Wij en het weer
IRAS op zoek naar
infrarood in heelal
Nogmaals
tiende
planeet
ZATERDAG 22 JANUARI 1977
EXTRA
PAGINA 21
WETENSCHAP
en
TECHNOLOGIE
door
P. Bok
De Mexicaanse wiskundige met
astronomische belangstelling
Jacinto Amor de la Pena heeft
verklaard aan de hand van be
rekeningen dat de aarde tien
planeten heeft in plaats van de
negen tot dusver bekende.
Volgens hem staat Jano, zoals hij
het hemellichaam heeft ge
doopt, op een gemiddelde af
stand van 8.790.600.000 km van
de aarde, in welke baan een
maal in de 450 jaar een omwen
teling om de zon zou worden
gemaakt.
Overigens hebben astronomen in
het verleden herhaalde malen
gemeend, dat de aarde tien pla
neten heeft, steeds op grond
van berekeningen uit anders
niet verklaarbare afwijkingen
in de banen van de buitenste
van de bekende planeten. Tot
dusver is men er nooit in ge
slaagd, het bestaan van zo'n
tiende planeet visueel met kij
kers te bevestigen en ook dit
maal is dat nog niet het geval
geweest.
Niettemin is de basis van de veron
derstelling niet te enen male
onmogelijk. Per slot van reke
ning zijn de buitenste planeten
Neptunus en Uranus ook pas
waargenomen nadat men hun
bestaan had vermoed op grond
van baanafwijkingen van an
dere planeten.
Als er iets is, waar wij allemaal mee
te maken hebben, van wieg tot graf.
iedere dag en intens dan is het wel
het weer. Dagelijks moeten wij ons
kleden op het weer, onze vrijetijds
besteding is er voor een groot deel
van afhankelijk en in een deel van
het jaar voelen wij de weersom
standigheden fors in onze porte
monnee via gas, olie of kolenreke-
ning.
Maar niet alleen als "gewone bur
ger" ondergaan wij de invloeden
van het weer, ook doordat dit weer
voor bepaalde beroepsgroepen zeer
belangrijk is en dikwijls doorwerkt
in wat de gewone man merkt van
depressies. hogedrukgebieden,
neerslag of droogte, onwillekeurig
gaan de gedachten dan terug naar
de extreem droge zomer van het af
gelopen jaar, waardoor land-, tuin
bouw en veeteelt en derhalve de
prijzen voor alle agrarische pro-
dukten sterk (in ons nadeel) beïn
vloed werden. Maar ook voor
scheep- en luchtvaart, voor vele in
dustrieën in verband met luchtver
ontreiniging bij bepaald klimatolo
gische omstandigheden ondergaan
vrijwel dagelijks de invloeden van
het weer.
Het is daarom toe te juichen, dat de
stichting TELEAC, die min of meer
wetenschappelijk en technisch
georiënteerde voorlichtingscur
sussen geeft via de televisie, bin
nenkort een cursus start onder de
titel "wij en het weer". Dat gebeurt
als een co-produktie van TELEAC
en het KNMI in De Bilt, het Neder
landse "weerinstituut" in het cen
trum van het land dat ons dagelijks
verwachtingen aanbiedt over dit
centrale probleem van de mens.
Er zijn talloze factoren, die het
weerbeeld bepalen en hoewel men
nog geen volledig inzicht heeft in
de werking van die factoren, is het
Spectaculaire weersverschijnselen zijn stormen waarbij het zeewater de toch mogelijk, om verwachtingen
beschermingen bedreigt waarmee de mens zijn woongebied omgeeft zoals °P te stellen, die wel eens niet
i Nederland.
vervulling gaan maar toch een rede
lijke mate van betrouwbaarheid
hebben. Welke zijn die factoren,
hoe oefenen zij invloed uit en wat
zijn eigenlijk de weersverschijnse-
len die wij kennen?
Op deze en aanverwante vragen
wordt geantwoord in de dertien
lessen van TELEAC waarvan de
eerste op 31 januari a.s wordt uitge
zonden via Nederland 1. De lessen
worden steeds op een maandag van
18 15 tot 18.45 uur gegeven en de
zondag daarop van 13.30 tot 14.00
uur over dezelfde zender herhaald.
De verschillende onderwerpen die
in de opeenvolgende cursussen ter
sprake komen zijn de volgende.
Weerbericht in wording: vanuit
een actuele situatie wordt getoond
hoe weerberichten op het KNMI
worden gemaakt.
Weermetingen bij het KNMI, op
het lichtschip Goeree, op het weer-
schip Cumulus en de waarnemin
gen van weersatellieten.
