RUIMTEVAART. Inhoud. Rubrieken Jaargang 55 Nummer 4

Transcriptie

1 RUIMTEVAART Jaargang 55 Nummer 4 Inhoud 3 Onbemand onderzoek van de maan Marco van der List Na de Amerikaanse en Russische maanprogramma s in de jaren zestig en zeventig in de vorige eeuw, vlogen er pas in de jaren negentig weer sondes langs of naar de maan. Meer recentelijk hebben landen als India en China maanprogramma s aangekondigd De jacht op planetoïden en kometen. Deel 2 Michel van Pelt Astronomen vermoeden tegenwoordig dat kometen bestaan uit het oorspronkelijke materiaal waaruit het zonnestelsel 4,5 miljard jaren geleden is gevormd. Velen van hen denken ook dat een groot gedeelte van het water op onze planeet door inslaande kometen geleverd is en dat ze misschien zelfs de basisingrediënten voor het leven hier brachten. Vandaar dat er veel waarde wordt gehecht aan komeetonderzoek. Ares en Orion Henk H.F. Smid Verkenning van de ruimte gericht op het zoeken naar antwoorden op diepgaande wetenschappelijke en filosofische vragen op een vol te houden, betaalbare en flexibele manier. Voor het bereiken van dit doel is een nieuw (bemand) ruimtevaartuig en een nieuw lanceersysteem nodig. Onlangs maakte NASA bekend hoe deze er uit gaan zien Group on Earth Observations (GEO) Ir. H. Westerbeeke In de afgelopen jaren heeft zich met betrekking tot de observatie van het aardsysteem een politieke consensus ontwikkeld en is een nieuwe programmatische aanpak naar voren gekomen: beschouw de aarde als een geïntegreerd systeem met verschillende, gemeenschappelijke uitdagingen. Dit markeert een internationaal afwijken van eerdere observatiestrategieën die naar de individuele componenten van het aardsysteem keken. Venus Express Science Operations Ir. Quirien Wijnands en Ir. Raymond Hoofs Sinds 11 april 2006 draait ESA s Venus Express zijn banen rond onze zusterplaneet Venus. Nu de eerste, veelbelovende, wetenschappelijke resultaten bekend worden, is het tijd voor een kleine terugblik op het volledige proces van wetenschapsplanning en een blik in de keuken van het ESA Venus Express Science Operations Centre Ekarus P. Smolders Rubrieken VERENIGINGSNIEUWS Johannes van Es en Frank Wokke RUIMTEVAART KRONIEK Ir. G.D. Hazebroek en Henk H.F. Smid RUIMTEVAART

2 Impressie van LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite) net na de scheiding van de bovenste rakettrap van de Delta en de subsatelliet. De rakettrap zal eerst op de maan neerstorten waarna de subsatelliet door de stofpluim zal vliegen om daarvan de samenstelling te kunnen bepalen. [NASA] 2 RUIMTEVAART

3 Onbemand onderzoek van de maan Marco van der List In 2006 is het alweer dertig jaren geleden dat de laatste zachte landing op onze naast buur in het heelal plaatsvond. De onbemande Russische Luna-24 kwam terecht in Mare Crisium, schepte 170 gram bodemmateriaal op en keerde vervolgens terug naar de aarde. Met deze vlucht kwam een einde aan een lange periode die al eind jaren vijftig begonnen was en waarin een grote hoeveelheid zowel onbemande als bemande ruimtetoestellen naar de maan werden gezonden. Hoewel er tijdens deze missies veel nuttig wetenschappelijk onderzoek werd verricht, lag de nadruk toch vooral op het ondersteunen van de Amerikaanse en Russische bemande maanprogramma s in de jaren zestig. Pas in de jaren negentig vlogen er weer enkele sondes langs of naar de maan, en meer recentelijk ontwikkelen steeds meer landen zoals India en China hun eigen maanmissies. Inleiding Al kort na het begin van het ruimtevaarttijdperk werd de maan een doel, niet alleen voor wetenschappelijk onderzoek, maar ook als propagandamiddel in de Koude Oorlog tussen de Verenigde Staten (VS) en de Sovjet-Unie (SU). Na verschillende mislukte pogingen aan zowel Amerikaanse als Russische zijde, slaagde Luna-2 er op 13 september 1959 er in om als eerste kunstmatig voorwerp de maan te bereiken. Een maand later vloog Luna-3 achter de maan langs en kon zodoende voor het eerst de zijde van de maan fotograferen die altijd van de aarde afgewend is. Hoewel in deze periode opmerkelijke successen werden behaald, stonden zowel de Amerikaanse als Russische programma s voornamelijk in het teken van de bemande maanvluchten. Tijdens de onbemande missies was het puur wetenschappelijke onderzoek van ondergeschikt belang. Met het einde van de bemande maanprogramma s kwam in 1976, toen de Russische Luna- 24 bodemmonsters terug naar de aarde bracht, ook een voorlopig einde aan onbemande vluchten naar de maan. Een nieuwe generatie maanverkenners Lange tijd waren er geen concrete plannen voor een terugkeer naar de maan. Pas in 1990 kwam er verandering in die situatie. Op 24 januari van dat jaar werd door Japan de Muses-A / Hiten gelanceerd. Deze 185 kg zware satelliet was bedoeld om swing-by passages langs de maan te demonstreren. Tijdens de passage op 19 maart 1990 werd een subsatelliet, Hagoromo, in een maanbaan geplaatst, maar direct daarna ging het contact met Hagoromo verloren. Het echte wetenschappelijke onderzoek van de maan kon worden opgepakt in december 1990 toen de Amerikaanse sonde Galileo, op weg naar Jupiter, de aarde en de maan passeerde. Galileo gebruikte haar instrumenten om op een afstand van km de maan de observeren. Tijdens een tweede passage door het aarde-maansysteem, op 8 december 1992, werd de maan tot op km benaderd. Op 25 januari 1994 stuurden de VS de sonde Clementine op weg naar de maan met als hoofddoel lichtgewicht optische sensoren en computerautonomie voor toekomstige militaire satellieten te demonstreren. Op 21 februari werd Clementine in een baan om de maan gebracht en gedurende bijna drie maanden werden meer dan 1,6 miljoen opnames van de maan gemaakt. In mei 1994 werd Clementine op weg naar de planetoïde Geographos gestuurd maar door een verkeerd commando bleef een stuurraketje werken totdat alle stuwstof opgebruikt was, waarmee een vroegtijdig einde aan de vlucht kwam. Een gedeelte van een panoramaopname gemaakt door Luna-13 in [IKI Space Research Institute, Moskou] NASA s Lunar Prospector werd op 7 januari 1998 gelanceerd en bereikte vier dagen later een polaire baan om de maan op 100 km hoogte. Gedurende het daaropvolgende jaar voerde de satelliet metingen uit aan magne- RUIMTEVAART

