vrijdag 31 december 2010

Ruimtevaart in 2011

(Dit bericht werd oorspronkelijk gepubliceerd op de In het diepe blog op Vkblog op 31 december 2010)

Ruimtevaart in 2011 Een nieuw jaar, een nieuwe vooruitblik. Nog steeds vliegt de space shuttle, mede dankzij uitstel van missies die dit jaar zouden vliegen. En er staan een paar lanceringen van andere boeiende missies op de planning. Zoals het Mars Science Laboratory, een Mars-rover ter grootte van een kleine personenauto, waarmee NASA op zoek gaat naar leven op Mars. En Phobos-Grunt, een Russische missie die een monster moet gaan nemen van de Mars-maan Phobos en dat terugbrengen naar Aarde. En we gaan weer naar Jupiter met een NASA missie genaamd Juno.

Bemande ruimtevaart

Het shuttle tijdperk is nog niet voorbij
Vijf missies waren er gepland in 2010, maar in de tweede helft van het jaar kwam er niets van het shuttle programma terecht. STS-133 had goede kans om in november gelanceerd te worden, maar het is waarschijnlijk maar beter dat dat niet gelukt is, want in de brandstoftank zijn diverse scheuren gevonden. Dat kwam aan het licht bij tank-tests en dat betekende extra onderzoek en daarna terugrollen van de shuttle naar het assemlagegebouw (Vehicle Assembly Building). De vlucht zal nu niet eerder dan 3 februari gelanceerd worden.


De shuttle Discovery is weer teruggereden naar het Vehicle Assembly Building.

STS-133 is een beetje creatieve missie van NASA. Toen de missie nog als laatste gepland was, heeft men gebrainstormd hoe zij op deze laatste vlucht zoveel mogelijk mee kon nemen naar ISS. Sowieso brengt de shuttle Discovery het vierde ExPRESS palet mee, een platform voor experimenten en reserveonderdelen die ISS in de rest van zijn carriére nodig heeft. Ook gaat een extra bewoonbare module mee, Leonardo. Modules als Leonardo werden ingezet voor logistiek, maar nu heeft NASA de buitenkant beter bestand gemaakt tegen micrometeorieten en het wordt nu een permanente module. Dat is handig voor extra opslag.


De Leonardo module is al zeven keer eerder in de ruimte geweest. Na missies STS-133 is het een permanente module van ISS.

Verder gaat mee Robonaut 2, een robottorso met twee armen en een "hoofd" met camera's. Robonaut is niet echt in staat om als een volwaardig astronaut mee te draaien. Hij kan vooralsnog vooral dingen van astronauten aanpakken en aangeven.

STS-134, de laatste vlucht van de shuttle Endeavour, moet een instrument mee brengen naar ISS dat eigenlijk al geschrapt was: de Alpha Magnetic Spectrometer. Met dit apparaat hopen wetenschappers donkere materie en antimaterie in het heelal te detecteren. Om de deadline van het pensioeneren van de shuttle te halen kon AMS-02 (AMS-01 was een test in 1998 op shuttlemissie STS-91) aanvankelijk niet meer gelanceerd worden. Dit was echter zo'n speciaal experiment, dat vele wetenschappers en geïnteresseerden vroegen om AMS-02 toch te lanceren. Aan die oproep werd in 2008 gehoor gegeven. "Maar waarom", zul je je afvragen, "moet zo'n ding aan een bemand ruimtestation hangen?" De reden is dat de AMS-02 nogal grote energie-behoeften heeft en dat ISS met zijn enorme zonnepanelen daarin kan voldoen. STS-134 brengt trouwens ook een extra ExPRESS pallet voor reserve-onderdelen en experimenten.


De Alpha Magnetic Spectrometer.

[update] Bijna vergeten: Er is nog een shuttlemissie die op de planning staat. Het zou een extra logistieke missie worden om ISS nog voor een laatste keer te bevoorraden. Het budget voor deze missie, STS-135, is nog niet helemaal rond. STS-135 zou met de shuttle Atlantis gaan vliegen. Er zullen maar vier astronauten mee gaan en als lading gaat dan een logistieke module (Rafaello) mee. Voorlopig staat STS-135 gepland in juni. En dat moet dan echt de aller-aller-laatste shuttle missie zijn. En voorlopig ook de laatste bemande Amerikaanse missie.

Russische missies
Vier Russische Sojoez-ruimteschepen zullen de bemanning van ISS afwisselen. In december 2011 wordt de Nederlandse astronaut André Kuipers weer gelanceerd. Dit keer mag hij zes maanden in de ruimte blijven. Dus hij komt pas tegen juni 2012 weer op vaste grond.

Rond ISS
Als ondersteuning van ISS worden Russische, Europese en Japanse vrachtschepen gestuurd. Japan stuurt haar HTV-2 en Europa stuurt haar ATV Johannes Kepler. Beide vrachtschepen zullen de nodige experimentenrekken en voorraad meenemen naar ISS. En uiteraard wordt ook gebruik gemaakt van de diensten van de Russische Progress.

2011 wordt echter ook het jaar waarin commerciële bevoorrading getest gaat worden. Het Dragon bevoorradingsschip van SpaceX werd in december 2010 succesvol gelanceerd en zonder problemen teruggebracht naar de Aarde. In april moet de Dragon C2 een rendezvous gaan uitvoeren met ISS en juni moet de Dragon C3 ISS daadwerkelijk gaan bevoorraden. Vooralsnog loopt alles op rolletjes voor SpaceX. Laten we hopen dat ze het zo houden.


