Ruimtevaart

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
(Doorverwezen vanaf Onbemande ruimtevaart)
Ga naar: navigatie, zoeken
Tijdlijnen van de ruimtevaart

1895 - 1959
1960 - 1962
1963 - 1969
1970 - 1979
1980 - 1999
2000 - 2009
2010 - heden
toekomst

Lijst van...
ruimtevluchten
rampen

Portaal  Portaalicoon   Ruimtevaart
Lancering van de Spaceshuttle Columbia in 1981
Een Sojoez ruimtecapsule
Een voetstap op het maanoppervlak
De Hubble Space Telescope
het Internationaal Ruimte Station ISS
SpaceShipOne

Onder ruimtevaart verstaan we alle activiteit die door mensen ondernomen of veroorzaakt wordt in de ruimte. Volgens de definitie van de Amerikaanse luchtmacht begint de ruimte vanaf een hoogte van 80,5 kilometer (50 mijl), volgens de Fédération Aéronautique Internationale (FAI) vanaf een hoogte van 100 kilometer.

1rightarrow blue.svg Zie voor een lijst van de onderwerpen ruimtevaart: Ruimtevaart van A tot Z.
1rightarrow blue.svg Ruimteonderzoek.

Geschiedenis van de ruimtevaart[bewerken]

Verhalen en fantasieën over hoe de mens de aarde verlaat zijn al heel oud. Omstreeks het jaar 160 publiceerde de Griek Lucianus van Samosate Ἀληθεὶς Ἱστορίαι (Aletheis Historiai, Waarachtige verhalen) en de dialoog Ἰκαρομένιππος (Ikaromenippos, De Luchtreis) waarin hij beschrijft hoe een schip in een zware storm door de wind de lucht in wordt geblazen en op de maan terecht komt.

In de literatuur[bewerken]

In 1865 publiceerde Jules Verne zijn boek De la terre à la lune (Van de aarde naar de maan), waarin hij nauwkeurig omschrijft hoe een ruimtevaartuig wordt afgeschoten door een kanon (in Florida, Verenigde Staten) en naar de maan reist. Frappant zijn de vele overeenkomsten tussen zijn boek en de Apollovluchten naar de maan die meer dan honderd jaar later plaatsvonden.

Rond 1900 publiceerde de schrijver H.G. Wells onder andere The War of the Worlds en The First Men on the Moon, verhalen waarin reizen door de ruimte een belangrijke rol spelen.

Grondleggers van de moderne ruimtevaart[bewerken]

Zes belangrijke grondleggers voor de moderne ruimtevaarttechniek zijn de wetenschappers Hermann Ganswindt (1856-1934), Konstantin Tsiolkovski (1857-1935), Robert Goddard (1882-1945), Hermann Oberth (1894-1990), Sergej Koroljov (1906-1966) en Wernher von Braun (1912-1977). Zij zouden allen hebben bevestigd geïnspireerd te zijn door de verhalen van schrijvers als Verne en Wells.

De eerste raket[bewerken]

Het eerste door de mens gemaakte object dat (volgens een later opgestelde definitie) de ruimte bereikte was een Duitse V-2 raket, tijdens een testvlucht in juni 1944. Echter, de eerste geslaagde vlucht van de A4 V-2 raket vond plaats in Peenemunde op 3 oktober 1942, je zou kunnen zeggen dat deze datum de start is van de ruimtevaart. [1]

De eerste kunstmaan[bewerken]

De eerste kunstmaan, van Sovjet-makelij, heette Spoetnik 1 (1957). In hetzelfde jaar bracht men het eerste levende wezen in de ruimte, het hondje Laika met de Spoetnik 2. In 1958 volgden de Amerikanen met de Explorer I. De Amerikanen werkten veelal met aapjes. De oorzaak hiervoor is gelegen in het feit dat beide naties met de respectievelijke proefdieren veel ervaring hebben. Hun fysieke reacties op het ruimteleven zouden daardoor snel herkenbaar zijn.

Nadat de Amerikanen hun eerste aap de ruimte in schoten, hadden de Sovjets ook de volgende primeur: op 12 april 1961 werd Joeri Gagarin in een baan om de aarde gebracht, de eerste mens in de ruimte.

