Reis van sonde duurt
ongeveer
ZATERDAG 25 JUNI 1977
Edmund Halley, de Engelse
Astronomer Royal die voor het eerst
hem vernoemde komeet als
het zonnestelsel identifi
ceerde en zijn elliptische haan bere
kende. Hij beleefde de door hem
voorspelde herverschijning in 1758
niet meer. Overigens staat thans
vast dat lang niet alle kometen lot
het zonnestelsel behoren, maar dat
er ook "vuile sneeuwballen" zijn die
uit de interstellaire ruimte komen,
en langs de zon scheren in een open
parabolische in plaats van een ge
sloten elliptische baan.
In 1910, tijdens de vo
rige verschijning van de
komeet van Halley,
maakte de Lich sterren
wacht deze opname van
de "vuile sneeuwbalen
zijn ijle staart. In dat
jaar ging de aarde door
een deel van die staart.
Mede doordat men kome
ten als onheilsboden be
schouwde was men bang
dat uiterst giftige gassen
in de dampkring terecht
zouden komen. Nu zijn
die gassen waarschijn
lijk helemaal niet giftig
en bovendien uiterst ijl,
maar niettemin stuurden
Amerikaanse astrono
men, die wel eens wat
meer over de aard van de
kometenstaart wilden
weten, ballonnen naar
zeer hoge luchtlagen om
monsters van de even
tueel verontreinigde at
mosfeer te nemen. Van
die experimenten kwam
niets terecht. Er werd
geen spoortje vreemd gas
aangetroffen. Inmiddels
blijven de astronomen
even nieuwsgierigwes
halve nu de doeltreffen
der methode op stapel
staat om komeet en staart
van nabij in de ruimte te
observeren en fotogra
fisch analyseren.
Het zonnestelsel is een rijk
geschakeerde familie van
hemellichamen, die om de
centrale ster, de zon, wen
telen. Tot de meest specta
culaire leden behoren de
kometen en een van de
bekendste daarvan is de
komeet van Halley, die tot
dusver om de 76 jaar tot
een indrukwekkend he
melverschijnsel leidde.
Men verwacht in 1986 deze
komeet weer te kunnen
bewonderen, wanneer de
nabijheid van de zon voor
een imposante staart moet
zorgen.
Men weet eigenlijk nog niet
zo heel veel af van kome
ten, en om enigszins in die
lacune te voorzien heeft de
Amerikaanse ruimtevaar
torganisatie NASA het
plan opgevat om er een
(onbemand) ruimtevaar
tuig heen te sturen om de
komeet van Halley in 1986
te observeren tijdens de
passage langs de zon.
Zo'n plan om een ruimtevaartuig
naar de komeet van Halley te stu
ren is ogenschijnlijk een koud
kunstje als men weet dat de ruim
tetechniek in staat is mensen op
de maan te laten landen slechts
enkele honderden meters van
een tevoren vastgesteld doel,
Marslandingen uit te voeren en
een ruimtevaartuig (de Pionier)
zo zuiver te lanceren en besturen
dat het tussen de planeet Satur-
nus 'en haar ringen door schiet.
Maar een ruimtevaartuig naar
een komeet sturen is in wezen
nog veel gecompliceerder dan
dat kosmische ringsteken. En
kele van de problemen zijn de
volgende.
Vier jaar
Door de afstand, die het ruimte
voertuig moet afleggen, duurt de
reis ongeveer vier jaar. Het ligt
dan ook in het voornemen, de
Halley-sonde tussen maart en
juni 1982 te lancerep. Voordat die
sonde geconstrueerd is (nu staat
er alleen nog maar iets op papier)
verlopen er enige jaren. Daarom
moet er thans, in ieder geval dit
jaar, een beslissing worden ge-.,
nomen. Temeer is dit het geval
omdat om verschillende redenen
(waarover later meer) een geheel
nieuw voortstuwings-systeem
ingebouwd moet worden, dus
uitvoerig getest.
