lonen-raketmotor moet
de voortstuwing leveren
s
1
w
I
■Ff
KOMEET PAS BEREIKBAAR NA EEN REIS VAN VIER JAAR
door Pieter Bok
Onzekerheid
Het nut
ral
Stuwkracht
Als spierinkje
Het zonnestelsel is een rijk geschakeerde familie van hemellichamen,
die om de centrale ster, de zon, wentelen. Tot de meest spectaculaire
leden behoren de kometen, en een van de bekendste daarvan is de
komeet van Halley, die tot dusver om de 76 jaar voor een indruk
wekkend hemelverschijnsel zorgde. Men verwacht in 1986 deze ko
meet 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 kometen, en om enigszins in die lacune te voorzien,
heeft de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA het plan opgevat
om er een (onbemand) ruimtevaartuig heen te sturen om de komeet van
Halley in 1986 te observeren tijdens de passage langs de zon.
9$
..1.
js
06s'
I
1
i
ieey
""1974
'^1964
-
n
Per sonde naar
sneeuwbal” van
Halley
drie
is de vraag of dit hele
•:k
i'.
em
vijs
het
Uranus
Saturnus
Jupiter
1933
A
j 1948
Om terug te komen op de NASA-
plannen om in dat jaar een sonde
iale'
vrij
tot
jn)
jn)
jn)
De moeilijkheid is dus, dat men
moet besluiten honderden miljoe
nen guldens te besteden aan de con
structie en lancering van een ruim
tesonde naar een object, waarvan
men niet precies weet waar men het
op welk tijdstip precies moet vinden
en of dit object er nog wel is.
langs de komeet te zenden: onzeker
heid is een van de grootste proble
men van deze pretentieuze missie.
Men weet niet nauwkeurig 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 rekening is de komeet in de
kosmische 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
komeet weer verschijnt, dat wil zeg
gen 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.
ruimtevaartuig gelanceerd met deze
motor als primaire voorstuwings- en
besturingsmogelijkheid.
linge posities van aarde en sonde,
die naar een onzeker doel op weg is.
Zou het de moeite lonen om eert
dergelijke hachelijke onderneming
te starten? Wat is het wezenlijke,
doel, wat is het „nut”?
het
i de
>50-
mte
en
117,
een
>len
drie
en
ver-
)cht
itter
Ori-
=N
m-
30.
ekt
JC-
sus
ur-
tie:
33.
|RC
in
itin-
ele-
de
aai-
-ge-
los-
28
>50-
Zo’n plan om een ruimtevaartuig
naar de komeet van Halley te sturen,
is ogenschijnlijk een koud kunstje
als men weet dat de ruimtetechniek
in staat is mensen op de maan te
laten landen, slechts enkele honder
den meters van een tevoren vastge
steld doel, Marslandingen uit te voe
ren en een ruimtevaartuig (de Pio
nier) zó zuiver te lanceren, dat het
tussen de planeet Saturnus en haar
ringen doorschiet. Maar een ruimte
vaartuig naar een komeet sturen is
in wezen nog veel gecompliceerder
dan dat kosmische ringsteken. En
kele van de problemen zijn de vol
gende.
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
lanceren. Voordat die sonde gecon
strueerd 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 genomen. Te meer is dit het
geval omdat om verschillende rede
nen (waarover later meer) een ge
heel nieuw voortstuwingssysteem
ingebouwd moet worden; dus uit
voerig getest.