De moderne hulpmiddelen van
de meteorologen, de weersatellie
ten en hun meest spectaculaire
produkten, de wolkenfoto's.
Samenstelling en ontstaan van
wolken, die in het weerbeeld zo'n
belangrijke rol spelen.
De algemene luchtcirculatie en
de daarin voorkomende belang
rijkste weersystemen zoals hoged
rukgebieden, depressies en fron
ten.
In de atmosfeer ontstaan elektri
sche ladingstegenstellingen. Ge
keken wordt naar het nut van een
bliksemafleider. Wat is eigenlijk
een windhoos en wat is het verschil
met een wervelstorm of een tropi
sche cycloon?
Er bestaat een netwerk van
12.000 waarnemingsstations, die
gelijktijdig hun waarnemingen
De koeling van elektrische centrales zoals deze bij de Hemweg in Am
sterdam heeft ook meteorologische gevolgen zoals extra mistvorming. Een
betrekkelijke onschuldige maar toch merkbare vervuiling van de atmos
feer door menselijk toedoen.
doen. Het weerbedrijf is een zeer
internationale aangelegenheid,
omdat het plaatselijke weer voor
een groot deel bepaald wordt door
factoren elders. Hoe komt de uit
wisseling van gegevens tot stand?
In de dampkring is voortdurend
een grillig samenspel van lucht
stromen aan de gang. Zij bepalen
mede het weersverloop. Belangrijk
is om de oorzaak van die lucht
stromingen op te sporen.
Onderscheid moet worden ge
maakt tussen weer, het momentele
verschijnsel, en het klimaat, het
weerbeeld op lange termijn, waar
bij gewezen wordt op de verschil
lende klimaatsoorten.
In principe hebben wij allemaal
baat bij kennis van het weer van
morgen en de komende dagen,
maar er zijn bepaalde groepen die
er meer dan gewone interesse bij
hebben zoals in de land- en tuin
bouw, de bouwnijverheid, de lucht
en scheepvaart etc.
Ingegaan zal worden op het be
grip windkracht en het belang van
stormwaarschuwingen vooral voor
de scheepvaart.
Wat is de invloed van luchtveron
treiniging op het weer en is er kans
op veranderingen van het klimaat?
Dat zijn enkele zeer belangrijke
vragen waar meteorologen zich
mee bezighouden.
Iemand met veel belangstelling
voor het weergebeuren kan een
grote' mate van succes bereiken bij
verwachtingen op korte termijn
zonder te beschikken over speciale
natuurkundige kennis of ingewik
kelde instrumenten.
Wanneer wij al mopperen, indien
we enkele dagen onder een grauw
wolkendek de koesterende zon
moeten missen, hoeveel medelij
den moeten wij dan niet hebben
met de sterrekundigen, die voort
durend onder een "wolkendek"
moeten opereren om wat van hun
studieobject, het heelal, waar te
nemen. Het lijkt wat vreemd, maar
daar komt het toch op neer, ook in
de nachten, dat wij gewone sterve
lingen kunnen genieten van een
flonkerende sterrenhemel. Geluk
kig heeft de ontwikkeling van de
ruimtevaart de astronomen enorm
geholpen, deze hinderpaal te om
zeilen, en ons land speelt in die ac
tiviteiten een belangrijke rol. Bin
nenkort weer, aangezien toestem
ming is gegeven om onze eerste
astronomische satelliet, de ANS, te
laten volgen door de IRAS, die in
het voorjaar van 1981 moet worden
gelanceerd.
De grote moeilijkheid voor astro
nomen, eigenlijk pas na de tweede
wereldoorlog goed onderkend, is
het feit dat kosmische objecten
straling uitzenden over vrijwel het
gehele elektromagnetische spec
trum, maar dat de aardse atmosfeer
slechts voor een gering deel van dit
spectrum doordringbaar is. Op de
grond kunnen wij derhalve slechts
een heel klein deel van de straling
uit de kosmos meten. Tot voor de
oorlog moesten astronomen het
voor de mens zichtbaar licht. Het
leek alsof de sterrekundigen het
heelal moesten bestuderen zoals
het interieur van een huis slechts
door een blik door het sleutelgat
van de voordeur. Dan zie je ook
maar een heel klein stukje, de hal,
vanuit een zeer beperkte gezichts
hoek. Het ligt voor de hand, dat je
dan een zeer onvolledig beeld van
dat interieur van een huis krijgt en
nog vertekend ook. Pas in en in
volle omvang direct na de oorlog
kregen de astronomen een nieuwe
kans, de radioastronomie, ofwel het
registreren van de straling uit het
heelal in het gebied van de radio
golflengten. Daarmee werd een
nieuw "venster" op het interieur
van ons huls, de kosmos geopend,
en kon men een beter kijkje nemen.