Bij dat alles komt, dat men niet ge
heel zeker is van de plaats van het
doel, waarop gemikt wordt. Die
onzekerheid is een gevolg van het
veelal ongedurige gedrag van
kometen waarvoor hun aard ver
antwoordelijk is.
Een komeet is waarschijnlijk een
brok los samenhangende materie
van enkele tientallen kilometers
doorsnee, de kern. Daaromheen
bevindt zich (alweer vermoede
lijk) een veel lossere "coma" van
gassen, ijsdeeltjes en stof of wol
ken gruis. De diameter daarvan
kan honderden kilometers be
dragen.
Samenraapsel
Dit samenraapsel, dat door een
Amerikaanse astronoom wel
eens een "vuile sneeuwbal" is
genoemd, doorloopt een langge
rekte elliptische baan om de zon,
die in een van de brandpunten
van deze baan staat. De komeet
bevindt zich daardoor meestal
ver van de zon en komt .slechts
éénmaal in een omloop in de
buurt van de zon. In dat laatste
geval wordt de coma sterker ver
hit en worden gassen door de
De baan van de komeet van
Halley in de omloop tussen 1910
en 1986, ontleend aan Elseviers
"Atlas van het heelal". De ge
stippelde lijn is de komeetbaan,
de plaats in de loop der jaren is
aangegeven. Als cirkeltjes links
zijn de banen van Mars en
aarde getekendde overige pla-
neetbanen zijn met pijl in de
richting van hun beweging om
de zon als delen van cirkels
aangeduid. Op het ogenblik
moet de komeet zich tussen de
banen van Saturnus en Uranus
bevinden.
Een (uiteraard getekendbeeld van de on tworpen Halley-sondeDe tekenaar zag de sonde als het ware staande
op een van de twee lange armen met zonnecellen. De andere arm is de naar "achteren" stekende "bak" met twee
schuine kanten. Deze armen met zonnecellen leveren voldoende energie voor de ionen-raket in de sonde zelf
(midden op de plaat tussen de zonnecel-armen) en de wetenschappelijke apparatuur en zenders en ontvangers
aan boord. Het is de vraag of dit hele gevaarte met één shuttlevlucht in de ruimte kan worden gebracht, of na
enkele vluchten in een baan om de aarde moet worden geassembleerd.
druk van het zonlicht wegge
duwd. De komeet zelf geeft geen
licht, maar wordt alleen (zoals
ook planeten en manen) verlicht
door de zon en wordt daardoor
zichtbaar.
De komeet is dan ook vrijwel altijd
onwaarneembaar. Op enigszins
grote afstand van de zon (mee
stal) is het zonlicht te zwak voor
een terugkaatsing die op aarde
zichtbaar is, vooral ook omdat de
komeet zelf erg klein is en de lich
tende staart van door de zon uit
gestoten en verlichte gassen al
leen optreedt in de buurt van de
zon. Alleen nabij de zon (kos
misch gesproken, want dat kan
nog een afstand van honderddui
zenden kilometers zijn) is de ko
meet waarneembaar en kunnen
daardoor de baan-elementen
worden vastgesteld. Dit heeft
weer tot gevolg, dat de baan niet
zo heel nauwkeurig bekend is als
bv de banen van de planeten, die
veel vaker waarneembaar zijn.
Omlooptijd
De komeet van Halley heeft een
omlooptijd om de zon van onge
veer 76 jaar. De kortste afstand
tot de zon bedraagt 90 miljoen ki
lometer, dat is verder dan de pla
neet Neptunus. Door de lange
reis over vele planeetbanen heen
kan de baan van zo'n licht krieltje
als een komeet nu en dan sterk
beïnvloed worden door de veel
massalere planeten die hun aan
trekkingskracht uitoefenen.
Meestal is de kans daarop niet groot
omdat het baanvlak van de mee
ste kometen niet samenvalt met
de zeer dicht bij elkaar liggende
baanvlakken van die planeten.
Maar het komt heel vaak voor, dat
op grond van vroegere waarne
mingen verwachte komeetvers
chijningen uitblijven waarschijn
lijk tengevolge van dergelijke
baan-verstoringen.