4 tische velden, aan het uitgassen van de maanbodem en aan het vaststellen uit welke elementen de maanbodem is opgebouwd. Lunar Prospector was de derde missie uit het Discovery-programma van NASA, waarmee snellere, goedkopere en betere planetaire missies beoogd werden. Daarom beschikte de sonde maar over vier instrumenten en was er geen optische camera aan boord. Op 31 juli 1999 werd de missie van de Lunar Prospector opzettelijk beëindigd door de sonde te pletter te laten slaan nabij de Zuidpool in een poging om eventueel waterijs op te werpen welke dan door observatoria op aarde en in de ruimte, geobserveerd zou kunnen worden. Men kon echter de aanwezigheid van water niet eenduidig vaststellen. Aan boord van de Lunar Prospector bevond zich ook de as van de Amerikaanse geoloog Gene Shoemaker. Europa s eerste maanmissie ging van start op 27 september De SMART-1 werd samen met twee communicatiesatellieten in een geostationaire baan geplaatst. Doel van SMART- 1 is om diverse nieuwe systemen zoals een innovatieve ionenmotor en diverse geminiaturiseerde instrumenten te testen. Om naar de maan te vliegen werd een ionenmotor gebruikt met een zeer geringe stuwkracht. De baan werd geleidelijk in hoogte vergroot totdat SMART-1 op 11 november 2004 het punt passeerde waar de zwaartekracht van de aarde en de maan met elkaar in evenwicht waren. Vanaf dat moment begon de SMART-1 zich in een baan om de maan te bewegen. De ionenmotor werd gebruikt om de hoogte van de baan te verminderen totdat in februari 2005 een perilune van 471 km en een apolune van 2880 km bereikt werd. Sindsdien is de ionenmotor nog enkele malen gebruikt om de baan te verfijnen. Doordat het zwaartekrachtveld rond de maan onregelmatig is, zal begin september 2006 SMART-1 op de maan neerstorten. Kort daarvoor worden nog enkele manoeuvres uitgevoerd omdat anders het inslagpunt aan de achterzijde van de maan zou komen te liggen, buiten het bereik Zo zag de ingewikkelde manoeuvre eruit om SMART-1 in een baan om de maan te krijgen. Op 4 november 2004 passeerde de sonde voor het laatst het perigeum (EPER) van haar baan om de aarde en op 10 november het apogeum (APO). Een dag later vloog SMART-1 door het Lagrange-1 (L1) punt en kwam ze in het zwaartekrachtveld van de maan terecht. Op 15 november bereikte ze haar perilune tot de maan (MPER). De afkortingen EPST en EPEN geven aan wanneer de ionenmotor gestart respectievelijk gestopt werd. [ESA] van telescopen op aarde of in een baan om de aarde. [Op 3 september stortte SMART-1, precies volgens plan, op de maan neer.] Concrete Toekomstplannen Verenigde Staten Het land dat zichzelf als doel heeft gesteld om voor 2020 weer mensen op de maan te laten landen, heeft ook enkele onbemande maanvluchten op het programma staan. In oktober 2008 zal de LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) gelanceerd worden. In tegenstelling tot onbemande missies van andere naties en organisaties, ligt bij de LRO de nadruk meer op onderzoek van de maan welke ten goede komt aan toekomstige bemande vluchten. Zo zal de LRO onder meer onderzoekingen op het gebied van topografie gaan verrichten, stralingniveaus en oppervlaktetemperaturen vaststellen, de aanwezigheid van water en waterstof voor eventueel toekomstig gebruik door astronauten of bemande maanbasis in kaart brengen, en potentiële landingplaatsen in kaart brengen. Omdat het gebruik van lokale natuurlijke voorraden, zoals water, voor toekomstige bemande ruimtevluchten van groot belang kan zijn, heeft men begin 2006 besloten om de LRO-missie uit te breiden met de LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite) die nabij de Zuidpool moet inslaan. Wetenschappers hopen uit de stofpluim die bij de inslag ontstaat, de hoeveelheid water die plaatselijk in het oppervlak voorkomt, vast te kunnen stellen. Om een zo groot mogelijke pluim te kunnen veroorzaken, wordt de bovenste trap van de Delta-2 raket, die samen met de LRO naar de maan zal vliegen, naar het gewenste inslagpunt gedirigeerd. Men verwacht dat de lege rakettrap, met een massa van twee ton, ongeveer 1000 ton aan oppervlaktemateriaal 70 km omhoog zal werpen. Vlak voor de inslag zal een subsatelliet zich van de rakettrap losmaken en die zal 4 RUIMTEVAART

5 vervolgens door de stofpluim moeten vliegen om lokale analyses te kunnen maken. Daarna zal deze subsatelliet ook op de maan neerstorten. Naast de LRO wordt momenteel een conceptuele studie uitgevoerd voor een onbemande sonde die in totaal 2 kg aan bodemmonsters zal verzamelen in het Atkins Basin nabij de Zuidpool en deze vervolgens naar de aarde zal brengen. De lancering hiervan zal op zijn vroegst in 2013 plaatsvinden. SELENE. [JAXA] LRO. [NASA] Japan Japan heeft twee maanmissies gepland voor de nabije toekomst. De eerste is Lunar-A, welke al in 2004 gelanceerd had moeten worden maar door technische en budgettaire redenen tot op zijn vroegst eind 2007 is uitgesteld. De 560 kg wegende Lunar-A zal met een M-V raket gelanceerd worden en na ongeveer zes maanden een omloopbaan om de maan bereiken. Deze baan helt ongeveer 30 ten opzichte van de maanevenaar, zodat de observaties tot ongeveer de equatoriale zone beperkt zullen blijven. Lunar-A heeft twee 13 kg zware penetrators aan boord, elk uitgerust met een seismometer en warmtefluxmeter. Elke penetrator zal door middel van een raketmotor op vaste brandstof naar het maanoppervlak gedirigeerd worden. De inslagplaats van de eerste penetrator is aan de voorzijde van de maan, ongeveer halverwege de landingsplaatsen van Apollo-11 en -12. De tweede penetrator zal aan de achterzijde van de maan terechtkomen. Eens in de 15 dagen, als de Lunar-A over de landingsplaatsen vliegt, zullen de penetrators de verzamelde seismische en thermische gegevens overseinen naar de satelliet, die ze dan relayeert naar de aarde. Lunar-A is uitgerust met een zwart-wit camera met een resolutie van 30 meter waarmee de topografie nabij de terminator (de overgang tussen het verlichte en onverlichte deel van de maan) in detail vastgelegd kan worden. Lunar-A. [JAXA] Begin 2008 zal de SELENE (SELenological and ENgineering Explorer), die met een massa van 2885 kg veel groter is dan Lunar-A, richting maan gelanceerd worden. Voor de lancering wordt gebruikt gemaakt van een H-2A raket en SELENE zal na zes dagen in een voorlopige polaire maanbaan tussen 100 en km hoogte gebracht worden. Uiteindelijk zal SELENE in een operationele polaire baan op 100 km boven het maanoppervlak terecht komen. Tijdens de periode waarin SELENE van de initiële baan naar de definitieve baan gemanoeuvreerd wordt, zullen twee subsatellieten uitgezet worden. Allereerst wordt een 53 kg zware relaissatelliet uitgezet in een baan tussen 100 en 2400 km. De relaissatelliet is bedoeld om het dopplereffect in het signaal van SELENE te meten als deze achter de maan doorvliegt zodat de variaties in het zwaartekrachtveld aan de achterzijde van de maan in kaart gebracht kunnen worden. Een tweede subsatelliet zal in een baan tussen 100 en 800 km uitgezet worden en vormt samen met de eerste subsatelliet een radiointerferometer om het zwaartekrachtveld en de geodesie van de maan te onderzoeken. SELENE heeft een set van 13 wetenschappelijke instrumenten aan boord, RUIMTEVAART

