Belgische satelliet Proba-V fotografeert voor het laatst de hele wereld

Op 30 juni stopt de Belgische satelliet PROBA-V met het fotograferen van de aarde. Daarmee komt een Belgische ruimtevaartmissie ten einde. Maar de expertise blijft aan boord en effent het pad voor toekomstige plannen.

Zeven jaar lang, langer dan gepland, bracht PROBA-V de aarde dagelijks in beeld. De data uit die missie wordt verwerkt bij VITO in Mol. Het gevolg van een Belgisch-Franse samenwerking die nu verder loopt via de Europese ruimtevaartorganisatie (ESA).

Maar wat deed PROBA-V nu precies? Wat gebeurt er na 30 juni met de Belgische kunstmaan? En wat gebeurt er met de dataverwerking in België? Data News spreekt met Dennis Clarijs, projectmanager en operations manager van het grondsegment van de Proba-V-missie. De verwerking van de data zeg maar. En met Joost Vandenabeele van de dienst ruimtevaart bij het Belgisch wetenschapsbeleid (Belspo). Waar hij verantwoordelijk is voor de nationale programma’s op gebied van aardobservatie.

Het verhaal van PROBA-V begint bij zijn Franse voorganger SPOT. Hoe komt de verwerking van die data in Mol terecht?

JOOST VANDENABEELE: “België had een samenwerking met Frankrijk waaruit de SPOT-satellieten (Satellite Pour l’Observation de la Terre, nvdr) zijn gegroeid. Een van de eerste Europese satellieten rond de Europese landbouwmonitoring. België droeg bij aan dat project en in ruil is er in 1998 een groot dataverwerkingscentrum voor de gegevens van de camerabeelden van SPOT Vegetation ingeplant bij VITO.”

“Zij hebben dat jarenlang gedaan, maar op het einde van de missie was er minderinteresse vanuit Frankrijk om die reeks van satellietbeelden verder te zetten en daardoor heeft België een oplossing gezocht om dat te kunnen verderzetten, ook omdat er intussen klanten waren voor die beelden en gegevens.”

Wat voor beelden zijn dat?

DENNIS CLARIJS: “We leveren al twintig jaar dagelijks en van de hele wereld beelden aan, specifiek met een focus op landbouw, klimaat en vegetatie in de breedste zin van het woord. Eerst met de SPOT Vegetation satellieten die in 2013 en 2014 zijn gestopt. Nadien met PROBA-V, die op 30 juni wordt stopgezet en nadien met de Europese Sentinel-3 satellieten.”

“Idealiter vliegen we tussen 10 uur en 11 uur lokale tijd over omdat je dan de meest kwaliteitsvolle beelden krijgt.”

Maar die beelden komen binnenkort niet langer van PROBA-V maar van een opvolger. Is de huidige satelliet te oud geworden?

VANDENABEELE: “Helemaal niet. Optisch is er geen enkele degradatie, ook niet bij de zonnepanelen. Technisch werkt alles nog perfect, maar de satelliet gaat de nacht in.”

Excuseer?

CLARIJS: “PROBA-V is in 2013 in zijn baan rond de aarde gezet, maar heeft geen aandrijving aan boord. De satelliet zweeft dus al zeven jaar zo’n veertien keer per dag rond de aarde. Als we beelden nemen, dan is dat over 2.250 kilometer breed, soms verschillende tijdzones tegelijk. Maar die overpass tijd wordt vroeger en vroeger waardoor we meer in het donker komen te zitten en de missie niet langer kunnen doen. Wel gaan we Europa en Afrika nog een tijdlang kunnen blijven vastleggen.

PROBA-V zweeft sinds 2013, het project zelf loopt al twintig jaar. Welke kennis heeft dat opgeleverd?

VANDENABEELE: “Zo’n tijdreeks begint nu pas interessant te worden omdat je nu over een lange tijd kan kijken. Een voorbeeld daarvan is een project rond de Sahel en op welk moment de desertificatie onomkeerbaar is geworden en waar dat het geval is. Dan kan je kijken waarom dat is gelopen. Of de evolutie van ontbossing en herbebossing. Daarvoor hebben we visuele bewijzen die je niet in twijfel kan trekken. Zeker in het kader van klimaatstudies kan je met onze beelden zien hoe de aarde verandert is.”

“Een ander aspect, iets moeilijker, zijn oogstvoorspellingen. Daarbij kijkt men hoe bijvoorbeeld tarwe er bij staat en in welke mate een veld is bedekt. Maar om dat te kunnen doen kijk je naar gemiddelden uit het verleden en welke opbrengst er toen was. Dat wordt gebruikt voor oogstvoorspellingsmodellen, maar daarvoor heb je kalibratie uit het verleden voor nodig.”