Bij de komeet van Halley zijn der
gelijke invloeden al aangetoond,
waardoor soms de verschijning
bij de passage langs de zon op een
ander tijdstip viel dan aanvanke
lijk was voorspeld.
De Engelse astronoom Edmund
Halley, die leefde van 1656 tot
1742 berekende de banen van 24
toen bekende heldere kometen
en vond opvallende overeen-
komsten in de banen van een
komeet die in 1531, 1607 en 1682
was verschenen en concludeerde
dat het om een en dezelfde ko
meet ging met een omlooptijd
van ongeveer 76 jaar. Die komeet
werd naar hem vernoemd. Hij
voorspelde een nieuwe verschij
ning in 1758, hetgeen dan ook
prompt in de kerstnacht van dat
jaar geschiedde.
overleden. De komeet verscheen
sindsdien met een regelmatige
tussenpoos van 76 a 77 jaar weer
aan de hemel. Later heeft een ij
verige astronoom uit oude kro
nieken vastgesteld dat deze ko
meet met diezelfde tussenpozen
is verschenen sinds de vijfde
eeuw voor het begin van onze
jaartelling, op één uitzondering
na, die Wellicht niet geregistreerd
is geweest. De komende ver
schijning wordt in februari 1986
verwacht.
Onzekerheid
Om terug te komen op de NASA-
plannen om in dat jaar een sonde
langs de komeet te zenden: onze
kerheid is een van de grootste
problemen van deze pretentieuze
missie. Men weet niet nauwkeu
rig op welke plaats de komeet op
een bepaald tijdstip zal zijn, men
weet zelfs niet of de komeet nog
"in leven" is. Per slot van reke-
hing is de komeet in de kosmi
sche ruimte veel minder dan een
spierinkje in de oceanen, waar
heel wat zaken ronddartelen die
het op zijn leven hebben gemunt.
Men kan niet afwachten, tot de ko
meet weer verschijnt, dwz in de
buurt van de zon komt. Dan is het
te laat om de sonde nog tijdig te
bouwen, en te lanceren voor een
jarenlange tocht door de ruimte.
De moeilijkheid is dus, dat men
moet besluiten, honderden mil
joenen guldens te besteden aan
de constructie en lancering van
een ruimte-sonde naar eer object
waarvan men niet precies weet
waar men het op welk tijdstip
precies moet vinden en of dit ob
ject er nog wel is.
Daarbij moet dan, gezien de om
standigheden, een zeer grote
flexibliteit ingebouwd worden.
Dat betekent ook, dat men niet
genoegen kan nemen met een
traditionele lancering: een soort
kanonschot vanaf de aarde in de
juiste "richting" waarby slechts
relatief kleine koers- en
snelheids-veranderingen door
middel van boordraketten moge
lijk zijn tijdens de vlucht.
Daartoe moet de sonde een voort
durend beschikbare onbeperkte
hoeveelheid energie aan boord
hebben. Met de conventionele,
tot dusver gebruikte systemen in
de ruimtevaart kan dat niet.
Ionen-raketmotor
Men heeft (op papier) daarom be
sloten tot de uitrusting van de
Halley-sonde met een ionen
raketmotor. Daarin wordt een
bepaalde hoeveelheid materie
ontleed in elementaire deeltjes
zoals (gesimplificeerd) protonen
en elektronen. Die hebben een
elektrische lading.
Door het opwekken van bv mag
neetvelden langs elektronische
weg kunnen die deeltjes uitgesto
ten worden op basis van het prin
cipe dat gelijkpolige deeltjes el
kaar afstoten, zoals gelijke polen
van magneten dat doen. Door die
uitstoting wordt een stuwkracht
verkregen, zoals de uitstoting van
ontploffende en brandende gas
sen stuwkracht levert voor con
ventionele raketten.
Het is allemaal veel ingewikkelder
dan wij hier in kort bestek kun
nen uiteenzetten, maar het komt
allemaal neer op het principe van
de gelijkheid van actie en reactie
waarop alle raketsystemen be
rusten.