6 waaronder een hoge resolutie camera, diverse spectrometers voor verschillende spectraalbanden, een grondradar waarmee onder het oppervlak gekeken kan worden, een laser hoogtemeter, detectors voor geladen deeltjes, etc. China Ook China ambieert een onbemand maanprogramma. In grote lijnen heeft het eenzelfde opzet als het Russische programma uit de jaren zestig en zeventig, al zijn er wel minder missies gepland om de doelstellingen te realiseren. Hoewel China op de lange termijn taikonauten (de Chinese benaming voor ruimtevaarders) naar de maan wil sturen, lijkt het huidige voorgestelde onderzoekprogramma meer door wetenschappelijke doelstellingen ingegeven te zijn. Het Chang e programma omvat de volgende fases: Een of meerdere zware maansatellieten, te lanceren in 2007 of De Chang e-1 zal meer dan twee ton wegen en een wetenschappelijke lading van 130 kg aan boord hebben, waaronder een hoogtemeter, een spectrometer, een radiometer en een systeem voor waarneming van de zonnewind. Chandrayaan. [ASTRO.CZ] Zachte landing van een maanwagentje, waarschijnlijk op zijn vroegst in In verband met het grote gewicht van de missie zou hiervoor de nieuwe CZ-5 raket gebruikt moeten worden. Verzamelen van bodemmonsters door middel van een robot en deze naar de aarde brengen, ergens in de periode Het combineren van deze missie met de maanwagentjes uit de voorgaande fase ligt voor de hand omdat men dan een Chang e-1 [sinodefence.com] grotere verscheidenheid krijgt bij het verzamelen van bodemmonsters dan bij de onbemande Russische vluchten uit de jaren zeventig die afhankelijk waren van waar het boormechanisme toevallig op het oppervlak terecht kwam. India Chandrayaan-1 is India s eerste maansonde en de lancering is voorzien voor maart De PSLV draagraket zal de 1050 kg wegende sonde in een geostationaire overgangsbaan om de aarde plaatsen, waarna het voortstuwingssysteem Chandrayaan-1 uiteindelijk in een polaire maanbaan op 100 km boven het oppervlak zal plaatsen. Het instrumentarium omvat diverse spectrometers, een laser hoogtemeter en een stereo camera. Ook de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA zal een instrument voor Chandrayaan leveren; een spectrometer om de minerale eigenschappen van het oppervlak vast te stellen. Net als voor China is Chandrayaan-1 de eerste missie voor India voorbij de aardbaan. Rusland Ook Rusland plant na een periode van meer dan dertig jaren weer een terugkeer naar de maan. Deze nieuwe Luna-Glob missie is nu een officieel onderdeel van het Russische ruimte- 6 RUIMTEVAART

7 vaartprogramma en de lancering met behulp van een Soyuz raket is voorzien voor Luna-Glob bestaat uit een satelliet en diverse elementen die op de maan moeten landen en het doel van de missie is het verrichten van diverse seismische experimenten om zo meer over het interne deel van de maan en haar ontstaan te weten te komen. Zo zal nog voordat Luna-Glob in een baan om de maan gebracht wordt, een ringvormige cassette met tien penetrators (zogenaamde High-Speed Penetrators, HSP) worden afgestoten. Op een hoogte van 700 km boven het oppervlak wordt de cassette tot 20 toeren per minuut aan het draaien gebracht, waarna de eerste vijf HSP s worden losgelaten. Op een hoogte van 350 km wordt het tweede vijftal HSP s afgeworpen. De eerste vijf HSP s bereiken de maanbodem ongeveer 250 s na het afwerpen in een cirkelvormig patroon met een diameter van 10 tot 12 km. Het tweede vijftal komt binnen deze cirkel terecht en maakt ook een cirkelvormig inslagpatroon, nu met een diameter van 5 tot 6 km. Elke HSP is uitgerust met een simpele seismometer en een communicatieantenne die in staat moeten zijn om de inslag met 2,4 km/s te overleven. Hierbij wordt elke HSP ongeveer een tot twee meter het oppervlak in gedreven en wordt kortstondig een vertraging van maximaal g ondervonden. Het landingspunt voor de HSP s is in de Zee der Vruchtbaarheid. Door de configuratie van in totaal tien seismometers in een cirkelvormig patroon ontstaat een detector waarmee specifieke karakteristieken van maanbevingen waargenomen kunnen worden, zoals deze worden veroorzaakt op grote diepte door de wisselende aantrekkingskracht van de aarde. Nadat de HSP s zijn afgeworpen, zal de Luna-Glob satelliet haar weg vervolgen en twee grotere Penetrators/Landers (PL) afstoten. Elke PL is in staat om zichzelf grotendeels af te remmen door middel van remraketten op vaste brandstof, zodat ze op een hoogte van 2 km boven het oppervlak een snelheid van ongeveer nul bereiken. Daarna vallen ze in een vrije val naar het oppervlak waar ze met 60 tot 200 m/s inslaan. Omdat ze met een veel lagere snelheid inslaan, worden ze blootgesteld aan maar 500 g en kunnen ze een meer geavanceerde en verfijnde seismometer gebruiken die in meerdere frequentiebanden tegelijk kan meten. Als landingsdoel voor de twee PL s zijn de Apollo-11 en -12 landingsplaatsen uitgekozen zodat de seismologische waarnemingen aan Schematische voorstelling van de Russische Luna-Glob missie (gebruikte afkortingen: SC = spacecraft/toestel, HSD = High-Speed Penetrator, PL = Penetrator/Lander, PS = Polar Station). [Russische Academie voor Wetenschappen, E.M. Galimov] de Amerikaanse metingen uit de jaren zestig en zeventig gecorreleerd kunnen worden. Na het afwerpen van de HSP s en de PL s zal de Luna-Glob satelliet in een polaire baan om de maan gebracht worden. Een speciaal Polar Station (PS) zal daarna een zachte landing in een 56 km grote krater nabij de Zuidpool maken. Net als bij de Luna-9 in 1966, zullen remraketten de snelheid grotendeels wegnemen, waarna een luchtkussensysteem de klap van de landing opvangt. Het Polar Station beschikt over instrumenten om de aanwezigheid van water en andere vluchtige bestandsdelen die in de schaduwrijke krater zouden kunnen voorkomen vast te stellen. Daartoe is het Polar Station uitgerust met een massaspectrometer, neutronspectrometer en een seismometer. Dit laatste om de metingen van de HSP s en PL s aan te vullen. De Luna-Glob satelliet zal als relaisstation blijven fungeren voor de communicatie tussen de verschillende oppervlakteelementen en de aarde. Conclusie De gelijkenis tussen de geplande missies van de verschillende landen is opvallend. De nadruk ligt in bijna alle gevallen op observaties vanuit de maanbaan en eventueel seismologisch oppervlakteonderzoek door middel van penetrators die een harde landing maken. Er zal sprake zijn van een zekere overlap tussen de instrumenten die op de verschillende maansatellieten zullen worden ondergebracht. Vooral bij India en China lijken de voorgestelde missies niet alleen door wetenschappelijke motieven maar ook door politiek of propaganda te zijn ingegeven. Toch stelt de veelheid aan maanmissies die in de nabije toekomst zullen plaatsvinden, wetenschappers in staat om op hetzelfde moment op verschillende plaatsen op of nabij de maan metingen te verrichten en deze met elkaar te vergelijken. Voor de RUIMTEVAART

8 maan ontstaat dan eindelijk eenzelfde situatie zoals die men nu bij de planeet Mars aantreft, welke momenteel door drie Amerikaanse en een Europese satelliet en twee Amerikaanse robotwagentjes onderzocht wordt. In het geval van de maan is het te hopen dat de onderlinge politieke verhoudingen tussen de deelnemende naties dusdanig zal blijven, dat de verkregen wetenschappelijke gegevens vrijelijk uitgewisseld kunnen worden. Alleen op de langere termijn plannen de VS en China zachte landingen van robotwagentjes en retourvluchten voor het verzamelen van bodemmonsters. De oorzaak ligt gedeeltelijk in het feit dat het maanoppervlak relatief moeilijk te bereiken is. De maan beschikt namelijk niet over een atmosfeer die gebruikt kan worden om een toestel af te remmen of het gebruik van parachutes mogelijk maakt. Dat betekent dat een maanlander in het meest gunstige geval nog steeds zelf 2 km/s moet afremmen alvorens vaste voet op de maanbodem te kunnen zetten. Juist dit maakt de maan meer ontoegankelijk dan bijvoorbeeld de planeet Mars. Deze maankaart geeft de landingsplaatsen weer van de Surveyor, Luna en Apollo missies naar de maan. [NASA] Missies naar de maan Naam Lancering Land Resultaten Pioneer VS Poging om de maan te bereiken. Draagraket ontwikkelde onvoldoende snelheid. Hoogte van km bereikt waarna de sonde terug naar de aarde viel. Pioneer VS Poging om de maan te bereiken. Draagraket ontwikkelde onvoldoende snelheid. Hoogte van 1550 km bereikt waarna de sonde terug naar de aarde viel. Pioneer VS Poging om de maan te bereiken. Draagraket ontwikkelde onvoldoende snelheid. Hoogte van km bereikt waarna de sonde terug naar de aarde viel. Luna SU Poging om de maan te bereiken. Passeerde op 6000 km afstand en kwam als eerste object in een baan om de zon. Pioneer VS Poging om de maan te bereiken. Miste de maan op km en kwam in een baan om de zon. Luna SU Eerste harde landing op de maan. Luna SU Eerste foto s van de achterzijde van de maan. Ranger VS Poging tot harde landing seismometer. Miste de maan op 3673 km. Ranger VS Poging tot harde landing seismometer. Sloeg te pletter op de achterzijde van de maan. Ranger VS Poging tot harde landing seismometer. Miste de maan op 724 km. Luna SU Poging tot zachte landing. Miste de maan op 8500 km. Ranger VS Sloeg op geplande plaats te pletter, maar camera s weigerden. Ranger VS Harde landing op geplande plaats. Close-up foto s. Ranger VS Harde landing op geplande plaats. Close-up foto s. Ranger VS Harde landing op geplande plaats. Close-up foto s. Luna SU Poging tot zachte landing. Te pletter geslagen. Luna SU Poging tot zachte landing. Miste de maan op km. Zond SU Fotografeerde de achterzijde van de maan. 8 RUIMTEVAART

