07-02-11

ruimtevaart, niet makkelijk!

Ruimtevaart is niet gemakkelijk.

Mensen zijn niet gebouwd om te overleven in het koude vacuüm van de door straling verzadigde ruimte. Niet alleen mensen, maar ook onze robots, de ruimtetuigen zijn niet gevrijwaard van  al dat kosmisch geweld.Soms, heel soms, verbazen ze ons door beter te doen dan verwacht. Een voorbeeld: de twee Marsrovers, Spirit & Opportunity  “overleefden” op het Marsoppervlak terwijl hun levensverwachting slechts 3 maanden was.   Solar and Helospheric Observatory (SOHO) doet na 15 jaren trouwe dienst nog steeds haar ding. Tientallen andere ruimtetuigen completeerden hun missies, soms met ups en downs, terwijl talloze anderen het nog steeds doen. Maar toch……niet allemaal successen …. Integendeel, de lijst van missers is even lang als de lijst van successen. Mars is een kerkhof van missers, de afgelopen 20 jaren: Mars observer ,Mars Climate Observer ,Mars Polar Lander, Beagle 2,Dawn …..Allemaal de mist in gegaan!  Andere missies zoals de Comet Nucleus Tour (CONTOUR), welke de kometen Encke en Schwasmann-Wachmann moest bezoeken, kwam zelfs nog niet uit onze dampkring. Een paar ander missies kregen zodanig veel tegenslag te verwerken dat het uiteindelijke resultaat van de missie als totaal verlies beschouwd mag worden.  In deze sessie kijken we eens naar het wel en wee van een ruimtevaartmissie. Wat maakt een missie geslaagd? Welke risico’s zijn er aan verbonden? Welke zijn de gevolgen? En, heel voornaam, wat is nodig om een “bijna fiasco” om te buigen naar succes? We namen vijf specifieke missies onder de loep: Skylab Space - Voyager 2 - Hipparcos - NEAR Shoemaker en de  Hubble Space Telescope. Net geen catastrofale missers, vijf feniksen van de ruimtevaart!

Skylab Space Station

Op 14 mei 1973 gelanceerd met de laatste Saturnus V-raket. Een feilloze lancering. Payload: een laboratorium bestemd om  de uithouding van gewichtloosheid bij mensen te bestuderen en te testen. Plus: ATM, Apollo Telescope Mount, een tuig om de zon en andere hemellichamen in ongekende details te onderzoeken 63 seconde na de lancering begon de miserie… Wat ging er mis?  63 seconden na lancering… Skylab was het eerste Amerikaanse ruimtestation in een baan rond de Aarde en bestond voornamelijk uit onderdelen die waren overgebleven uit het Apollo programma.  Het 75 ton wegende gevaarte werd 14 mei 1973 gelanceerd met een laatste Saturn V raket. Tijdens de lancering liep Skylab schade op waarbij één zonnepaneel volledig verloren ging, een ander vast bleef zitten en  een hitteschild werd ernstig beschadigd.  De eerste bemanning van het Skylab had dan ook als belangrijkste opdracht het herstellen van het ruimtestation. De twee volgende bemanningen konden zich dan concentreren op het wetenschappelijk onderzoek.  De eerste bemanning bleef 28 dagen in de ruimte, de tweede 59 dagen en de derde 84. De mens kon dus inderdaad voor langere tijd in de ruimte blijven, zonder onomkeerbare gevolgen.  Na  de Apollo’s en Skylab werd er geopteerd om de Space Shuttle te bouwen. Een nieuw (Amerikaans) ruimtestation zou eerst veel later komen. Het meteorenschild, dat als eerste verloren ging had nog een doel: het was het zonnescherm van het station. Temperatuur in het station loopt hoog op. Geluk bij een ongeluk: ATM was een op zich staand ruimtetuig met een eigen energievoorziening. ATM’s zonnepanelen hielden Skylab in leven totdat op 25 mei de eerste astronauten arriveerden. Zij ontvouwde het tweede zonnepaneel en brachten een provisorisch zonnescherm aan. Na  deze perikelen kon men vanuit Skylab genieten van ongeziene beelden van de zon en  van komeet Kohoutek. De laatste bemanning van Skylab verliet het station op 8 februari 1974. 11 Juli 1979, ironisch genoeg, Skylab ondervindt de gevolgen van een “méér dan voorspelde-” activiteit van de zon en stort als gevolg van atmosferische wrijving terug op aarde. De brokstukken vielen  over West-Australië en de Indische Oceaan. SKYLAB effende de weg voor latere missies.

