Begin februari maakte het Nederlandse instrument SPEX-airborne zijn eerste twee testvluchten met een voormalig spionagevliegtuig  van NASA. Snel daarna, op 5 februari, volgde de eerste echte wetenschappelijke vlucht waarbij kleine deeltjes in de aardatmosfeer in kaart werden gebracht. Inmiddels heeft SPEX-airborne al meer dan vijf vluchturen met goed gevolg doorstaan.

SPEX-airborne meet het zonlicht dat is verstrooid door stof- en andere kleine deeltjes in de atmosfeer,  de zogenaamde aerosolen. Het instrument kan deze deeltjes herkennen aan de hand van hun optische en microfysische eigenschappen, door de graad van polarisatie (de mate waarin het licht een voorkeursrichting heeft) onder verschillende hoeken te meten. Aerosolen hebben veel impact op de luchtkwaliteit en het klimaat. Met behulp van de SPEX-technologie kunnen we veel tot nu toe onbeantwoorde vragen over de impact van aerosolen op klimaat en luchtkwaliteit een stukje dichter bij een oplossing brengen.

Meten vanaf 21 km hoogte
De SPEX-technologie is ontworpen voor aerosolenonderzoek vanuit de ruimte. Een prototype – SPEX-airborne – is omgebouwd om op 21 kilometer hoogte aan boord van het onderzoeksvliegtuig ER-2 van NASA te kunnen vliegen. Het is de eerste keer dat een Nederlands instrument op de ER-2 meevliegt.

SRON-onderzoeker Otto Hasekamp, die de wetenschappelijke studies leidt die met de data van SPEX-airborne gedaan zullen worden: “Wij werken al heel lang samen met onderzoekers van NASA op het gebied van aerosolen, wolken en hun onderlinge interacties. Uit die samenwerking ontstond het plan om het SPEX-prototype op het NASA-vliegtuig te zetten voor een serie meetcampagnes. Het ER-2-toestel is een voormalig spionagevliegtuig en vliegt zo hoog dat bijna de hele atmosfeer onder je ligt. Bijna net zoals op een satelliet.”

Nederlands stempel
De SPEX-technologie en de optische module van het prototype zijn gezamenlijk ontwikkeld door SRON, Nederlandse universiteiten, instituten en industrie. Een team van SRON-engineers heeft het prototype de afgelopen maanden geschikt gemaakt voor vliegen op grote hoogte,  d.w.z. bestand tegen de barre omstandigheden die op 21 km hoogte heersen. Op die hoogte is het zo koud als in de Antarctische winter en de druk is daar vergelijkbaar met vacuüm. SPEX-airborne staat via kleine kijkgaten in direct contact met deze buitenlucht, omdat een venster het binnenvallende licht zou verstoren. 

Hasekamp: “SRON heeft het complete airborne-systeem ontworpen en bijna alle onderdelen ook zelf gemaakt. Het instrument is bovendien door onze instrumentwetenschappers gekalibreerd en onze wetenschappers voeren straks de analyse van de data uit. Daarmee heeft de hele cyclus een SRON-stempel.”

Van airborne naar space
De nauwkeurigheid van het instrument zorgt ervoor dat wetenschappers verschillende soorten aerosolen, bijvoorbeeld woestijnstof, sulfaat en roet, van elkaar kunnen onderscheiden. Bovendien kun je zo bepalen of de aerosolen vooral straling terugkaatsen (afkoelend effect) of ook absorberen (opwarmend effect). 

Hasekamp: “Dat is zeer belangrijke informatie om het effect van aerosolen op het klimaat te begrijpen. Door de metingen van SPEX-airborne te combineren met metingen van andere instrumenten op de ER-2, komen we ook meer te weten over het effect van aerosolen op wolkenvorming. De resultaten van SPEX-airborne geven ons bovendien veel nuttige informatie voor toekomstige aerosol-ruimtemissies. De SPEX-airborne-missie is hopelijk een generale repetitie voor toekomstige aardobservatiemissies, zoals PACE, die o.a. tot doel heeft vanuit de ruimte soortgelijke metingen te gaan verrichten.”