huidige magnetometer al met een stratosferische ballon tot aan de rand van de ruimte. Nu trekken we ook echt de ruimte in om onze metingen uit te voeren. Een droom die werkelijkheid wordt”, zegt doctoraatsstudent Remy Vandebosch van OSCAR-QUBE.

Terugkeer naar aarde

Na tien maanden onderzoek aan boord van het ISS zal de magnetometer terugkeren naar de aarde. Hiervoor kon OSCAR-QUBE rekenen op financiële steun van naast UHasselt en imo-imomec ook Melexis, POM Limburg, Element Six, en SELECT SYSTEM. “Wij zijn deze sponsors ontzettend dankbaar. Hun vertrouwen in dit project is een grote steun voor ons als studententeam. Wanneer de magnetometer terug is aan UHasselt, zullen we deze een geschikte plaats geven op onze campus en hopen we studenten te inspireren om groots te denken. Want niets is onmogelijk, als je er hard voor werkt”, zegt Musa Aydogan masterstudent industriële ingenieurswetenschappen, van OSCAR-QUBE.

Aan de slag bij ESA

Twee studenten van het OSCAR-QUBE team, die afgelopen academiejaar afstudeerden aan UHasselt, zetten hun ruimtedroom alvast nog meer kracht bij. Ingenieursstudenten Jeffrey Gorissen en Sam Bammens zijn door ESA geselecteerd binnen het Young Graduate Trainee-project. De volgende twee jaar zullen zij aan de slag gaan bij het Europees Ruimteagentschap. "Dankzij dit project start ik mijn carrière in de ruimtevaartindustrie, een droom die werkelijkheid wordt.", zegt Jeffrey Gorissen.

In oktober zal OSCAR-QUBE ook deelnemen aan de studentencompetitie van het International Astronautical Congress in Dubai. Dit is het grootste evenement rond ruimtevaart wereldwijd. Aan de studentencompetitie nemen 18 teams uit de hele wereld deel. Een delegatie van OSCAR-QUBE zal in Dubai fysiek hun project presenteren.