vNeptunus
berekende de banen van 24 toen
bekende heldere kometen en vond
opvallende overeenkomsten in de
banen van een komeet, die in 1531,
1607 en 1682 was verschenen en
concludeerde dat het om een en de
zelfde komeet ging met een omloop
tijd van ongeveer 76 jaar. Die ko
meet werd naar hem vernoemd. Hij
voorspelde een nieuwe verschijning
in 1758, hetgeen dan ook prompt in
de kerstnacht van dat jaar ge
schiedde. Halley heeft dat niet meer
beleefd, omdat hij inmiddels in 1742
was overleden. De komeet ver
scheen sindsdien met een regelmati
ge tussenpoos van 76 a 77 jaar weer
aan de hemel. Later heeft een ijveri
ge astronoom uit oude kronieken
vastgesteld, dat deze komeet met
diezelfde tussenpozen is verschenen
sinds de vijfde eeuw voor het begin
van onze jaartelling, op één uitzon
dering na, die misschien niet geregi
streerd is geweest. De komende ver
schijning wordt in februari 1986
verwacht.
De baan van de komeet van Halley in de omloop tussen 1910 en 1986,
ontleend aan Elseviers „Atlas van het heelal”. De gestippelde lijn is de
komeetbaan, de plaats in de loop der jaren is aangegeven. Als cirkeltjes
links zijn de banen van Mars en aarde getekend, de overige planeetbanen
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.
Deze energie is in de ruimte in
overvloed aanwezig, zeker in de na
bijheid van de zon, waarheen de
Halleysonde gezonden moet wor
den: zonne-energie* De sonde moet
daarom worden uitgerust met enor
me panelen, die deze zonne-energie
opvangen. Daarom is het ontwerp
van deze sonde dan ook voorzien
van dergelijke „wieken”. Het is al
leen de vraag of de sonde samen met
die panelen vervoerd kan worden in
één spaceshuttle, 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 shuttlevluchten nodig met
daarna een assemblage van het ge
heel in een baan om de aarde. Na de
assemblage of shuttle-lancering in
één stuk kan de sonde dan op eigen
kracht of aanvankelijk met een
hulpraketje-oude-stijl op koers wor
den gezet en verder aan zichzelf
worden over gelaten.
Niet geheel overigens, want de
noodzakelijke besturing (dat wil
zeggen het in- en uitschakelen van
de ionen-boordraket) moet ge
schieden (aan de hand van waarne
mingen met betrekking tot de plaats
van de vuile sneeuwbal van Halley)
vanuit observatoria op aarde. Dat
roept weèr enorme problemen op,
omdat de „bevelen” aan het instru-,
mentarium in de sonde er zelfs tnet
de lichtsnelheid van 300.000 km per
seconde er geruime tijd over doen.
Hóe lang is van tevoren niet te zeg
gen, want dat hang af van de onder-
De kometen kunnen ons waar-
schijnlijk veel vertellen over de oor-'
spronkelijke materie van het heelal,
In de waarschijnlijk miljarden jaren
van hun bestaan zijn zij kennelijk
niet „ingevangen” door grotere
brokken materie als planeten én'
sterren. Zij staan derhalve betrek-*
kelijk dicht bij de oorsprong van dë/jj
wereld waarin wij leven, zowel
het zonnestelsel als in de interstellair ,j
re ruimte. Alleen daarom al zijn zij
wetenschappelijk fascinerend gé-L’.
noeg voor het ondernemen van zo’n
onzeker experiment als de sonde
naar dé vuile sneeuwbal van Halley
In 1910, tijdens de vorige ver
schijning van de komeet van
Halley, maakte de Lick-ster-
renwacht deze opname van de
„vuile sneeuwbal” en zijn ijle
staart. In dat jaar ging de
aarde door een deel van die
staart. Mede doordat men ko
meten als onheilsboden be
schouwt, was men bang dat
uiterst giftige gassen in de
dampkring terecht zouden
komen. Nu zijn die gassen
waarschijnlijk helemaal niet
giftig en bovendien uiterst ijl,
maar niettemin stuurden
Amerikaanse astronomen, die
wel eens wat meer over de
aard van de kometenstaart
wilden weten, ballonnen naar
zeer hoge luchtlagen om mon
sters van de eventueel veront
reinigde atmosfeer te nemen.
