Diamantgebaseerde kwantumsensor UHasselt mee met Belgisch astronaut Raphaël Liégeois naar ruimtestation ISS
Einde 2026 zal de Belgische ESA-astronaut Raphaël Liégeois tijdens zijn eerste ruimtereis een diamantgebaseerde kwantumsensor meenemen aan boord van het internationale ruimtestation ISS. Deze sensor, ontwikkeld door het OSCAR-team van Universiteit Hasselt in samenwerking met UCLouvain en het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) zal fundamenteel onderzoek doen naar hoe moleculen zich gedragen in gewichtloze toestand in de ruimte. Het consortium OSCAR-BLINQ werd voor deze ruimtemissie geselecteerd door de Federale Overheidsdienst Wetenschapsbeleid (BELSPO) en wil de sterktes tonen van Belgische ruimtevaarttechnologie en het gebruik van kwantummetingen binnen astrochemisch onderzoek.
UHasselt-onderzoek in samenwerking met BIRA en UCLouvain
De OSCAR-BLINQ kwantumsensor zal door astronaut Raphaël Liégeois in de tweede helft van 2026 geplaatst worden aan boord van het ISS om er te bestuderen hoe bepaalde lichtgevoelige moleculen zich gedragen in de ruimte. “We focussen hierbij op twee specifieke types molecules die reageren op de blootstelling aan licht”, zegt prof. dr. Jaroslav Hrubý, coördinator van het onderzoeksproject OSCAR-BLINQ en onderzoeker bij imo-imomec, het gezamenlijk onderzoeksinstituut van UHasselt en imec
“Met onze technologie observeren we hoe deze moleculen na die blootstelling aan licht precies veranderen en hoe ze daarna weer terugkeren naar hun oorspronkelijke staat, hetzij door in zuurtegraad (pH waarde) te veranderen of door de vrijgave van radicalen. Om die veranderingen te onderzoeken gebruiken we een diamantgebaseerde kwantumsensor, die we speciaal voor deze missie zullen ontwikkelen, met in het hart zes verschillende (nano)diamanten met elk specifieke kwantumeigenschappen.”
Ruimteverkenning
Met dit onderzoek op het snijvlak van fysica en chemie willen de onderzoekers nieuwe fundamentele kennis opdoen in hoe moleculaire processen zich gedragen in gewichtloosheid. "De resultaten uit dit onderzoek dragen bij aan een beter inzicht in de bredere effecten van gewichtloosheid in de ruimte op biologische systemen, zoals het menselijk lichaam of planten en geven ook meer inzicht in hoe chemische stoffen in de ruimte gevormd worden. Deze nieuwe kennis is erg belangrijk, zeker als het gaat om ruimteverkenning waarbij het doel is om mensen steeds dieper en langer de ruimte te laten ingaan. Dit type van onderzoek is ook een nieuwe manier om dit soort van kwantumsensoren te gebruiken in ruimteonderzoek.”
foto: proefopstelling in het lab waarbij groen licht gestraald wordt op een diamant (rode stip links)
Nieuw ruimtesucces
Het onderzoek van OSCAR-BLINQ bouwt voort op de technologie van het UHasselt-studententeam OSCAR dat met de steun van ESA Education in 2021 al een diamantgebaseerde kwantummagnetometer aan boord mocht plaatsen van het ISS. “Gedurende tien maanden hebben we toen in het ISS het magnetisch veld rondom de aarde in kaart gebracht. Zo hebben we getoond dat onze unieke, diamantgebaseerde magnetometer met kwantumeigenschappen goed werkt in de barre omstandigheden van de ruimte. Met dit nieuwe onderzoek gaan we nu nog een stap verder”, zegt Jaroslav Hrubý.