Maar het bleef een onvolledig beeld
en kon ook via dit venster nooit
ideaal worden.
Pas de ruimtevaart maakt een vol
lediger indruk mogelijk. Met die
ruimtevaart kon men het huis zelf
binnengaan. De astronomen hoef
den niet meer door vensters naar de
kosmos te kijken maar konden er
hun instrumenten zelf inbrengen.
Het huis werd ontsloten en men
kon er naar believen in rondneu
zen.
Een tekening van de toekomstige IRAS die een gewicht zal hebben van
925 kg en 3,57 cm hoog is.
Daarbij bleek, dat stralings
soorten, die tot dusver niet waren
waargenomen, het astronomisch
beeld over de kosmos grondig wij
zigden, dat we in een heel andere
wereld leven dan wij dachten.
Grote bijdrage
Ons land heeft een grote bijdrage
geleverd tot die betere kennis door
de constructie van de ANS, afkor
ting voor Astronomische Neder
landse Satelliet. Deze werd in au
gustus 1974 gelanceerd met behulp
van een Amerikaanse raket. Hoe
wel de raket niet perfect functio
neerde waardoor de ANS in een
andere dan de beoogde baan kwam,
heeft deze kunstmaan van Neder
landse makelij bijzonder belang
wekkende observaties verricht op
het gebied van de röntgenstraling
en straling in de frequenties van het
ultra-violet.
Men heeft daardoor in de gehele
wereld op hoge prijs gestelde gege
vens verkregen over zeer jonge
sterren en omtrent het ontstaan van
sterren. De waarnemingen waren
zo belangrijk, dat men overwogen
heeft de satelliet, die voor een le
vensduur van een jaar was ontwor
pen maar langer mee bleek te kun
nen gaan, een verlengd programma
te laten uitvoeren, maar de Neder
landse overheid stelde daar geen
gelden (voor gebruik van de volg-
stations op aarde en data-
bewerking) voor beschikbaar.
Niettemin heeft de Nederlandse
regering wel middelen beschikbaar
gesteld voor de bouw en lancering
door Amerika van een opvolger van
de ANS, de IRAS ofwel Infra Rood
Astronomische Satelliet. Zoals de
naam al zegt gaat het hier om een
sterrekundige kunstmaan die juist
aan de andere kant van het zicht
bare spectrum het infrarood met
langere golflengten, waarnemin
gen moet doen. Ook deze stralingen
bereiken het aardoppervlak niet of
nauwelijks omdat de atmosfeer er
niet doorlaatbaar voor is. Ook hier
dus kunnen alleen waarnemingsin
strumenten buiten die atmosfeer,
dus in principe in een kunstmaan,
uitkomst brengen.
De eerste plannen voor de IRAS
stammen uit 1972/73. Een week
voor de lancering van de ANS wer
den de plannen ingediend bij de
Akademie van Wetenschappen en
het Nederlands Instituut voor
Vliegtuigontwikkeling en Ruimte
vaart NIVR te Delft, dat ook een
grote rol speelde in het ANS-
project. Toen was nog niet bekend
of de overheid de benodigde gelden
zou willen fourneren.
Overigens wordt IRAS niet zo'n
vrijwel geheel Nederlandse satel
liet als ANS indertijd was. Het pro
ject is en wordt ontwikkeld in sa
menwerking met Amerikaanse en
Britse astronomen en technici, de
lancering zal weer met een Ameri
kaanse raket in de VS plaats vin
den, en de data-verwerking tijdens
de vlucht komt in Britse handen.
Het inmiddels gevormde consor
tium ICIRAS (Industrieel Consor
tium Infra Rood Astronomische
Satelliet) dat verantwoordelijk is
voor de totale uitvoering van het
project onder supervisie van het
NIVR is gevormd door Fokker-
VFW en de Hollandse Signaalappa-
ratenfabriek (Philips).
Inventarisatie
De nieuwe satelliet is als gezegd
ontworpen voor de levensduur van
één jaar. Deze tijd is nodig om de
waarnemingen een aantal keren te
kunnen herhalen en daardoor de
infrarood-kaart van het heelal te
vergroten. Aangezien op 900 km
hoogte een polaire baan om de
aarde moet worden gevolgd waar
door het baanvlak per dag één
graad meeroteert met de aarde in
haar baan om de zon is binnen zes
maanden na een draaiing van 180
graden de gehele sterrenhemel af
getast. In deze periode ligt de nad
ruk op inventarisatie van de kosmi
sche bronnen van infrarode stra
ling. Gedurende het tweede half
jaar zullen meer gedetailleerde stu
dies van diverse objecten worden
uitgevoerd. Onder gunstige om
standigheden kan de waarne-
mingstijd worden verlengd voor
hernieuwde detailstudies.