9 Luna SU Poging tot zachte landing. Te pletter geslagen. Luna SU Poging tot zachte landing. Te pletter geslagen. Luna SU Eerste zachte landing. Televisieopnames. Luna SU Eerste maansatelliet. Onderzoek naar gammastraling, magnetische beelden en zwaartekrachtveld. Surveyor VS Eerste Amerikaanse zachte landing. Televisieopnames en grondsterktemetingen. Lunar Orbiter VS Maansatelliet in equatoriale baan. Televisieopnames. Luna SU Maansatelliet. Onderzoek naar zwaartekrachtveld en micrometeorieten. Surveyor VS Poging tot zachte landing. Te pletter geslagen na mislukte koerscorrectie halfweg aardemaan. Luna SU Maansatelliet. Televisieopnames. Lunar Orbiter VS Maansatelliet in equatoriale baan. Televisieopnames. Luna SU Zachte maanlanding. Televisieopnames en grondsterktemetingen. Lunar Orbiter VS Maansatelliet in equatoriale baan. Televisieopnames. Surveyor VS Zachte landing. Televisieopnames en grondsterktemetingen. Lunar Orbiter VS Maansatelliet in polaire baan. Televisieopnames. Surveyor VS Poging tot zachte landing. Te pletter geslagen. Explorer VS Maansatelliet. Onderzoek naar magnetische velden en micrometeorieten. Lunar Orbiter VS Maansatelliet in polaire baan. Televisieopnames. Surveyor VS Zachte landing. Televisieopnames en eerste chemische analyse maanbodem. Surveyor VS Zachte landing. Televisieopnames en chemische analyse maanbodem. Surveyor VS Zachte landing. Televisieopnames en chemische analyse maanbodem. Luna SU Maansatelliet. Onderzoek naar gammastraling, magnetische belden en zwaartekrachtveld. Zond SU Eerste passage achter de maan en terugkeer naar de aarde. Zond SU Passage achter de maan en terugkeer naar de aarde. Apollo VS Eerste bemande vlucht in een maanbaan. Drie ruimtevaarders. Apollo VS Bemande vlucht in maanbaan. Drie ruimtevaarders. Eerste koppeling in maanbaan tussen Apollo en maanlander. Luna SU Poging om bodemmonsters naar de aarde te brengen. Sloeg op te pletter. Apollo VS Eerste bemande maanlanding. Zond SU Passage achter de maan en terugkeer naar de aarde. Apollo VS Tweede bemande maanlanding. Op 200 meter van Surveyor-3 geland. Apollo VS Passage achter de maan langs na explosie in dienstcompartiment Apollo. Bemanning succesvol teruggekeerd naar de aarde. Luna SU Eerste succesvolle onbemande missie die bodemmonsters naar de aarde teruggebracht. Zond SU Passage achter de maan en terugkeer naar de aarde. Luna SU Leverde eerste maanwagen, Lunokchod-1, af. Apollo VS Derde bemande maanlanding. Apollo VS Vierde bemande maanlanding + maanwagen. Luna SU Poging om bodemmonsters naar de aarde te brengen. Te pletter geslagen. Luna SU Maansatelliet. Televisieopnames, onderzoek naar zwaartekrachtveld en micrometeorieten. Luna SU Bodemmonsters naar de aarde gebracht. Apollo VS Vijfde bemande maanlanding + maanwagen. Apollo VS Zesde en laatste bemande maanlanding + maanwagen. Eerste geoloog op de maan. Luna SU Leverde tweede maanwagen, Lunokchod-2, af. Luna SU Maansatelliet. Televisieopnames, onderzoek naar zwaartekrachtveld en micrometeorieten. Luna SU Poging om bodemmonsters naar de aarde te brengen. Boormechanisme beschadigd tijdens verder succesvolle zachte landing. Luna SU Bodemmonsters naar de aarde gebracht. Landde op enkele honderden meters van Luna-23. Galileo VS Jupiter-verkenner. Passeerde op en de maan. Hiten Japan Technologische missie om maanpassage te demonstreren. Zette op een subsatelliet, Hagoromo uit. Contact verloren. Clementine VS Technologische missie om autonomie te demonstreren. Tot begin mei 1994 in maanbaan. Cassini VS Saturnus-verkenner. Passeerde op de maan. Lunar Prospector VS Maansatelliet. Onderzoek naar magnetische velden, uitgassing van de maanbodem, bodemanalyse. SMART Europa Maansatelliet. Demonstratie van ionenaandrijving. Opm. Mislukte lanceringen of sondes die gestrand zijn in een parkeerbaan om de aarde zijn niet in deze tabel opgenomen. Wel vermeld worden de missers en de harde landingen, omdat dit een weergave is van de problemen die men in de begintijd van de ruimtevaart ondervond. [M. van der List] RUIMTEVAART