Maar PROBA-V heeft een resolutie tot op 100 meter. Hoe kan je dan herkennen of een veld vol tarwe staat?

VANDENABEELE: “Dat is deels op basis van kennis over landbouw. Tarwe wordt veel vroeger gezaaid dan bijvoorbeeld maïs, het komt ook vroeger op. Een braakliggend veld eind april kan bijvoorbeeld geen tarwe zijn. Suikerbiet heeft dan weer een heel ander blad en die textuur kan je, voor een heel veld, vanuit de ruimte zien. En voor bepaalde velden weten we intussen ook wat er staat.”

CLARIJS: “In België zijn we kleinere velden gewoon, maar in de VS of Frankrijk zit je met enorme velden waar satelliettechnologie nog meer van pas komt.”

Na 2021: donkere periode

Vanaf 1 juli 2020 tot oktober 2021 begint er een experimentele fase. Wat houdt dat in?

CLARIJS: “Een van de dingen die we kunnen doen is de satelliet draaien naar de maan. Die kunnen we gebruiken als kalibratielichaam om andere satellieten te kalibreren. De maan is heel specifiek en heeft continu dezelfde intensiteit van kleuren. Door ons daarop te richten kunnen we de degradatie van camera’s met de tijd inschatten en eventueel corrigeren.”

VANDENABEELE: “In theorie kan PROBA-V ook geprogrammeerd worden voor extra beelden, bijvoorbeeld tijdens de zomer in Antarctica. Dat zijn beeldtypes die minder afhankelijk zijn van de juiste overpass tijd. Dus voor bepaalde delen van de wereld kan hij nog worden gebruikt. Ter vergelijking: in tropische regio’s neem je best beelden in de voormiddag, voor de wolken toenemen voor de zenitale regens.”

Vragen die experimentele missies veel werk of extra kosten om die projecten mogelijk te maken?

CLARIJS: “Het meeste werk gebeurt in de eerste jaren van een missie. Naar het einde toe valt de kostprijs om die beelden te blijven produceren wel mee. Dat is nog steeds substantieel, maar minder over de jaren heen.”

VANDENABEELE: “Er blijft wel een vaste kost, de beelden worden gedownload door stations in het noorden van Scandinavië en worden doorgestuurd naar VITO. Daarvoor blijf je huur betalen. Maar omdat het geen grote operationele missie is, heb je wel veel minder operatoren nodig. Hooguit een aantal mensen die af en toe eens kijken of alles nog goed draait.”

Wat moeten we ons voorstellen bij zo’n dataverzending?

CLARIJS: “Op dagelijkse basis zijn er ongeveer tien downlinks per dag. Per downlink is dat 2,5 tot 3 gigabyte aan gegevens. Dat gebeurt op de tien minuten dat de satelliet in het gezichtsveld zit van de ontvangststations in Noord-Scandinavië en Alaska. Dus ongeveer 25 gigabyte ruwe data per dag. Dat wordt bij ons verwerkt naar ongeveer 250 gigabyte per dag, om van ruwe data naar iets bruikbaars te gaan.”

“Je moet het bekijken als een soort zip-bestand. Een grote matrix met beeldmateriaal, GPS-data, altitudedata en andere metagegevens. Het is veel meer dan enkel een foto.”

Wat gebeurt er na de experimentele fase met het toestel?

CLARIJS: “Die blijft doordraaien. De bedoeling is dat we hem na oktober 2021 uitzetten en dan blijft hij verder driften, maar hij zal volledig in het donkere deel van de aarde zitten.

“Daarna kan het zijn dat hij na 6-7 jaar terug kan gebruikt worden als hij terug in het licht begint te komen langs de andere kant van de aarde. Nu nemen we op als de satelliet van Noord naar Zuid gaat, dan zou hij van Zuid naar Noord terug kunnen beginnen. Misschien lukt dat, misschien lukt dat deels. Daar is nog geen scenario voor.

En als dat niet lukt?

CLARIJS: “Dan blijft hij verder driften en zal die op lange termijn waarschijnlijk in de atmosfeer opbranden.”

Is het dan niet beter om zo’n satelliet te laten vernietigen of weg te duwen?

CLARIJS: “Er zijn geen plannen om hem te vernietigen. Dat willen we niemand aandoen want er is al ruimtepuin genoeg.

Is een ongestuurde satelliet niet gevaarlijker qua impact dan een kleiner brokstuk?