Maanlandingen[bewerken]

Lancering van de Gemini 11

Als reactie hierop en om de achterstand in de ruimtewedloop in te halen, beloofde de Amerikaanse president John F. Kennedy in zijn State of the Union in 1961 dat er voor het einde van het decennium een Amerikaan op de maan zou lopen. Door de NASA werd toen het voorbereidende Geminiprogramma gestart, waarmee ervaring werd opgedaan met bemande ruimtevluchten en zelfs met ruimtewandelingen. Het Apolloprogramma resulteerde in 1969 uiteindelijk in wat Kennedy had beloofd; op 21 juli 1969 zette Neil Armstrong als eerste mens voet op de maan. Hij sprak de befaamde woorden :'That's one small step for a man, but a giant leap for mankind'. (Dit is een kleine stap voor een mens, maar een grote sprong voor de mensheid). Vanaf toen landde er tot 1972 zes keer een Apollo maanmodule op de maan.

Na de eerste paar maanlandingen in 1969-1971 was de spanning er voor het grote publiek af. Even nog was de reddingsoperatie voor het mislukte derde schot naar de maan, de Apollo 13, (1970) sensationeel, maar bij de Apollo 17 (1972) was de kritiek op de vele miljarden die dit kostte te groot geworden en stopte men er mee. NASA moest in de jaren daarna meer knokken voor haar bestaan en ging diverse internationale samenwerkingsverbanden aan. In 1975 werden een Amerikaanse Apollo-module en een Sovjet Sojoez-module in de ruimte gekoppeld in het kader van het Apollo-Sojoez Test Project.

Russische ruimtevaart[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie Russische ruimtevaart voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Vooralsnog zat de Russische (eigenlijk: Sovjet) ruimtevaart ook niet stil. De prestigewedloop om de eerste mens op de maan te zetten was verloren, maar met de Sojoez raketten hadden de Sovjets een betrouwbare routine ontwikkeld. Meer op de achtergrond waren zij bedreven geraakt in het in een baan om de aarde brengen van kunstmanen. Daarnaast begonnen zij met het sturen van sondes naar diverse bestemmingen in ons zonnestelsel. De voorkeur van de Sovjets lag bij Venus, waar de Amerikanen gingen koersen op Mars met hun Pioneer projecten.

Hoewel de Russische ruimtevaart grotendeels publicitair op de achtergrond lag, en mede door de Koude Oorlog grotendeels geheim was, tekende zich een doel af dat de Sovjets tot hun inzet maakten: ruimtestations. Al vanaf de vroege jaren zeventig werd hieraan gewerkt. De Sovjets bouwden grote wetenschappelijke expertise op over het langdurig verblijf van mensen in de ruimte.

Internationale samenwerking[bewerken]

Na de val van de Sovjet-Unie en het einde van de koude Oorlog in 1991, kwam de staatsfinanciering van de Russische ruimtevaart op een veel lager niveau te liggen. Ook de Amerikaanse ruimtevaart kreeg ernstige klappen te verwerken: na het verongelukken van de Spaceshuttle Challenger in 1986 lag de bemande ruimtevaart in Amerika bijna drie jaar lang stil.

NASA en Rosaviakosmos, de ruimtevaartorganisaties van de VS en van Rusland, besloten daarom tot een verregaande vorm van samenwerking. De Russen zouden hun langlopende project, het ruimtestation Mir, opgeven en samen met de Amerikanen en de Europese ruimtevaartorganisatie ESA werken aan het International Space Station ISS. Inmiddels is een basisversie van de ISS al enige jaren actief.

Recent zijn er spanningen ontstaan in de relatie tussen NASA en Rosaviakosmos door het meenemen van ruimtetoeristen naar de ISS. Anno 2006 zijn er al vier toeristen op bezoek geweest in de ISS tegen betaling van 20 miljoen dollar.

Door de ramp met de Spaceshuttle Columbia in 2003 kwam de bevoorrading en de afbouw van de ISS in gevaar. Nieuwe modules van de ISS zijn namelijk te groot voor de Russische Sojoez en moeten absoluut met de Space Shuttle omhooggebracht worden. Om de ISS af te kunnen bouwen moet de Space Shuttle nog zo'n 10 jaar meegaan. Om de bevoorrading niet in gevaar te brengen besloten de Russen om voorlopig geen toeristen meer mee te nemen. Pas in 2005 ging de derde ruimtetoerist naar het station.