10 Group on Earth Observations (GEO) Aardobservatie gecoördineerd Ir. H. Westerbeeke GEO Secretariaat, Geneve, Zwitserland Gedegen, rationeel beheer van onze planeet, van zowel de natuurlijke als menselijke aspecten, vereist ononderbroken en gecoördineerde observatie van het aardsysteem op alle schalen. In de afgelopen jaren heeft zich een politieke consensus ontwikkeld rondom dit gevestigde wetenschappelijke idee en een nieuwe programmatische aanpak is naar voren gekomen: beschouw de aarde als een geïntegreerd systeem met verschillende, gemeenschappelijke uitdagingen. Dit markeert een internationaal afwijken van eerdere observatiestrategieën die naar de individuele componenten van het aardsysteem keken. Deze visie onderschrijvend, benadrukten wereldleiders de urgente noodzaak van gecoördineerde aardobservatie voor het eerst op de 2002 World Summit on Sustainable Development in Johannesburg, Zuid-Afrika. Het jaar daarna gaven ministers formeel uitdrukking aan dit idee op de First Earth Observation Summit (EOS) in de zogenaamde Washington Verklaring die deze noodzaak officieel verwoordde als: om de staat van de aarde continu waar te nemen, begrip van dynamische aardprocessen te vergroten, voorspellingen inzake het aardsysteem te verbeteren en onze internationale verdragsverantwoordelijkheden verder te implementeren...erkennen we de noodzaak om verbeterde coördinatie van aardobservatie strategieën en systemen te ondersteunen... Op de tweede EOS in Tokyo in 2004 ontmoetten de ministers elkaar weer en zetten de stap van principes naar acties met de definitie van een raamwerk voor het opzetten van een Global Earth Observation System of Systems (GEOSS). Minder dan een jaar later werd in Brussel de derde EOS gehouden om het GEOSS tien jaren implementatie plan te onderschrijven en de intergouvernementele Group on Earth Observations (GEO) formeel op te richten om dit plan uit te voeren. GEO bestaat momenteel uit 65 lidstaten, de Europese Commissie en 43 deelnemende organisaties. Het GEO secretariaat is gevestigd in Geneve. Experts op het gebied van aardobservatie zullen zich meteen afvragen hoe de interactie tussen GEOSS en de vele aardobservatie systemen (voor meteorologie, hydrologie, seismologie, oceaan dynamica, enz.) zich zal ontwikkelen en hoe GEOSS deze systemen zal verbeteren. Toegegeven, vele internationale organisaties en programma s werken al geruime tijd aan de verbetering van de coördinatie van aardobservatiegegevens. Het tien jaren plan geeft het antwoord: GEO is gevestigd op een vrijwillige en wettelijke, niet-bindende basis,met vrijwillige contributies aan ondersteunende activiteiten. GEO bestaat uit Plenaire Vergaderingen, een Uitvoerend Comité, een Secretariaat, en comités en werkgroepen. GEO heeft ten minste eens per jaar een plenaire vergadering op hoog ambtelijk niveau en periodiek op ministerieel niveau. GEO neemt besluiten bij consensus. De eerstvolgende Plenaire Vergadering, GEO-III, wordt gehouden op 28 en 29 november GEOSS zal een systeem van systemen zijn en bestaan uit bestaande en toekomstige systemen, wiens mandaat het zal aanvullen, niet vervangen... De bijdragende systemen zullen uit de diverse stadia van de verwerkingscyclus komen, van primaire waarneming tot informatievoorziening. Door GEOSS zullen ze waarnemingen en producten delen met het systeem als geheel en de noodzakelijke stappen nemen om er voor te zorgen dat de gedeelde waarnemingen en producten toegankelijk, vergelijkbaar en begrijpelijk zijn door het ondersteunen van gemeenschappelijke normen (standaardisatie) en aanpassing aan de gebruikerseisen. Vele bestaande pogingen tot coördinatie worden geplaagd door aftakelende technische infrastructuren, grote ruimtelijke en temporele hiaten in specifieke data sets, inadequate interoperabiliteit, een gebrek aan toegang tot data en een scala aan andere uitdagingen. GEOSS zal een mechanisme verschaffen om hiaten in waarnemingen te identificeren, alsmede de middelen te mobiliseren om ze op te vullen. Als 10 RUIMTEVAART

11 een intergouvernementeel forum voor dialoog tussen systeemoperatoren, wetenschappers, ingenieurs en eindgebruikers van aardobservatie informatie in nationale en internationale instanties, kan GEO consensus creëren inzake de financiering van belangrijke aardobservatie prioriteiten en het versterken van significante netwerken, in het bijzonder door onacceptabele leemtes in ontwikkelingslanden op te vullen. In de zeventiger en tachtiger jaren werd de term aardobservatie binnen de ruimtevaart geadopteerd en eng gedefinieerd als waarnemingen van de aarde vanuit de ruimte. Vandaag, binnen GEO en GEOSS, verwijst de term aardobservatie meer correct naar alle data die vergaard wordt met behulp van in-situ waarnemingen. Dus waarnemingen vanuit de lucht én vanuit de ruimte, omdat effectieve aardobservatie de integratie van de gegevens van al deze platformen vereist. Bovendien omvat de term gegevensverwerking, modeleren en de verspreiding van informatie over het aardsysteem. Het GEO Secretariaat werd in mei 2005 in Geneve opgezet en de eerste directeur, José Achache, trad aan in september van dat jaar. Het Secretariaat fungeert als een internationaal coördinatiecentrum voor de wereldwijde inspanning GEOSS te creëren. Voor meer informatie: of bel het Secretariaat op De Banda Aceh kust vóór (23 juni 2004) en ná (28 december 2004) de tsunami van 26 december [ESA SP1284] GEOSS richt zich uitdrukkelijk en bij wijze van prioriteit op de noodzaak om in-situ observatienetwerken te verbeteren evenals hun integratie met andere observatiesystemen te bevorderen. Dit is een terugkerend thema door het gehele tien jaren plan en GEO s jaarlijkse werkplannen. Zo maakt het tien jaren plan bijvoorbeeld een sterke verplichting tot het verbeteren van insitu hydrologische waarnemingen, alsmede observaties in het kader van ecosystemen en biodiversiteit. In-situ netwerken en de automatisering van datavergaring zal geconsolideerd worden, en het vermogen hydrologische waarnemingen te vergaren en te gebruiken zal worden opgebouwd waar nodig... Waarnemingen van ecosystemen zullen beter geharmoniseerd worden en in-situ waarnemingen zullen beter geïntegreerd worden met waarnemingen vanuit de ruimte... Het implementeren van GEOSS zal vele heterogene biodiversiteit observatiesystemen verenigen... taxonomische en ruimtelijke leemtes zullen worden opgevuld en het tempo waarmee informatie wordt vergaard en verspreid zal worden verhoogd. Deze voorbeelden demonstreren een andere innovatieve dimensie van GEOSS, namelijk het benaderen van observatie-eisen vanuit het standpunt van de eindgebruiker in negen sociale aandachtsgebieden. GEO s programmatische doeleinden zijn gestructureerd om observatiesystemen te coördineren in de context van sociale doeleinden, zoals het begrijpen van milieufactoren die het menselijke welzijn beïnvloeden en het verminderen van het verlies aan levens en bezittingen ten gevolge van natuurlijke en door mensen veroorzaakte rampen. In het laatste geval is GEO al begonnen met het verschaffen van een wereldwijd coördinatiecentrum voor de toepassing van aardwetenschappen met betrek- RUIMTEVAART

12 king tot rampen (voorspelling, waarschuwing, reactie, wederopbouw). GEO s transversale programmatische structuur heeft innovatieve multidisciplinaire projecten geïnitieerd die bijvoorbeeld de effecten van verlies aan biodiversiteit op menselijke gezondheid onderzoeken. GEO bevordert tevens pogingen om het gebruik van leidende wetenschappelijke technieken uit te breiden naar nieuwe domeinen, zoals het gebruiken van ensembletechnieken die oorspronkelijk werden ontwikkeld voor weer- en klimaatvoorspellingen in het verbeteren van het beheer van energiebronnen. Het creëren van gemeenschappelijke, multidisciplinaire technieken en methoden is ook een belangrijk aspect van GEOSS. Dit jaar werkt GEO aan een demonstratieproject voor haar vooraanstaande project, GEONETCast. Bouwend op bestaande netwerken zal dit project een informatie verspreidingsysteem creëren waarmee in-situ en remote sensing data, producten en diensten van GEOSS naar gebruikers worden gezonden via een wereldomvattend netwerk van breedband communicatiesatellieten, gebruikmakend van multicast en met gecontroleerde toegang tot de gegevens. GEO is ook bezig te onderzoeken hoe GEONET- Cast in latere fases in een gegevensvergaringssysteem zou kun evolueren. De ruggengraat van al deze inspanningen is een hernieuwd onderschrijven De gevolgen van een extreem weersfenomeen. [ESA SP1284] door GEO lidstaten van het principe van het delen van gegevens:...waar gedeeltes van GEOSS volledige en open uitwisseling van data, metadata en producten binnen GEOSS beoefenen... beschikbaar gemaakt met minimale vertraging en tegen minimale kosten. Deze toezegging demonstreert een hernieuwde appreciatie van het belang van het delen van gegevens, alhoewel men moet erkennen dat bestaand nationaal en internationaal databeleid en wetgeving beperkingen op zullen leggen. Maar zelfs met deze beperkingen zal GEO belangrijke stappen ondernemen in dit domein door de technische Nederland is eveneens lid van GEO en wordt officieel vertegenwoordigd door het KNMI. Op ministerieel niveau is de staatssecretaris van Verkeer en Waterstaat verantwoordelijk voor de Nederlandse bijdrage aan GEO. Binnen Nederland wordt de bijdrage gecoördineerd in het GMES platform, dat voor hetzelfde doel is opgericht in GMES kader. Het NIVR voert het secretariaat van het GMES platform. Naast het KNMI nemen het ITC, de Universiteit van Wageningen, TNO, EARS en Dutch Space deel aan de diverse GEO comités en de taken van het GEO werkplan. De prioriteiten van Nederland binnen GEO zijn, net als in GMES: ten eerste, klimaatverandering en atmosfeer monitoring en ten tweede, watermanagement en kustbeheer inclusief waterkwaliteit en veiligheidsaspecten zoals stormen en overstromingen. interoperabiliteit tussen de onderdelen van GEOSS te bevorderen. Uiteindelijk is de visie van GEO voor GEOSS het realiseren van een toekomst waarin besluiten en acties betreffende het welzijn van de mensheid worden vormgegeven door gecoördineerde, veelomvattende en continue aardobservatie en informatie. Volledig gerealiseerd zal deze visie zich vertalen in een steeds beter wordend netwerk van aardobservatiesystemen dat betere modellen, betere kaarten, betere voorspellingen en betere informatie werktuigen voor besluitmakers voortbrengt. Ir. Hermen Westerbeeke van het GEO Secretariaat in Geneve was begin jaren negentig, toen nog als Hermen Rehorst, hoofdredacteur van Ruimtevaart en schreef daarvoor verschillende artikelen waaronder Remote sensing: van data tot informatie in augustus RUIMTEVAART

