De Artemis-missies van NASA markeren de terugkeer van de mens naar de maan en vormen tegelijk de opstap naar langdurige aanwezigheid in het cislunaire gebied en uiteindelijk naar Mars. Binnen dit grootschalige internationale programma speelt niet alleen bemande ruimtevaart een rol, maar ook een snel groeiend ecosysteem van kleine, hooggespecialiseerde satellieten die als technologische en wetenschappelijke verkenners fungeren. Een van de meest opvallende Europese bijdragen in dit kader is de Duitse CubeSat TACHELES, die als secundaire lading zal meereizen tijdens de Artemis II-missie. Hoewel TACHELES qua afmetingen en massa bescheiden is, is de missie-inhoud ambitieus: het in kaart brengen van de effecten van ruimtestraling op elektronische systemen die bedoeld zijn voor toekomstige maanrovers en robotplatforms.
CubeSat
TACHELES is een 12U CubeSat, een satellietklasse die is gebaseerd op gestandaardiseerde modules van 10 × 10 × 10 centimeter per “unit”. In de 12U-configuratie resulteert dit in een satelliet met afmetingen van ongeveer 20 × 20 × 30 centimeter en een maximale massa van circa 20 tot 25 kilogram, afhankelijk van de exacte configuratie en de eisen van de lanceerinfrastructuur. In vergelijking met traditionele wetenschappelijke satellieten is dit klein, maar binnen de CubeSat-wereld biedt 12U voldoende volume en energiecapaciteit om complexe experimenten uit te voeren. De keuze voor dit formaat weerspiegelt een bredere trend in de ruimtevaart: het inzetten van compacte, relatief goedkope platforms om zeer gerichte technologische vragen te beantwoorden, zonder de hoge kosten en lange ontwikkeltijden van klassieke missies. De Artemis II-missie, gepland voor februari of maart 2026, is de eerste bemande vlucht van NASA’s Space Launch System (SLS) en Orion-ruimtevaartuig rond de maan. Het primaire doel van de missie is het testen van alle systemen die nodig zijn voor bemande maanmissies, waaronder levensondersteuning, voortstuwing, navigatie en terugkeer naar de aarde. Tegelijkertijd biedt de missie een unieke kans om kleine satellieten mee te nemen die kunnen profiteren van het krachtige SLS-lanceersysteem en van een baan die verder reikt dan de lage aardbaan. TACHELES zal, net als enkele andere internationale CubeSats, worden losgelaten nadat Orion zijn eigen traject heeft vervolgd. De CubeSat komt vervolgens in een hoge, elliptische baan om de aarde terecht, met een apogeum dat ver boven de lage aardbaan ligt en diep de Van Allen-stralingsgordels doorkruist. Juist deze baan maakt TACHELES wetenschappelijk en technologisch zo interessant.
Het testen van elektronische experimentenborden in de ruimte
De kern van de TACHELES-missie is het bestuderen van stralingseffecten op elektronische systemen die bedoeld zijn voor gebruik op de maan en in 'deep space'. In de lage aardbaan worden satellieten grotendeels beschermd door het aardmagnetisch veld, maar daarbuiten neemt de blootstelling aan hoogenergetische protonen, elektronen en zware ionen sterk toe. Deze deeltjes kunnen in micro-elektronica zogeheten single-event effects veroorzaken: tijdelijke of permanente storingen zoals bitflips, latch-ups of zelfs onherstelbare schade aan componenten. Voor bemande missies en autonome robots op de maan is het van cruciaal belang dat elektronische systemen voorspelbaar en betrouwbaar blijven functioneren, ook onder langdurige blootstelling aan deze omstandigheden. TACHELES is ontwikkeld om precies deze problematiek empirisch te onderzoeken. De satelliet draagt meerdere elektronische experimentborden die gebaseerd zijn op de besturingselektronica van het HiveR-roverplatform, een modulair maanroverconcept van het Duitse bedrijf NEUROSPACE. Door deze elektronica in de ruimte te brengen en gedurende de missie continu te monitoren, kan nauwkeurig worden vastgesteld hoe vaak en onder welke omstandigheden storingen optreden. Uniek aan TACHELES is dat niet alleen standaardconfiguraties worden getest, maar ook varianten met extra afscherming en verschillende redundantie-strategieën. Dit maakt het mogelijk om directe vergelijkingen te maken tussen beschermde en onbeschermde systemen en zo concrete ontwerpkeuzes voor toekomstige missies te onderbouwen met meetdata in plaats van uitsluitend met simulaties en laboratoriumtests.