Van die experimenten kwam
niets terecht. Er werd geen
spoortje vreemd gas aange
troffen. Inmiddels blijven de
astronomen even nieuws
gierig, weshalve nu de doel
treffender methode op stapel
staat om komeet en staart van
nabij in de ruimte te observe
ren en fotografisch te analy
seren.
Men heeft (op papier) daarom be
sloten tot de uitrusting van de Hal-
ley-sonde met een ionen-raketmo-
tor. Daarin wordt een bepaalde hoe
veelheid materie ontleed in elemen
taire deeltjes, zoals (gesimplificeerd)
protonen en elektronen. Die hebben
een elektrische lading. Door het op
wekken van bijvoorbeeld magneet
velden langs elektronische weg kun
nen die deeltjes worden uitgestoten
óp basis van hét principe dat gelijk-
polige deeltjes elkaar afstoten, zoals
gelijke polen van magneten dat
doen. Door die uitstoting wordt een
stuwkracht verkregen, zoals de uit
stoting van ontploffende en bran
dende gassen stuwkracht leveren
voor conventionele raketten. Het is
allemaal veel ingewikkelder dan wij
hier in kort bestek kunnen uiteen
zetten, maar het komt allemaal neer
op het principe van de gelijkheid
van actie en reactie, waaop alle ra
ketsystemen berusten.
De ionen-raketmotor is in onder
zoekcentra op aarde wel herhaalde
lijk getest en in de ruimte bij hoge
uitzondering experimenteel be
proefd, maar er is nog nooit een
Daarbij moet dan, gezien de om
standigheden, een zeer grote flexibi
liteit worden ingebouwd. Dat bete
kent ook, dat men niet genoegen kan
nemen met een traditionele lance
ring: een soort kanonschot vanaf de
aarde in de juiste „richting”, waar
bij slechts relatief kleine koers- en
snelheidsveranderingen door mid
del van boordraketten mogelijk zijn
tijdens de vlucht.
Daartoe moet de sonde een voort
durend beschikbare onbeperkte
hoeveelheid energie aan boord heb
ben. Met de conventionele, tot dus
ver gebruikte systemen in de ruim
tevaart kan dat niet.
De komeet van Halley heeft een
omlooptijd om de zon van ongeveer
76 jaar. De kortste afstand tot de zon
bedraagt 90 miljoen kilometer en
een grootste afstand van ongeveer
5295 miljoen kilometer. Dat is ver
der dan de planeet Neptunus.
Door de lange reis over vele plane
tenbanen 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
aantrekkingskracht uitoefenen.
Meestal is de kans daarop niet groot,
omdat het baanvlak van de meeste
kometen niet samenvalt met de zeer
dicht bij elkaar liggende baanvlak-
ken van die planeten. Maar het komt
heel vaak voor, dat op grond van
vroegere waarnemingen verwachte
komeetverschijningen uitbleven,
waarschijnlijk ten gevolge van der
gelijke baanverstoringen.
Bij de komeet van Halley zijn der
gelijke invloeden al aangetoond,
waardoor soms de verschijning bij
de passage langs de zon op een an
der tijdstip viel dan aanvankelijk
was voorspeld.
De Engelse astronoom Edmund
Halley, die leefde van 1656 tot 1742,
Voor de werking van een ionenra
ket is een forse hoeveelheid initiële
energie nodig, zowel voor de ontle
ding van materie in geladen elemen
taire deeltjes als voor het magne
tisch mechanisme waardoor deze
deeltjes kunnen worden uitgestoten.
Het onderzoek draagt een zuiver
wetenschappelijk karakter, waar
door van een direct nut niet kan
worden gesproken. Een van de doe
leinden van veel astronomisch on
derzoek, ook via de ruimtevaart, is
het herschrijven van de geschiede
nis van het heelal, waarvan men
thans aanneemt dat het ongeveer 20
miljard jaar oud is. Een juist beeld
van die geschiedenis geeft niet al
leen inzicht in het ontstaan en de
ontwikkeling, maar ook in de toe
komst. En al worden we daar niet
direct beter van, het is logisch dat
men nieuwsgierig is naar dergelijke
zaken, ook al raken zij vooralsnog
nergens ons dagelijks bestaan.