13 Venus Express Science Operations Ir. Quirien Wijnands en Ir. Raymond Hoofs ESA/ESTEC Sinds 11 april 2006 draait ESA s Venus Express (VEX) zijn banen rond onze zusterplaneet Venus. Na een kleine maand van baanveranderingen, voornamelijk voor het verkleinen van de pericenterhoogte, en instrument commissioning, is het ruimtevoertuig sinds half mei (op één enkel instrument na) volledig operationeel. Nu de eerste, veelbelovende, wetenschappelijke resultaten bekend worden, is het tijd voor een kleine terugblik op het volledige proces van wetenschapsplanning en een blik in de keuken van het ESA Venus Express Science Operations Centre (VSOC) en de hulpmiddelen die daar gebruikt worden. Venus Express Missie Met de lancering met een Soyuz Fregat op 9 november 2005, en de aankomst op 11 april 2006 heeft Europa zijn eerste ruimtevoertuig in een baan om Venus. De missie omvat een breed spectrum van wetenschappelijke doelen wat betreft de natuurkunde, scheikunde, beweging en structuur van de Venusatmosfeer, de interactie van het Venusoppervlakte met de atmosfeer en de bestudering van het Venus oppervlak zelf. Verder worden er metingen verricht aan de plasmaomgeving en de interactie van de zonnewind met de Venus-atmosfeer. Venus Express Omloop Met het bereiken van de uiteindelijke operationele omloop, op 7 mei 2006, De operationele baan van Venus Express. [ESA] Overzicht van de locatie van de twee HGA s en de diverse instrumenten. [ESA]. bevindt VEX zich in een 24 uurbaan met een apocenterhoogte van km en een pericenterhoogte van rond the 250 tot 350 km. Wetenschappelijk gezien kan deze baan worden verdeeld in 3 fasen: Pericenter observatiefase (van -1 tot +1 uur omlooptijd) Communicatiefase (van 2 tot 10 uur omlooptijd) Off-pericenter observatiefase (van -12 tot -1 uur). De baan wordt zo gehandhaafd dat de communicatie gedurende vrijwel iedere baan plaatsvindt in deze periode. Contact met het Cebreros grondstation wordt bewerkstelligd door middel van twee High Gain Antennas (HGAs) aan boord van VEX, die afhankelijk van de conjunctie aarde - Venus - zon worden afgewisseld. Door middel van deze keuze in HGA kan de zonbelichting op kwetsbare delen van het voertuig gedurende de communicatiefasen beperkt worden. Voornamelijk voor de thermische huishouding is dit zeer belangrijk. Het zou te ver doorvoeren om hier de verschillende instrumenten te beschrijven. Voor meer informatie hierover wordt gerefereerd naar www. esa.int/specials/venus_express. Planning van Wetenschappelijke Observaties Er zijn twee parallelle paden die leiden tot een wetenschappelijke observatie; het wetenschapspad met als grondslag RUIMTEVAART

14 sen. Na afloop en uitvoer (al dan niet volledig uitgevoerd) van iedere MTP worden de resultaten bijgehouden en dienen zo als overzicht van de gedane observaties, voor o.a. de verschillende instrumenten teams. Overzicht van de twee parallelle paden die leiden tot een wetenschappelijke observatie. [ESA] de wetenschappelijk doelen en het operationele pad met als grondslag de Venus omgeving, de baan en de beperkingen van het ruimtevoertuig. Observaties zijn bouwstenen van bepaalde instrumentmetingen die bijdragen aan het invulling geven van een wetenschappelijk doel. Natuurlijk kunnen er meerdere observaties nodig zijn om een wetenschappelijk doel te behalen. Het kan echter ook zo zijn dat een observatie meerdere doelen steunt. Van operationele kant zijn het voornamelijk de positie in de baan, de duur van slews (rotatie van het voertuig die nodig is om de gewenste stand in te nemen), de hoeveelheid data en de (beperking van de) zonneschijn op instrumenten en het voertuig zelf, die de timing van wetenschappelijke observaties bepalen. Door middel van een Long-Term-Planning (LTP), een Medium-Term-Planning (MTP) en een Short-Term-Planning (STP) wordt invulling gegeven aan bovengenoemde opzet. Het zogenoemde Science Activity Plan (SAP), dat is opgezet in de jaren voorafgaand aan de missie, is onderdeel van de LTP. Hierin zijn op een kwantificeerbare wijze de wetenschapsthema s vastgelegd. Deze worden achtereenvolgens vertaald in een maandelijkse tijdbalk van observaties, en in gedetailleerde operationele files die als directe basis dienen voor het versturen van commando s naar het ruimtevoertuig. Op dit moment zijn het vooral deze routine operaties van de maandelijkse MTPs en STPs die het leven van de Science Operator beheer- Gedurende de voorbereiding van de missie zijn tien verschillende Venus Express observatiemodes geformuleerd, de zogenoemde Science Cases. Ieder van deze cases is verschillend in wetenschappelijk doel, geometrie van de observatie en experimenten die erin betrokken zijn. Voorbeelden van Science Cases variëren van Venus nadirobservatie rond pericenter (observatie recht onder VEX tijdens de kortste afstand tot de planeet), observaties van bedekkingen van sterren door de Venus atmosfeer, tot complexe mozaiekenobservaties (waarbij meerdere opnamen later aan elkaar geplakt kunnen worden en zo een groter beeld opleveren). Het zijn deze Science Cases die in achtereenvolgende banen naar hartenlust gecombineerd en afgewisseld worden, natuurlijk zo lang de operationele grenzen dat toelaten. 3D-visualisatie voor een typische stellar-occultatie (sterbedekking) door de Venus-atmosfeer. [ESA] 14 RUIMTEVAART