 Een andere “ruimtevaart-reus”! Voyager 2,

 een reis van ontdekkingen. Cape Canaveral, 20 augustus 1977. lancering met een Titan/Centaur-raket. Bij Skylab waren de brokstukken aan de buitenkant te zien, bij Voyager bleef alles wat fout ging uit beeld. Het zat binnenin. Voor alle duidelijkheid: Voyager 2 zou ontegensprekelijk het meest succesvolle ruimtetuig aller tijden worden. Wat ging er mis? System crash!!! Drie weken voor de lancering crashte twee van de drie computer subsystemen. Men had zoiets voorzien; daarom Voyager 1 + 2. Één uur na lancering:  een stabiliteitsgyroscoop doet raar, maar stelt zichzelf terug op orde, zonder hulp van de grond. Een probleem in het computersysteem zorgt er voor dat het vaartuig   autonoom overschakelt naar een back up (met verlies van vluchtdata). Een arm met wetenschappelijke experimenten klapt niet volledig uit. Een sensor geeft een foutief signaal. Tijdens het eerste jaar van haar vlucht gebeuren vreemde dingen: Thrusters ontbranden zonder enige reden of commando, filterwielen lopen vast en de hoofdcomputer  gedraagt zich als “Hal in 2001: a space odyssey”.  Wetenschappers concludeerde dat de minste wijziging in het ruimtetuig resulteerde in overdreven correcties. De software was te gevoelig geschreven. Na herschrijven en uploaden van nieuwe software waren de problemen grotendeels opgelost. Doch….april 1978, een stroompiek blies de zekeringen van de primaire radio door, daags na de vaststelling dat de back up niet correct werkte. Voor de duur van zeven dagen kon men niet communiceren met Voyager 2. Toen de back up terug online was hebben de wetenschappers onmiddellijk een programma geupload,  welke er voor moest zorgen dat Voyager  2 een verkorte missie zou kunnen doorvoeren bij Jupiter en Saturnus, moest de back up het vaartuig in de steek laten. 30 jaren na lancering werkt Voyager 2 nog steeds,  zij het “zo en zo”. Voyager 2 opereert momenteel in de gebieden waar de zonnewind botst met de interstellaire ruimte. Niemand weet hoelang de beide Voyagers hun werk blijven doen. Men blijft luisteren naar hun signalen. Hoe zwak dan ook……

 Een sterrencataloog van formaat!  Hipparcos,

gelanceerd op 8 augustus 1989 vanaf Frans Gyana met een Ariane 4- raket. Lancering : alles ok, geen problemen! Bedoeling was om de sonde in een geostationaire baan (36.000 km) te brengen zodat er non stop contact was met het grondstation in Duitsland. Wat ging er mis?  De apogee-motor weigerde te ontbranden en bracht de sonde in een elliptische tranferomloop (22.000 km naar 500 km). Hipparcos omwentelde de aarde elke 10.7 u  Doorheen de Van Allengordels, waar energetische deeltjes de zonnepanelen geselden en hun performantie naar beneden haalde. De “aardverduisteringen” dwongen de sonde telkens in winterslaap. 70 % van de tijd geen contact met het grondstation. De resultaten:  Om het kompleet te maken: Hipparcos had een 460 kg zware last van ongebruikte brandstof bij zich. Het controleren van zo een vaartuig is extreem moeilijk. Maanden twijfelde men aan de haalbaarheid van de missie, maar…..Hipparcos mat met hoge precisie de positie van 118.218 sterren. Een extra starplotter aan boord registreerde nog veel meer, zij het met een mindere precisie. Totaal sterren in de Hipparcos  cataloog: 2.539.913 sterren oftewel 99% van alle sterren helderder dan m11.

 Landen op een planetoïde? NEAR Shoemaker .

17 februari 1996, Cape Canaveral. In tegenstelling tot de vorige missies: een geslaagde lancering zonder problemen. Een  lange “loop” naar  Eros. Onderweg even Mathilde (juni 1997)  aandoen, gravitationele versnelling langs de aarde op in December 1988aan te komen in de buurt van Eros en af te  remmen.Remmanoeuvre : 4x  (telkens één week tussentijd) de hoofdmotor ontsteken om NEAR af te remmen en in een synchroonbaan te brengen met de planetoïde. De eerste ontbranding  was voorzien op 20 december. Hoofdmotor-perikelen: Wat ging er mis? In plaats van 15 minuten  stuwkracht van de  hoofdmotor, sloeg de motor af, 2 seconde na ontbranding. Resultaat: NEAR veerde uit koers en verloor het contact  (voor de duur van 27u )met de aarde. Gevolg: 3000 km uit koers. Men verloor de totale controle over het vaartuig. Kleine thrusters vuurden 600.000 x in een poging de sonde te corrigeren. Gevolg: een verlies van reserve brandstof en de zonnepanelen waren te lang van de zon af gericht, batterijen bijna dood. NEAR in omloop.  Doelstelling was om in omloop te gaan rond Eros. Nu werd het enkel een “Flyby” op een afstand van 3830 km. De boordcamera nam 222 beelden na de kortste nadering. Niet tevreden met deze magere resultaten vuurde de missioncontrollers  op 3 januari opnieuw de hoofdmotor. Ditmaal zonder problemen, de exacte snelheid van de planetoïde werd gehaald en gedurende 13 maanden “kroop” NEAR in de richting van de planetoïde. 14 Februari 2000: NEAR gaat in een perfecte omloop en bestudeerd en brengt Eros met een ongeziene resolutie in kaart. Meer dan 160.000 opnames met duidelijk herkenbare breuklijntjes, bodemdetails en landverschuivingen die vers materiaal zichtbaar maakten. Touch down!!! 12 Februari 2001. NEAR zet landing in op Eros. Net voor “touch-down” registreerde NEAR   oppervlaktedetails met een resolutie van 1 cm!! Tot ieders verbazing overleefde de sonde de landing. NEAR bleef data doorzenden tot 28 februari 2001. Toen de missie afgelopen was had men alle doelstellingen bereikt.