Internationaal bestaat er grote be
langstelling voor het project.
Astronomische waarnemingen in
het infrarood zijn wetenschappe
lijk gezien zeer interessant omdat
men schat dat een zeer groot deel -
misschien wel de helft - van alle
energie die in het heelal aanwezig
is, in deze vorm wordt uitgezonden.
Dit gebeurt onder meer tijdens het
ontstaan van nieuwe sterren, waar
over nog veel onbekend is ondanks
de waarnemingen van ANS die in
het ultraviolet ook sterk georiën
teerd waren op jonge sterren en
hun embryologische stadium.
Een groot probleem bij infrarood-
metingen is dat een telescoop als
gevolg van de eigen warmtestraling
met effecten in dit golflengtegebied
de waarnemingen zeer bemoeilijkt.
Voor nauwkeurige metingen zal de
IRAS-telescoop daarom met vloei
baar helium van een temperatuur
nabij het absolute nulpunt (273
graden celsius onder nul) moeten
worden gekoeld om de eigen infra-
roodstraling tot een minimum te
beperken. Deze koeltechniek is al
toegepast bij een aantal raket-
experimenten waarmee de eerste
relatief ongevoelige inventarisatie
van infrarood-objecten is uitge
voerd.
Dit betrof metingen van het Cali-
fornian Institute of Technology en
het Air Force Cambridge Research
Laboratory. Ook het Laboratorium
voor Ruimteonderzoek van de
Groningse Universiteit verricht
sinds 1969 infraroodmetingen met
behulp van stratosfeer-ballonnen
die een instrument naar boven
brengen buiten het grootste absor
berende deel van de atmosfeer. Een
nadeel van deze methode is de
maandenlange voorbereiding die
in een ongunstiger verhouding
staat tot de waarnemingstijd van
ongeveer acht uur per ballon-
vlucht. Een meer efficiënte oplos
sing is de in IRAS te verwezenlij
ken satelliet met infraroodkijker
die met behulp van vloeibaar he
lium tot nabij het absolute nulpunt
is gekoeld. Er bestaan plannen om
in de jaren tachtig met een grote
kijker in het Europese ruimtelabo
ratorium Spacelab (in de ruimte
gebracht met de Amerikaanse Spa-
ceshuttle) metingen in het infra
rood te doen. bevatten, de geprojec-,
teerde grote Amerikaanse ruimte-
telescoop zal een infraTood-
instrument bevallen. Na deze fase,
waarin de IRAS het spit afbijt, kan
beslist worden of het zinvol is een
infrarood-telescoop van grote om
vang voor langere tijd, een periode
van vele jaren, in de ruimte te plaat-
Koelsysteem
Het koelsysteem wordt ontworpen
en vervaardigd door de Ameri
kaanse Ball Brothers Research
Corporation. Amerika zorgt voorts
voor de lancering. Die zal geschie
den met een tweetraps Thor-Delta-
raket vanaf de Western Test Range
in Californië. Ook andere Ameri
kaanse bijdragen maken het be
grijpelijk, dat de IRASwordt be
schouwd als een Nederlands-
Amerikaans samenwerkingspro-
jekt. De kosten van ongeveer 230
miljoen gulden worden dan ook
min of meer gelijk op door deze
landen gedragen.
Engeland levert een betrekkelijk
geringe constructieve bijdrage
maar vervult im het hele project
wel een belangrijke rol door het be
schikbaar stellen van faciliteiten
voor de vluchtoperaties in de Ap-
pleton Laboratories te Slough.
De ANS kreeg indertijd per dag on
geveer twee miljoen "bits" aan ge
gevens te verwerken. Bits zijn min
of meer eenheden van informatie.
Voor de IRAS ligt dit aantal tussen
een half en een miljard bits. Deze
meetgegevens worden opgeslagen
via een boordcomputer op een ta
perecorder. Op geschikte momen
ten worden dezé gegevens dan
doorgeseind naar de grondstations
Voor de vluchtoperaties, het op
nemen van de meetgegevens, werd
in het geval van de ANS gebruik
gemaakt van de faciliteiten van de
ESA, de Europese ruimtevaartor
ganisatie. Dat levert met de te ver
wachten stroom gegevens van de
IRAS problemen op, en men heeft
dankbaar gebruik gemaakt van het
Engelse aanbod, deze taak uit te
voeren.