President George W. Bush kondigde in 2004 een programma aan om een maanbasis aan te leggen en daarna astronauten naar Mars te sturen. Omdat alle projecten van de NASA op dit doel gericht moesten zijn, is de Amerikaanse steun voor de ISS op een absoluut minimum terechtgekomen. Rosaviakosmos heeft daarom ook gekozen voor een zelfstandige uitbreiding van de ISS, en nauwere samenwerking aan te gaan met de ESA. Binnenkort zal een robotarm van de ESA gemonteerd worden aan de ISS.

Particuliere initiatieven[bewerken]

In 2004 won Scaled Composites onder leiding van Burt Rutan en Paul Allen de Ansari X-Prize voor de eerste private onderneming die tweemaal binnen drie dagen een ruimteschip, SpaceShipOne, boven 100 kilometer hoogte wisten te krijgen en weer veilig terug te laten keren op Aarde. Inmiddels is het ontwerp gekocht door de Britse zakenman Richard Branson die met zijn bedrijf Virgin Galactic deze toestellen zal exploiteren.

Mechanica van de ruimtevaart, verloop van een ruimtemissie[bewerken]

De wijze waarop een ruimtevaartuig zich verplaatst en bestuurd wordt is anders dan men op aarde gewend is.

Volgens Isaac Newton kan een lichaam zich verplaatsen door zich tegen iets anders af te zetten met behoud van impuls. De vergelijking daarbij is:

 massa_1 \times snelheid_1 = massa_2 \times snelheid_2

Een auto komt in beweging door asfalt naar achteren te duwen. De weg zit vast aan de aarde en de aarde heeft een zeer grote massa. Daardoor zal de aarde nauwelijks in beweging komen en de auto des te meer.

Een vliegtuig komt in beweging door lucht naar achteren te blazen. Daarvoor is veel lucht nodig, maar aan lucht is geen gebrek. Om het proces aan de gang te houden is alleen een naar verhouding geringe hoeveelheid brandstof nodig. Heeft het vliegtuig een massa van 1000 kg en blaast het 10 kg lucht weg met een snelheid van 100 m/s, dan krijgt het vliegtuig zelf een snelheid van 1 m/s. Dat is niet veel, maar het vliegtuig kan steeds meer lucht opzuigen en wegblazen om de snelheid te verhogen.

Het grote probleem van de ruimtevaart is dat er in de ruimte geen materie is. Een ruimtevaartuig reist in het luchtledige. Wil men de snelheid of de koers van een ruimtevaartuig laten afwijken van hoe die verloopt door de zwaartekracht, dan kan dat alleen met een reactiemotor die materie uitstoot die reeds aan boord van het ruimteschip is. Al deze materie moet dus bij vertrek worden meegenomen. Daardoor is de massa van een ruimteschip bij vertrek extra groot en is het nóg moeilijker het ruimteschip in beweging te brengen, waarvoor dan weer extra brandstof nodig is. Dat verklaart waarom een ruimteschip gelanceerd moet worden met een raket die 100 m hoog is of meer, terwijl alleen de capsule met de ruimtevaarders, niet veel groter dan een auto, terugkeert.

Vertrek[bewerken]

Om zonder verdere stuwkracht een baan om de aarde te kunnen beschrijven moet een ruimtevaartuig een hoge snelheid hebben. Voor een lage baan om de aarde (maar wel boven de dampkring, een hoogte vanaf ongeveer 300 km is geschikt) kost de meeste energie niet het bereiken van deze hoogte, maar het bereiken van de benodigde snelheid van ongeveer 8 km/s. Voor een reis naar verder weg van de aarde is het het voordeligst zo snel mogelijk na het op weg gaan vanaf de aarde of vanuit een baan om de aarde de snelheid zodanig op te voeren dat zonder verdere stuwkracht het doel bereikt kan worden; naar de maan of verder is de benodigde snelheid dan in de buurt van de ontsnappingssnelheid van ongeveer 11 km/s. Die snelheid is aan het aardoppervlak niet mogelijk door de luchtweerstand. Het is dus ondenkbaar, zoals Jules Verne schreef, dat een ruimteschip met een kanon wordt afgeschoten. De raket heeft in werkelijkheid reeds een hoogte van tientallen kilometers bereikt als hij op snelheid is.