Duitse innovatie en know-how
De ontwikkeling van TACHELES is in handen van NEUROSPACE GmbH, een in Berlijn gevestigd ruimtevaart- en roboticatechnologiebedrijf dat zich richt op innovatieve oplossingen voor maan- en deep-space-toepassingen. Het project is tot stand gekomen in nauwe samenwerking met het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), dat fungeert als officiële Duitse partner van NASA binnen het Artemis-programma. De financiering wordt ondersteund door het Duitse federale ministerie voor Economische Zaken en Klimaatbescherming, wat onderstreept dat TACHELES niet alleen een technologisch experiment is, maar ook een strategische investering in de toekomstige positie van Duitsland binnen de internationale ruimtevaart. Naast NEUROSPACE en DLR zijn diverse andere Duitse en Europese bedrijven en instellingen betrokken bij de ontwikkeling en integratie van de CubeSat. Zij leveren subsystemen voor energievoorziening, communicatie, structuur en thermische controle. Het resultaat is een platform dat voldoet aan de strenge veiligheidseisen die gelden voor secundaire payloads op een bemande missie. Dit aspect is van groot belang: omdat Artemis II astronauten aan boord heeft, moeten alle meereizende satellieten aantoonbaar veilig zijn en mogen zij op geen enkel moment een risico vormen voor het primaire ruimtevaartuig.
Anomalieën in de elektronica detecteren
Technisch gezien beschikt TACHELES over een klassiek CubeSat-architectuur met enkele bijzondere accenten. De energievoorziening wordt verzorgd door uitklapbare zonnepanelen die voldoende vermogen leveren om de experimenten continu te laten draaien en gegevens op te slaan. Communicatie met de aarde verloopt via een S-band- of vergelijkbaar radiosysteem, waarmee telemetrie en meetgegevens worden doorgestuurd naar grondstations in Europa. Aan boord bevindt zich een dataverwerkingssysteem dat speciaal is ontworpen om anomalieën in de elektronica te detecteren, te loggen en te correleren met de gemeten stralingsomgeving. Dit betekent dat niet alleen wordt geregistreerd dát er een storing optreedt, maar ook onder welke omstandigheden, met welke intensiteit van deeltjesstraling en bij welke systeemconfiguratie. De stralingsmetingen zelf worden uitgevoerd met dedicated sensoren die de flux en energie van geladen deeltjes registreren. Door deze gegevens te combineren met de prestaties van de elektronische testborden ontstaat een gedetailleerd beeld van de relatie tussen omgeving en systeemgedrag. Deze aanpak is bijzonder waardevol omdat veel bestaande stralingsmodellen zijn gebaseerd op theoretische aannames of op data uit lage aardbaan, die niet één op één toepasbaar zijn op maan- en deep-space-missies. TACHELES levert daarmee een brug tussen model en realiteit.
Kleine satelliet met een belangrijke missie
De verwachte operationele fase van TACHELES begint kort na het loslaten van de CubeSat vanuit de SLS-adapter. In de eerste dagen worden alle systemen geactiveerd en gecontroleerd, waarna de experimenten gedurende meerdere passages door de stralingsgordels worden uitgevoerd. Afhankelijk van de baanstabiliteit en de gezondheid van de satelliet kan de missie weken tot zelfs maanden duren. Hoewel TACHELES geen primaire voortstuwing heeft om grote baanwijzigingen uit te voeren, is het platform ontworpen om zo lang mogelijk bruikbare data te blijven leveren, totdat de baan op natuurlijke wijze vervalt of de systemen het einde van hun operationele levensduur bereiken. De betekenis van TACHELES reikt verder dan de specifieke missieparameters. Voor Duitsland en Europa is de CubeSat een demonstratie van het vermogen om met relatief kleine teams en beperkte middelen technologie te ontwikkelen die direct relevant is voor grootschalige internationale programma’s. In plaats van uitsluitend componenten te leveren aan grotere missies, toont TACHELES aan dat Europese partijen ook complete, autonome missies kunnen ontwerpen en uitvoeren die waardevolle data genereren voor de hele ruimtevaartgemeenschap. Voor NASA en andere partners biedt dit toegang tot aanvullende expertise en meetresultaten die anders alleen tegen aanzienlijk hogere kosten beschikbaar zouden zijn.