CLARIJS: “Zeker niet. India heeft dat in 2019 gedaan, met een raket hun eigen satelliet die niet meer in gebruik was in stukken geschoten. Maar die stukken ruimtepuin kwamen zeer dicht bij een satelliet van de VS en dat heeft een internationale rel veroorzaakt. Dat doen we dus beter niet”

VANDENABEELE: “Omwille van de snelheid kan zelfs een stukje paar centimeter een satelliet onklaar maken. Er zijn instituten die continu alle brokjes vanaf tien centimeter in de ruimte volgen en ook voor PROBA-V is het in het verleden al spannend geweest omdat er op een paar meter iets ging passeren. Dat is altijd goed afgelopen, maar naarmate men meer satellieten lanceert, kunnen er meer ongelukken gebeuren.”

“Sinds enkele jaren moet een satelliet wel propulsie hebben, zo kan je een paar meter opschuiven als er een groot brokstuk langskomt.”

En botsing met andere satellieten? België kreeg onlangs twee keer de Starlink train van SpaceX te zien, hij wil er duizenden in de lucht.

CLARIJS: “De satellieten van Musk zijn voor ons minder een probleem. Die zitten ongeveer op 550 kilometer vanaf de aarde. PROBA-V zit op 825 kilometer.”

Toekomst: services en open data

De missie van PROBA-V loopt af, maar VITO blijft wel beelden verwerken van diens opvolger (Sentinel 3, bestaande uit twee satellieten) en services leveren. Wat moeten we daaronder begrijpen?

CLARIJS: “Dat is data die gratis te verkrijgen is en waar organisaties zelf services op kunnen bouwen. Daarvoor hebben we intussen het platform Terrascope opgestart. Daar stoppen we zowel data van PROBA-V als de Sentinel satellieten in. Intussen is daar ook een cloudomgeving rond gebouwd waar gebruikers gratis virtuele machines kunnen aanvragen en rechtstreeks op de data werken. Van daar kunnen ze services bouwen of inzichten uit halen. Daar hebben we met Terrascope een hele toolset rond gebouwd en die wordt de komende jaren nog verder uitgebouwd.”

“Ook naar services toe wil dat zeggen dat we API’s openen om data te kunnen visualiseren, om analyse te vergemakkelijken. Daar willen we zo open mogelijk zijn.”

Wat voor een service kan dat zijn?

VANDENABEELE: “Als je bijvoorbeeld naar CNN kijkt, daar tonen ze regelmatig kaarten van de luchtkwaliteit, daar staat bij dat ze afkomstig zijn van het Copernicus-initiatief van de Europese Commissie. Die data komt van een van de Sentinel- satellieten waarop zo’n service gebouwd is.”

“Je ziet de verandering ook bij ESA. Toen we begonnen met SPOT lag de focus heel duidelijk op technologieontwikkeling en grote ruimtevaartinfrastructuur. Nu shiften ze veel meer naar wat je met de data kan doen. Dat betekent ook dat het niet enkel ruimtevaartbedrijven zijn die worden gefinancierd door ESA, maar ook bedrijven die bezig zijn met data.”

Als we de PROBA-V missie in zijn geheel bekijken. Wat is de impact geweest voor ons land?

VANDENABEELE: “Dit heeft een enorme boost gegeven aan de zichtbaarheid van de Belgische ruimtevaartindustrie. Onder meer voor QinectiQ, dat de satelliet heeft gemaakt, en OIP dat de camera heeft gemaakt. Tien jaar geleden merkte je wel wat scepticisme en dacht men dat België dat niet zou kunnen. Maar de resultaten zijn veel beter dan voorzien en tot in de VS is er interesse gekomen in hoe dat hier gebeurd. De expertise van VITO in het kalibreren en verwerken van die data is van wereldniveau. Alle partners bij dit project hebben daardoor veel zichtbaarheid gekregen.”

Komt er nog een nieuwe Belgische satelliet?

CLARIJS: “We zijn bezig met de voorbereiding van een cubesat, dat is een mini-satelliet, waarmee we willen bewijzen dat we met dezelfde camera, maar op een klein platform hetzelfde kunnen doen. PROBA-V is ongeveer één kubieke meter in omvang. Deze cubesat heeft een volume van 12 liter.”

“We willen de datasets van PROBA-V en die cubesat kunnen samenvoegen en kijken of we daar kwaliteitsvolle beelden uit krijgen.”

VANDENABEELE: “Dat is het mooie aan het verhaal. SPOT was een mastodont van een satelliet en België zou dat nooit alleen kunnen bekostigen. PROBA-V was een stuk kleiner. Die evolutie zet zich door met de cubesat. Dat is een markt van miniatuurtechnologie die ook veel flexibeler is en interessanter is voor spelers uit een land als België.”