15 De weergave van het VMC instrument tijdens de Venus Zuidpoolobservatie van 15 mei Links de PTB Field Of View (FOV) simulatie, rechts het uiteindelijke (ultraviolette) observatieresultaat. [ESA/MPS, Katlenburg-Lindau] Planning Tools Ter ondersteuning van, in het bijzonder, de MTP en STP taken, beschikt de Science Operator over een drietal planning tools: Venus Express Project Test Bed (PTB) Mapping and Planning for Payload Science (MAPPS) Experiment Planning System (EPS). De PTB is een simulator, gebaseerd op EuroSim, waarin de opzet van een MTP tijdbalk gesimuleerd en driedimensio- naal gevisualiseerd kan worden. Door middel van het doorrekenen van wiskundige modellen die het zonnestelsel en de sterrenhemel simuleren en van modellen voor de beweging en stand van het ruimtevoertuig, is de Science Operator in staat zijn geplande observaties te bekijken en te toetsen. Naast de bovengenoemde functionaliteit biedt MAPPS de gelegenheid de geplande tijdbalk intuïtief te visualiseren en een Venus grondtrack te maken van de geplande observaties. Ook wordt de hoeveelheid gegenereerde data gesimuleerd. De EPS software, die deel is van MAPPS en de PTB, biedt vervolgens de gelegenheid door middel van een aantal simpele handelingen de STP bestanden te genereren, op consistentie getest en gebruik te maken van de juiste syntax. Deze bestanden worden vervolgens in het Mission Operation Centre (MOC) nogmaals op correctheid getest en vervolgens in telecommandos omgezet en naar VEX verzonden. Om het aantal iteraties tussen de SOC MAPPS Timeline Visualisatie voor omloop 106 (5 augustus 2006). De pointing bars geven aan welke observaties achtereenvolgens gepland zijn en welke experimenten een rol spelen. Naast belangrijke gebeurtenissen in vorm van icoontjes (bijvoorbeeld pericenter passage), worden de zichtbaarheid van het Cebreros grondstation en de illuminatiehoek van de zon op de x as van Venus Express weergegeven. [ESA] RUIMTEVAART

16 Venus Express geeft zicht op mysterieuze atmosfeer Michel van Pelt ESA s Venus Express stuurt sinds zij in haar definitieve omloop werd gebracht een indrukwekkende stroom gegevens terug. Zo had de sonde al snel een primeur met de eerste foto s van een dubbele werveling in de Venus-atmosfeer boven de Zuidpool. Ook de rest van de atmosfeer is al erg interessant gebleken. Opnamen in ultraviolet (UV) tonen ingewikkelde bewegingen en dunne streeppatronen in het wolkendek, die mogelijk worden veroorzaakt door sterke wind. Periodieke golfpatronen in de wolken zijn waarschijnlijk het gevolg van lokale temperatuurverschillen, of een soort getijdenkrachten op Venus. Een van de belangrijkste waarnemingen is die van de raadselachtige UV-absorbeerders. Deze worden zo genoemd omdat ze de helft van al het zonlicht dat Venus ontvangt van de zon absorberen. De substantie die deze absorptie veroorzaakt stelt wetenschappers vooralsnog voor een raadsel. Er is zelfs geopperd dat het fenomeen door microben wordt veroorzaakt. We wisten al dat het Venus-wolkendek twintig kilometer dik is en zich tot 65 kilometer boven de planeet uitstrekt. Nieuw is de ontdekking dat het wolkendek zich aan de nachtzijde van Venus uitstrekt tot negentig kilometer hoogte. Op twintig kilometer hoogte zijn bovendien druppels zwavelzuur gedetecteerd, die mogelijk van vulkanen afkomstig zijn. Verder ontdekte Venus Express zwaar-water (watermoleculen met een extra neutron en daardoor een hogere massa) in de atmosfeer. De verhouding van zwaar water ten opzichte van gewoon water kan gebruikt worden om te bepalen hoeveel water er vroeger op Venus was en hoeveel er dus is ontsnapt. De planeetverkenner en de instrumenten werken over het algemeen heel goed. Alleen met de Planetary Fourier Spectrometer (PFS) zijn problemen; een spiegel die het instrument normaal gesproken moet richten is geblokkeerd geraakt. Er is een onderzoek gestart naar het defect en de mogelijke oplossingen voor dit probleem. Een artistieke impressie van de ontdekte dubbele werveling in de atmosfeer boven de Zuidpool van Venus. [ESA] 16 RUIMTEVAART

17 MAPPS groundtrack visualisatie voor de VMC nadirobservatie op 24 april Ingezet is het uiteindelijke resultaat van de observatie. [ESA/MPS, Katlenburg-Lindau] en de MOC tot een minimum te beperken wordt vanzelfsprekend in de planning tools gebruik gemaakt van onder meer de laatste baanbestanden en de configuratie en status van het ruimtevoertuig. Verder zijn als onderdeel van de PTB en MAPPS nauwkeurige slewberekeningen en thermische testen gemodelleerd, die meteen vanaf het begin van een MTP-opzet de duur van slews tussen observaties berekenen en belichtingen door de zon en eventueel nodige thermische herstelperiodes testen. geëvalueerd en worden toevoegingen aan de planning tools gedaan. Deze moeten de Science Operator in de komende maanden ondersteunen, als het Venus Express hot season ingepland zal moeten worden. Deze thermisch zeer ongunstige periode zal van de operators en instrumenten teams alle inventiviteit vergen om toch zoveel mogelijk wetenschappelijke doelen te bereiken. Meer interessante resultaten van onze zusterplaneet zullen ongetwijfeld volgen. Conclusies De beschreven opzet heeft er toe geleid dat binnen een maand na aankomst in een baan rond de planeet, de Venus Express Science Observations gestart konden worden en er al vele spectaculaire observaties gedaan zijn. Op dit moment worden de resultaten en ervaringen, opgedaan gedurende de eerste maanden van planning, Artistieke afbeelding van de Venus Express. [ESA] RUIMTEVAART

18 De jacht op planetoïden en kometen Deel 2 Michel van Pelt In deel 1 van dit artikel (Ruimtevaart ) was te lezen hoe het onderzoek van planetoïden zich heeft ontwikkeld. In dit deel worden wetenschappelijke missies naar de ijzige kometen bekeken. Inleiding De beroemde Nederlandse astronoom Oort vermoedde halverwege de vorige eeuw het bestaan van een enorme, bolvormige wolk kometen die het zonnestelsel omgeeft. Nauwkeurige berekeningen aan de baan van bekende kometen toonde aan dat hij gelijk had. De kometen in wat nu de Oortwolk wordt genoemd, draaien hun banen ver voorbij Neptunus. De meest verre kometen waarschijnlijk zelfs op een afstand van twee lichtjaren; ongeveer halverwege de dichtstbijzijnde ster. Door de grote afstanden ondervinden de kometen in de wolk slechts een zeer zwakke aantrekkingskracht van de zon en hun banen kunnen daarom gemakkelijk verstoord worden door de bewegingen van sterren op grote afstand. Soms wordt de baan van een dergelijk komeet dusdanig verstoord dat het de binnenste regionen van het zonnestelsel in vliegt. Als het dicht bij de zon komt, verdampt het ijs op het oppervlak en ontstaat de bekende komeetstaart van gas en stof. Artistieke impressie van Giotto in de buurt van de komeet van Halley. [ESA] Astronomen vermoeden tegenwoordig dat kometen bestaan uit het oorspronkelijke materiaal waaruit het zonnestelsel 4,5 miljard jaren geleden is gevormd. Velen van hen denken ook dat een groot gedeelte van het water op onze planeet door inslaande kometen geleverd is en dat ze misschien zelfs de basisingrediënten voor het leven hier brachten. Vandaar dat er veel waarde wordt gehecht aan komeetonderzoek. Vroeger kon dat alleen met telescopen, maar sinds de jaren tachtig wordt ook de ruimtevaart hiervoor gebruikt. Missies naar kometen ICE De eerste ruimtemissie naar een komeet vond in 1985 plaats, toen NASA s International Cometary Explorer (ICE) door de staart van komeet Giacobini-Zinner vloog. De kern van de komeet werd op een afstand van km gepasseerd. Eigenlijk was ICE geen echte komeetmissie, want de sonde was oorspronkelijk ontworpen als de Sun-Earth Explorer-3 satelliet voor de bestudering van de interactie tussen de magnetisch velden van de zon en de aarde. Met behulp van een aantal scheervluchten langs de maan werd deze Explorer echter op weg naar de komeet gestuurd en daarbij omgedoopt tot ICE. De instrumenten werden toen gebruikt om het effect van de zonnestraling op de staart van Giacobini- Zinner te bestuderen. Giotto De eerste echte komeetmissie, Giotto, was ook ESA s eerste interplanetaire project. De sonde was ontworpen om 18 RUIMTEVAART