 “I can see clearly now,…”! Hubble Space Telescope.

Het verhaal van de HST is door iedereen gekend. We  gaan toch nog eens even alles op een rijtje zetten. De lancering van het observatorium: 25 april 1990. De oorzaak van de problemen waren al van eerdere datum. Toen het eerste fotografische beeld van HST binnenkwam vond men  wazige halo’s rond elke gefotografeerde ster. Wat was mis gegaan? Bijna perfectie…  Optische ingenieurs hadden de hoofdspiegel van HST tot bijna-perfectie gepolijst  Als je de spiegel kon herschalen naar de afmeting van de aarde, dan was de grootste afwijking  van de perfecte vorm niet meer dan  15 cm. Maar…..de correcties gebeurde naar de verkeerde kant! De rand van de hoofdspiegel was 2 micrometer te plat, ongeveer 1/50e van de dikte van een menselijk haar.Terug naar een aardschaal, betekende dit een afwijking van 11 meter te laag. Een missieleider concludeerde dat HST niet beter deed dan een reguliere 20 cm amateurkijker (wel geplaatst op een toplocatie zoals Mauna Kea Hawaii). Men voorspelde  dat men blij moest zijn als 50 % van de missiedoelstelling gehaald ging worden. Gelukkig was HST zodanig geconstrueerd dat astronauten servicewerkzaamheden konden uitvoeren. Ingenieurs bestudeerden de wazige beelden van HST en trokken conclusies over de fouten in de optiek. Wat moest er gebeuren?  De grote beurt! Missiepersoneel integreerde een optisch correctiesysteem (COSTAR) in de ontwikkeling van de nieuwe wetenschappelijke toestellen. Na een eerste servicemissie in december 1993 kon men vaststellen dat de aanpassing succesvol was.

Met de bekende foto “Pillars of Creation” toonde Hubbles Space Telescope voor het eerst waartoe de telescoop in staat was. Na deze beroemde foto zouden talloze andere opnames onze kennis van de ruimte doen toenemen. Wat maakte het verschil?  Elk van deze 5 missies was verloren gegaan, als men niet had kunnen terugvallen op inventiviteit en volharding van de missieleden. Niet altijd is “goodwill” de enige kaart die getrokken dient te worden. Sommige missies werden zodanig door pech achtervolgd dat de enige conclusie “mislukking” te trekken valt. We sloten de reeks af met de vaststelling dat volharding en inventiviteit ons een heel eind kan brengen, zelfs als het er op lijkt dat alles verloren is.

Het was eens een andere insteek: vijf missies die verloren dreigden te gaan, maar die uiteindelijk toch goed waren voor zoveel data dat we ze kunnen klasseren als zijnde  pijlers waarop de wetenschap kon verder werken!                                                                         Lambert

Vers van de pers: Aard-achtige planeet buiten ons zonnestelsel.

Amerikaanse sterrenkundige hebben voor het eerst in de geschiedenis een planeet in een ander zonnestelsel gevonden die net als de aarde bestaat uit gesteente en metalen. Kepler-10b, zoals de planeet heet, lijkt verder in geen enkel opzicht op onze aarde. NASA heeft de ontdekking van de planeet gepresenteerd op een bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle. De rotsachtige planeet, die 40 % groter is dan onze aarde, draait rond een andere ster dan onze zon. Op Kepler-10b, tevens de kleinste planeet die ooit buiten ons zonnestelsel is gevonden, is geen leven mogelijk. De temperatuur moet er ondraaglijk hoog zijn, ongeveer 1.500°C, omdat Kepler-10b erg dicht bij zijn ster staat. Een omloop duurt er ongeveer 20 uren Voor dezelfde rondreis heeft de aarde 365 dagen nodig. De planeet is ontdekt door de ruimtetelescoop Kepler. Die houdt sinds voorjaar 2009 continu 150.000 sterren in het oog.                                                              Artikel aangereikt door Job Beeren

21:58 Gepost door Lambert Beliën | Commentaren (0) |  Facebook | |

De commentaren zijn gesloten.