De ionen-raketmotor is in onder
zoekcentra op aarde wel herhaal
delijk getest en in de ruimte bij
hoge uitzondering experimenteel
beproefd, maar er is nognooiteen
ruimtevaartuig gelanceerd met
deze motor als primaire
voortstuwings- en besturings
mogelijkheid.
Voor de werking van een ionen
raket is een forse hoeveelheid in
itiële energie nodig, zowel voor
de ontleding van materie in gela
den elementaire deeltjes als voor
het magnetisch mechanisme
waardoor deze deeltjes kunnen
worden uitgestoten.
In overvloed
Deze energie is in de ruimte in
overvloed aanwezig, zeker in de
nabijheid van de zon waarheen
de Halley-sonde gezonden moet
worden: zonne-energie. De sonde
moet daarom worden uitgerust
met enorme panelen, die deze
zonne-energie opvangen.
Daarom is het ontwerp van deze
sonde dqn ook voorzien van der
gelijke "wieken".
Het is alleen de vraag, of de sonde
samen met die panelen vervoerd
kan worden in één space-shuttle
die tegen deze tijd beschikbaar is
om materieel naar een baan om
de aarde te brengen en buiten
boord te zetten. Wellicht zijn er
meer shuttle-vluchten nodig met
daarna een assemblage van het
geheel in een baan om de aarde.
Na de assemblage of shuttle
lancering in één stuk kan de
sonde dan op eigen kracht of j
aanvankelijk met een
hulpraketje-oude-stijl op koers
gezet worden en verder aan zich
zelf worden overgelaten.
Niet geheel overigens, want de
noodzakelijke besturing (d.w.z.
het in- en uitschakelen van de
ionen-boordraket moet geschie
den (aan de hand van waarne
mingen met betrekking tot de
plaats van de vuile sneeuwbal
van Halley) vanuit observatoria
op aarde. Dat roept weer enorme
problemen op omdat de "beve
len" aan het instrumentarium in
de sonde er zelfs met met de
lichtsnelheid van 300.000 km per
seconde er geruime tijd over
doen.
Hoe lang is van tevoren niet te zeg
gen, want dat hangt af van de on
derlinge positie van aarde en
sonde, die naar een onzeker doel
op weg is.
Hachelijk
Zou het de moeite lonen om een
dergelijke hachelijke onderne
ming te starten? Wat is het wezen
lijke doel, wat is het "nut"?
Het onderzoek draagt een zuiver
wetenschappelijk karakter,
waardoor van een direct nut niet
kan worden gesproken. Een van
de doeleinden van veel astrono
misch onderzoek ook via de
ruimtevaart is het herschrijven
van de geschiedenis van het heel
al, waarvan men thans aanneemt
dat het ongeveer twintigmiljard
jaar oud is.
Een juist beeld van die geschiede
nis geeft niet alleen inzicht in het
ontstaan en de ontwikkeling
maar ook in de toekomst. En al
worden we daar niet direct beter
yan, het is logisch dat men
nieuwsgierig is naar dergelijke
zaken, ook al raken zij vooralsnog
nergens ons dagelijks bestaan.
Niettemin kan dit beter inzicht
ons ook meer duidelijk maken
welke processen zich in het
heelal van vandaag afspelen. Wel
licht dat daar dan ook nog direct
praktisch nut uit verworven kan
worden.
De kometen kunnen ons waar
schijnlijk veel vertellen over de
oorspronkelijke materie van het
heelal. In de waarschijnlijk mil
jardenjaren van hun bestaan zijn
zij kennelijk niet "ingevangen"
door grotere brokken materie als
planeten en sterren. Zij staan
derhalve betrekkelijk dicht bij de
oorsprong van de wereld waarin
wij leven, zowel in het zonnes
telsel als in de interstellaire
ruimte Alleen daarom al zijn zij
wetenschappelijk fascinerend
genoeg voor het ondernemen van
zo'n onzeker 'experiment als de
sonde naar de vuile sneeuwbal
van Halley.
- r - v.
WETENSCHAP
en
TECHNOLOGIE
door
P. Bok