Tijdens de reis[bewerken]

Op het moment dat de raketmotor wordt uitgeschakeld (Brennschluss) begint voor de ruimtevaarders de toestand van gewichtsloosheid / "vrije val". Het ruimteschip volgt nu een baan bepaald door de gravitatie. Hiervan afwijken in de vrije ruimte buiten een atmosfeer heet een baanmanoeuvre. Hiervoor (dus ook voor afremmen) moet een reactiemotor worden gebruikt, wat dus weer reactiemassa kost. Men zegt ook dat het delta v kost. Voordeel van deze maat is dat deze onafhankelijk is van de massa (die in de loop van de missie vermindert door verbruik van reactiemassa), en men (zolang men tussendoor geen rakettrap of andere module afstoot) delta-v-waarden voor verschillende baanmanoeuvres kan optellen, en vervolgens uit het resultaat de benodigde reactiemassa in verhouding tot de eindmassa kan berekenen. Ook het tot stand brengen of stoppen van rotatie van een ruimtevaartuig om zijn as kost enige delta v.

Soms wordt tijdens een ruimtereis een koppeling uitgevoerd aan een ander ruimtevaartuig, en/of wordt er geland op een ander hemellichaam, en stijgt er eventueel een ruimtevaartuig (het gelande ruimtevaartuig of een deel daarvan) weer op van dat andere hemellichaam. Voorafgaand aan een koppeling moeten de ruimtevaartuigen uiteraard niet alleen samenkomen maar ook precies dezelfde snelheid (zowel qua grootte als richting) hebben.

Soms wordt tijdens een vlucht een ruimtewandeling gemaakt. Ook zijn er maanwandelingen geweest en bemande en onbemande verplaatsingen in/van een apart voertuig op een ander hemellichaam.

Terugkeer naar de aarde[bewerken]

Een klein ruimtevaartuig zal zonder voorzorgen bij het verliezen van hoogte (al of niet bewust bewerkstelligd) verbranden in de atmosfeer. Bij een groter (onbemand) ruimtevaartuig bestaat het gevaar dat brokstukken op aarde vallen, en is een gecontroleerde afdaling in een veilig gebied gewenst.

Bij bemande ruimtevaart of het terugbrengen van ruimtemonsters (en in het verleden ook filmcassettes) is een zachte landing nodig, met afremming in de atmosfeer zonder te verbranden of verdampen. Uitsluitend met een reactiemotor afremmen is niet doenlijk, want in deze fase van de vlucht heeft het ruimteschip nauwelijks nog brandstof. Zou men met gebruik van de raketmotor op aarde willen landen, dan moet wegens de daarvoor benodigde brandstof de massa van het ruimteschip in de ruimte vele malen groter zijn dan wat deze nu is, waardoor de massa van de raket bij lancering even zo vele malen groter zou moeten zijn. Zie Binnenkomst in de atmosfeer.

Landingscapsules zijn daarom voorzien van een hitteschild - een zeer essentieel onderdeel. Bij terugkeer in de atmosfeer heeft de capsule een hoge snelheid - zo'n 8 km/s of meer. Door de zwaartekracht wordt die snelheid nog groter. Door de wrijving met de atmosfeer wordt de capsule zeer heet en het hitteschild moet daartegen bescherming bieden. De wrijving zorgt er echter ook voor dat de capsule afgeremd wordt. Op een hoogte van enkele kilometers is de snelheid zo ver afgenomen en de luchtdruk zo veel hoger dat er parachutes kunnen worden gebruikt voor het laatste deel van de landing.

De Russen landen in Siberië. De eerste Amerikaanse ruimtereizen eindigden met een landing op zee, in de capsule. Meestal was dat op de Stille Oceaan. De spaceshuttles landden als een zweefvliegtuig op een vliegveld.

Communicatie[bewerken]

Bij het op afstand besturen van ruimtevaartuigen en instrumenten, en communicatie met ruimtevaarders, speelt mee dat de signalen zich met de lichtsnelheid voortplanten. Dit betekent bijvoorbeeld dat de verzending van een signaal van de Aarde naar Mars of omgekeerd 3 tot 22 minuten duurt. Bij de Maan is dit ruim een seconde. Bij interstellaire ruimtevaart zou het jaren duren.

Tijdens terugkeer in de atmosfeer is er een fase waarin even geen communicatie mogelijk is. Dit kan ook het geval zijn als een ruimtevaartuig zich achter een hemellichaam bevindt, en er geen ruimtevaartuig elders is via welke de communicatie kan lopen.