19 de befaamde komeet van Halley te onderzoeken, die 1986 weer in de binnenste regionen van het zonnestelsel langskwam. Giotto vloog door de wolk van gas en stof rond de komeetkern, de zogeheten coma, en benaderde deze tot op 596 km. De grootste uitdaging bij het ontwerp van de missie was hoe Giotto tegen inslagen van komeetdeeltjes te beschermen. De relatieve snelheid was maar liefst km/u; snel genoeg om in elf minuten de Atlantische Oceaan over te steken. Bij die snelheid zou een acht centimeter dik aluminium schild nodig zijn om een minuscuul stofdeeltje van 0,1 gram tegen te houden. Zo n schild zou meer dan 600 kg wegen, wat veel te zwaar was voor de kleine sonde. De ontwerpers pasten echter een zogenaamd Whipple schild toe, dat bestond uit twee dunne lagen. Het eerste, 1 mm dunne aluminium schild kon inslaande stofdeeltjes niet stoppen, maar zorgde er wel voor dat ze grotendeels verdampten. De resten werden vervolgens door een tweede schild van 12 mm dik Kevlar tegengehouden. Het systeem werkte goed. Veertien seconden voor de dichtste nadering werd Giotto door een relatief groot deeltje geraakt, waardoor de stabiliteit van de sonde even verstoord werd, maar er was geen blijvende schade. De instrumenten aan boord brachten een schat aan wetenschappelijke gegevens op, waarvan de opnamen van de kern van de komeet de belangrijkste waren. Die kern bleek ongeveer 16 km lang te zijn en de vorm van een pinda te hebben. De beelden toonden fonteinen van gas en stof die uit het koolzwarte oppervlak omhoog spoten. Giotto was niet de enige sonde die op Halley werd afgestuurd. Japan stuurde er ook twee, Sakigake an Suisei, en Rusland lanceerde de twee Vega sondes, die eerst Venus en daarna de komeet bezochten. Geen van hen kwam echter zo dichtbij als Giotto. Na de scheervlucht langs Halley bleek Giotto nog in redelijk goede staat te zijn. De massaspectrometers, een stofdetector, een plasma-analyse sensor en de kleurencamera waren weliswaar kapot, maar toch werd besloten de sonde naar een volgend doel te dirigeren. Dat werd komeet P/Grigg-Skjellerup, welke in 1992 op 200 km afstand werd gepasseerd. Helaas bestaan daar vanwege de kapotte camera geen beelden van. Rosetta Gestimuleerd door het success van haar eerste komeetmissie begon ESA aan een nog ambitieuzer project. Deze keer wilde men niet slechts een korte scheervlucht, maar een stabiele baan rond een komeet. Zo zou deze gedurende lange tijd geobserveerd kunnen worden. Ook was het de bedoeling een kleine lander naar de komeet te laten afdalen. Na een lange ontwikkeltijd werd de Rosetta sonde in 2004 gelanceerd en begon een meer dan tien jaren durende vlucht naar komeet Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. In 2014 moet Rosetta bij haar doel aankomen. De komeet is dan nog relatief ver van de zon en daardoor niet erg actief. Naarmate de warmtestraling toe neemt, zal Rosetta kunnen waarnemen hoe de komeet verandert. Zoals de beroemde Steen van Rosetta het mogelijk maakte Egyptische hiërogliefen te vertalen, zo moet de Rosetta sonde ons gaan vertellen waar kometen uit bestaan en daarmee hoe het jonge zonnestelsel eruit zag. De lander van Rosetta heeft een massa van ongeveer 100 kg en de grootte van een flinke televisie. Het is Philae genaamd, naar het Nijl-eiland waarop de obelisk werd gevonden die de Franse Jean-François Champollion gebruikte om belangrijke hiërogliefen op de Rosetta steen te ontcijferen. Om te voorkomen dan Philae vanwege de extreem lage zwaartekracht bij de lan- De Rosetta sonde en de Philae lander. [ESA] RUIMTEVAART

20 ding weg stuitert, zal het een harpoen in de komeet schieten. Het ontwerp van deze harpoen was niet gemakkelijk, omdat niemand precies weet hoe het oppervlak van Churyumov- Gerasimenko zich zal gedragen. Misschien bestaat de buitenste laag van de komeet uit zeer los materiaal, maar het kan net zo goed hard als graniet zijn. Contour Een andere recente komeetmissie was NASA s Contour (Comet Nucleus Tour). Deze had twee of drie kometen moeten bezoeken, maar helaas ging het contact al verloren na ontsteking van de raketmodule die Contour uit haar aanvankelijke aardbaan had moeten bevrijden. Door telescopen waren vanaf de aarde drie objecten te zien waar alleen de sonde zichtbaar had moeten zijn. Blijkbaar waren de rakettrap en sonde uit elkaar gevallen. Later bleek dat door een ontwerpfout de structuur van Contour niet berekend was op de hitte die door de rakettrap werd geproduceerd. Stardust Een stuk succesvoller was NASA s Stardust missie. Deze vloog in 2004 langs komeet 81P/Wild-2 en verzamelde tijdens het passeren komeetstof in een laagje speciaal materiaal dat aerogel heet. Deze gel remde de gevangen deeltjes af zonder dat ze beschadigden. De terugkeercapsule met het kostbare komeetstof landde in januari 2006 in de staat Utah. Deep Impact Een andere komeetmissie van NASA, Deep Impact, was een zeer korte. De sonde werd in januari 2005 gelanceerd en bereikte het doel, de komeet Temple 1, al op 4 juli van dat jaar. Temple 1 impact. Op deze door de Flyby sonde gemaakte foto zijn de grote hoeveelheden gas en stof te zien die de inslag van Impactor veroorzaakte. [NASA] De sonde splitste zich in het Flyby moederschip en de kleinere Impactor. Deze laatste sonde van 370 kg werd in het pad van de aanstormende komeet gebracht en sloeg in met een snelheid van km/u en een kracht gelijk aan een explosie van 4500 kg TNT. Het gevolg was een enorme hoeveelheid gas en stof dat uit de ontstane krater ontsnapte, wat door Flyby nauwkeurig werd bestudeerd. Ruimtetelescopen als de Hubble Space Telescope en ESA s XXM Newton, en ook Rosetta werden gebruikt om de gevolgen van de inslag te bestuderen. Dankzij deze internationale samenwerking werd het spektakel met velerlei soorten instrumenten vastgelegd en kwam er een grote hoeveelheid gegevens beschikbaar voor de betrokken komeetonderzoekers. Analyse van gereflecteerd zonlicht toonde aan dat het uitgespuwde gas vooral uit waterdamp en koolstofdioxide bestond. Meer complexe organische (koolstofhoudende) moleculen, waarschijnlijk afkomstig uit diepere lagen, werden ook gedetecteerd. De dichtheid van de komeet bleek met 0,6 gr/ cm 3 vrij laag te zijn. Dat betekent dat Temple 1 voornamelijk uit heel kleine deeltjes bestaat die relatief los aan elkaar zitten. De komeet is dus geen harde ijsbal, maar lijkt meer op een bol poedersneeuw. Vandaar dat de kleine Impactor (ter grootte van een wasmachine) zo n groot gat kon slaan; de diameter van de ontstane krater wordt op 250 meter geschat. De missie was een groot succes, behalve dan volgens de mening van een Russische astrologe, die NASA aanklaagde voor het in de war schoppen van haar horoscopen. Een artistieke impressie van de Flyby en kleinere Impactor sonde van NASA s Deep Impact missie. [NASA] De tot nu toe verzamelde kennis over kometen is niet alleen interessant vanuit puur wetenschappelijk oogpunt. We weten nu veel meer over de samenstelling en eigenschappen van kometen dan 20 jaren geleden en dat kan mogelijk in de toekomst helpen ons te beschermen tegen kometen die met de aarde in botsing dreigen te komen. 20 RUIMTEVAART