foto: In 2021 installeerde ESA-astronaut Thomas Pesquet de OSCAR-QUBE aan boord van het ISS
Belgische samenwerking
OSCAR-BLINQ is een samenwerking tussen het OSCAR-team van UHasselt, de afdeling ruimtefysica van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) en de onderzoeksgroep Molecular Chemistry, Materials and Catalysis Division van het Institute of Condensed Matter and Nanosciences (IMCN) aan UCLouvain. Waarbij UHasselt instaat voor de ontwikkeling van de kwantumsensor. De onderzoeksgroep van het BIRA onder leiding van prof. dr. Anna Ermakova voor het ontwikkelen van meetprotocollen voor astrochemisch onderzoek zorgt. En de groep van UC Louvain, onder leiding van prof. dr. Ludovic Troian-Gautier, instaat voor de synthese van lichtgevoelige materialen om aan de hand van spectroscopische technieken te onderzoeken hoe lang het duurt voordat de moleculen terugkeren naar hun oorspronkelijke toestand.
OSCAR-BLINQ is zo een Belgische samenwerking waarbij wetenschappelijk expertise vanuit zowel Federale als Vlaamse en Waalse zijde gecombineerd wordt. Het team is dan ook erg trots om met deze samenwerking door de Federale Overheidsdienst Wetenschapsbeleid geselecteerd te worden om hun technologie naar de ruimte te sturen. Zeker aangezien de technologie mee zal gaan met Belgisch astronaut Raphaël Liégois die de sensor zal vastkoppelen in de ICE Cubes Facility van Space application Services in het ISS.
foto: groepsfoto OSCAR-BLINQ
Unieke kans
"Voor UHasselt is dit opnieuw een belangrijke mijlpaal voor het OSCAR-team. Het opbouwen van OSCAR is een reis geweest van doorzettingsvermogen, toewijding en passie. Onze visie is om diamantgebaseerde kwantumtechnologieën van het lab naar de ruimte te brengen, waarmee we nieuwe wetenschap mogelijk maken en UHasselt-studenten praktische kansen bieden om aan de slag te gaan in kwantumonderzoek en ruimtevaarttechnologie. Deze mijlpaal laat zien hoe ver een door studenten gedreven initiatief kan groeien. Elke nieuwe versie van onze kwantumsensor bouwt voort op de vorige, waardoor we telkens grotere uitdagingen kunnen aangaan, wat ik persoonlijk erg inspirerend vind," besluit Jaroslav Hrubý.
“Dit project opent nieuwe horizonten voor het BIRA om zo deel te nemen aan astrochemisch onderzoek en later ruimtebiologische studies. Deze ervaring en de resultaten staan ons toe om expertise op te bouwen in nieuw ruimtevaartonderzoek in België. Verder geeft deze bredere kennis in de biochemische samenstelling van de ruimte, ons unieke kansen om binnen samenwerkingen in Europa en de rest van de wereld mee bij te dragen aan toekomstige bemande ruimtemissies”, zegt Anna Ermakova. “Daarnaast zal dit project ook een belangrijke impact hebben op vlak van onderwijs. Dit interdisciplinair onderzoek zal zeker interesse wekken bij onze studenten. En als docent binnen de master Materiomics aan UHasselt, kijk ik erg uit om de volgende generatie van jonge wetenschappers mee te inspireren.”
“Voor ons is dit een geweldige en unieke kans om verder bij te dragen tot het onderzoekslandschap in België en op internationaal niveau, en dat met zeer gemotiveerde en stimulerende onderzoekspartners. Deze unieke kans zal ons toelaten om een dieper inzicht te krijgen in de reactiviteit van radicalen die gevormd worden bij bestraling, een aspect dat centraal staat in ons onderzoek aan de UCLouvain,” besluit Ludovic Troian-Gautier.
De lancering naar het ISS met astronaut Raphaël Liégois en de diamantgebaseerde kwantumsensor is voorzien voor einde 2026. Gedurende zes maanden zal de sensor metingen kunnen uitvoeren in de ruimte, waarbij de data live wordt teruggestuurd naar de aarde voor analyses door UHasselt, UCLouvain en BIRA. OSCAR-BLINQ staat voor Optical Sensors based on CARbon materials - Belgian Light-Induced astrochemistry study using (Nano)diamond-based Quantum sensors.