Successen van de ruimtevaart[bewerken]

Hubble Space Telescope[bewerken]

De Hubble Space Telescope, vernoemd naar de Amerikaanse sterrenkundige Edwin Hubble, werd gelanceerd in 1990. Deze telescoop is bij het grote publiek bekend vanwege de prachtige foto's die hiermee van verafgelegen sterren en melkwegstelsels genomen zijn. Een spectaculair succes was de reparatie van de Hubble telescoop, nadat was gebleken dat de spiegels niet goed waren geslepen, waardoor de foto's erg wazig waren. In een serie van ruimtewandelingen kreeg de Hubble toen een nieuwe set spiegels, een soort bril, waarmee wel scherp gefotografeerd kon worden.

Voyager[bewerken]

Het Voyagerprogramma met de ruimtesondes Voyager 1 en Voyager 2 was de eerste missie naar de buitenste rand van ons zonnestelsel. In 1977 stonden alle planeten namelijk dermate gunstig dat deze ruimtesondes door middel van 'swing by' manoeuvres gebruik konden maken van de zwaartekracht en de baansnelheid van deze planeten om extra snelheid te krijgen om door te vliegen naar de buitenplaneten. De Voyager 2 werd in 1977 gelanceerd en maakte voor die tijd ongekend scherpe foto's van Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Beide ruimtesondes hebben een gouden plaat (Voyager Golden Record) aan boord. Hierop staan tekeningen en geluiden afkomstig van de aarde.

Verschillende ruimtevaartorganisaties[bewerken]

Europees[bewerken]

ESA Het European Space Agency, letterlijk Europees Ruimtebureau, afgekort tot ESA, wordt in het Nederlands aangeduid als Europese Ruimtevaartorganisatie.

ESTEC, een Europees centrum voor ruimteonderzoek en technologie, in de gemeente Noordwijk (Zuid-Holland) gevestigd. , de grootste vestiging van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Het bezoekerscentrum van ESTEC, Space Expo, is een grote ruimtevaarttentoonstelling.

Nationaal[bewerken]

Nederland

SRON is het Nederlandse expertise-instituut voor de ontwikkeling en het gebruik van instrumenten voor astrofysisch en aardgericht onderzoek vanuit de ruimte. De SRON heeft haar hoofdkantoor in Nederland.

Belgie

Belgie is voornamelijk actief in de ruimtevaart via ESA. België draagt 5,5% van het budget van ESA, wat relatief veel is voor een klein land en ook ruim meer dan Nederland dat instaat voor 2,2% van het ESA-budget

Belangrijke plaatsen in de ruimtevaart[bewerken]

Interstellaire ruimtevaart[bewerken]

Er zijn twee functionerende ruimtesondes die bezig zijn het zonnestelsel te verlaten: Voyager 2 en New Horizons. Voyager 1 bereikte in 2013 al de rand van de heliosfeer en was het eerste door de mens gemaakte object dat het zonnestelsel verliet. Met behoud van communicatie in de buurt van andere sterren komen is echter vooralsnog niet haalbaar (wel een thema in sciencefiction). Zo heeft de sonde met de grootste restsnelheid (dus de meeste specifieke energie) m.b.t. de zon, de Voyager 1, met zijn snelheid van 17 km/s, pas over 75000 jaar een afstand afgelegd zoals die naar Proxima Centauri, de dichtstbijzijnde ster na de zon. De energiebronnen van de sondes zijn echter veel eerder uitgeput, en onderweg tussen de zon en een andere ster is er heel weinig energie met zonnepanelen op te vangen. Er is dan dus geen communicatie meer mogelijk, en zo'n sonde is ook met telescopen niet waarneembaar op die afstand.

Wel is er nog een kans dat buitenaardse levensvormen een van de genoemde sondes vindt, of een van de andere door mensen gemaakte voorwerpen die het zonnestelsel verlaten hebben of aan het verlaten zijn. Daarom zijn de Gouden plaat (Pioneerprogramma) en de Voyager Golden Record meegestuurd.

Zie ook[bewerken]

Mijlpalen[bewerken]

Ruimtevluchten en ruimtevaartprogramma's[bewerken]

1rightarrow blue.svg Zie ook:Lijst van bemande ruimtevluchten van 1961 tot en met 2006

Andere artikelen over ruimtevaart[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. [1], lacoupole-france.nl, 8 september 2014