Niettemin kan dit betere inzicht oris
ook meer duidelijk maken welkax
processen zich in het heelal van van
daag af spelen. Wellicht dat daaruit'
dan ook nog direct praktisch nut
verworven kan worden.
Bij dit alles komt, dat men niet
geheel zeker is van de plaats van het
doel waarop gemikt wordt. Die on
zekerheid is een gevolg van het veel
al ongedurige gedrag van kometen,
waarvoor hun aard verantwoorde
lijk is.
Een komeet is waarschijnlijk een
brok los samenhangende materie
van enkele tientallen kilometers
doorsnee, de kern. Daaromheen be
vindt zich (alweer vermoedelijk) een
veel lossere „coma” van gassen, ijs-
deeltjes en stof of wolken gruis. De
diameter daarvan kan honderden
kilometers bedragen. Dit samen
raapsel, dat door een Amerikaanse
astronoom wel eens een „vuile
sneeuwbal” is genoemd, doorloopt
een langgerekte elliptische baan om
de zon, die in een van de brandpun
ten 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 verhit en worden gas
sen door de druk van het zonlicht
weggeduwd.
De komeet zelf geeft geen licht,
maar wordt alleen (zoals ook plane
ten en manen) verlicht door de zon
en wordt daardoor zichtbaar. De
komeet is dan ook vrijwel altijd on
waarneembaar. Op enigszins grote
afstand van de zon (meestal) is het
zonlicht te zwak voor een terugkaat
sing die op aarde zichtbaar is, vooral
ook doordat de komeet zelf erg klein
is en de lichtende staart van door de
zon uitgestoten en verlichte gassen
alleen optreedt in de buurt van de
zon. Alleen nabij de zon (kosmisch
gesproken, want dat kan nog een
afstand van honderdduizenden kilo
meters zijn) is de komeet waarneem
baar en kunnen daardoor de baane-
lementen worden vastgesteld. Dit
heeft weer tot gevolg, dat de baan
niet zo heel nauwkeurig bekend is
als bijvoorbeeld de baan van de pla
neten, die veel vaker waarneembaar
zijn.
Sk
gevaarte met één shutt- I
levlucht in de ruimte
kan worden gebracht,
I of na enkele vluchten J
in een baan om de aar-
de moet worden geas-
^sembleerd.
vuile
MAR5
1986 /f
n
Hij beleefde de door
hem voorspelde herver-
schijning in 1758 niet
I meer. Overigens staat
I thans vast dat lang niet
alle kometen tot het
zonnestelsel behoren,
maar dat er ook „vuile
sneeuwballen” zijn die
m uit de interstellaire
ruimte komen, en langs
de zon scheren in een
open parabolische in
plaats van een gesloten
elliptische baan.
Een (uiteraard gete- i
kend) beeld van de ont
worpen Hally sonde. De I
tekenaar zag de sonde
als het ware staande op i
een van de twee lange
armen met zonnecel- I
len. De andere arm is
de naar „achteren” ste- i
kende „bak" met twee
schuine kanten. Deze I
armen met zonnecellen
leveren voldoende
energie voor de ionen
raket in de sonde zelf l
(midden op de plaat
tussen de zonnecelar-
men) en de weten-
schappelijke appara- L
tuur en zenders en ont-
mnririove nnn hncirri IJoi m
K Edmund Halley, de En-
gelse Astronomer Roy
al, die voor het eerst de
naar hem vernoemde
komeet als een lid van
het zonnestelsel identi-
K ficeerde en zijn ellipti-
sche baan berekende.