Het Dragon voorraadschip is voor de NASA een welkome concurent voor de Russische Progress.

Ook het bedrijf Orbital Sciences heeft tests van haar eigen vrachtvoertuig, de Cygnus-1, gepland.

China
Het is een tijd stil geweest rond de Chinese bemande ruimtevaart. In 2011 gaat daar verandering in komen. China wil een eigen ruimtestation Tiangong 1 lanceren. Tiangong 1 betekent "Hemels paleis" (sinds ik het boek "Packing for Mars" van Mary Roach gelezen heb weet ik dat dit soort eenmoduuls ruimtestations niet echt hemels zijn, maar dit terzijde). Daarna moet de onbemande Shenzhou 8 er aan koppelen. Als dat gelukt is volgen de bemande Shenzhou 9 en Shenzhou 10. Het ruimtestation zal ongeveer 2 jaar operationeel zijn.


Het Tiangong-1 ruimtestation.

In en rond het zonnestelsel
Drie missies gaan in 2011 bij hun doel aankomen. De Stardust satelliet is ingezet voor een bezoek van een tweede komeet. Ditmaal is het de komeet Tempel-1 op 15 februari. Het is de komeet waar in 2005 de Deep Impact missie op insloeg. Interessant zal zijn om te zien wat er in zes jaar veranderd is. Op 18 maart moet de NASA missie MESSENGER in een baan rond Mercurius komen. Het zal de eerste satelliet zijn die in een baan rond die planeet komt. Het meest spannende wordt de rendezvous van de Dawn missie bij de asteroïde Vesta. Deze vierde grootste asteroïde is nog nooit van dichtbij bekeken.


Mercurius lijkt op de Maan. MESSENGER liet bij eerdere flyby's zien dat Mercurius een paar enorme inslagen moet hebben gehad. Dit was een impactbassin van zo'n inslag.

Op 5 augustus is de lancering van de Jupiter-missie Juno gepland. Juno zal in een grote baan rond Jupiter onderzoek doen aan het zwaartekrachtveld, het magnetisch veld en de magnetosfeer van de polen. Het doel is om "het Jupiter systeem" en het ontstaan van Jupiter beter te begrijpen. Verwacht van deze missie geen close-ups van de manen van Jupiter. Juno heeft wel een kleine camera waarmee het naar de wolkenbanden gaat kijken.


Juno zal in een grote baan rond Jupiter draaien, ver van alle interessante manen. Voor missies naar Jupiter's manen moeten we wachten op de Europa Jupiter System Mission in 2020 (mits budget)

2011 is ook een "Mars-jaar", dat wil zeggen dat het rond november weer gunstig is (qua brandstof) om naar Mars te lanceren. Dit jaar willen de NASA, Rusland en China naar de rode planeet. China lift mee met de Russen.

NASA gaat weer een Mars-rover sturen: het Mars Science Laboratory. Dit keer wordt alles ingezet op één rover, de Curiosity genaamd. Deze complexe missie is de afgelopen jaren aardig over haar budget gegaan. Maar hopelijk blijkt het resultaat straks het helemaal waard. Want gingen de voorgangers, de rovers Spirit en Opportunity, op zoek naar water, Curiosity gaat voor de hoofdprijs. Het moet de vraag beantwoorden of er leven op Mars geweest is en of dat leven eventueel nog steeds aanwezig is. Daarvoor heeft het een compact laboratorium aan boord.


Het Mars Science Laboratory, ofwel Curiosity.

Om een succes te worden moet Curiosity wel in augustus 2012 een riskante landing overleven. Een 16 meter brede en 50 meter lange parachute moet de rover eerst afremmen tot Mach 2 (twee keer de snelheid van het geluid op Aarde). Dan worden 8 raketmotoren ontstoken en tenslotte zal de rover hangen aan iets dat een "Sky Crane" wordt genoemd. De Sky Crane moet de rover zeven meter boven het oppervlak tot stilstand brengen en dan loslaten, iets dat nooit eerder geprobeerd is. NASA zweert dat ze deze procedure door en door getest heeft. Dus later niet zeuren dat iemand feet en meters door elkaar gehaald heeft.


Op deze wijze moet Curiosity gaan landen op Mars. Het platform erboven heet de Sky Crane. De Sky Crane moet Curiosity niet alleen doen afremmen, maar het moet ook vooral naast de rover op het oppervlak komen, niet erop.

De Russen hebben eveneens een ambitieuze missie: Fobos-Grunt (losjes vertaald: Phobos-bodem). Het is de eerste Russische interplanetaire missie sinds 1996, toen Mars-maan Phobos ook al een doelwit was, maar dat mislukte toen. Fobos-Grunt moet gaan landen op Phobos, een monster gaan nemen en dat in augustus 2014 mee terugnemen naar Aarde. Het doelwit Phobos heeft een voordeel: de zwaartekracht is erg laag, dus het kost weinig brandstof om te landen en op te stijgen. Voor Fobos-Grunt landt, zal het eerst onderzoek doen aan Mars.

China lift mee met Fobos-Grunt met haar eigen Mars-satelliet, de Yinghuo 1 (vertaling: vuurvliegje). Yinghuo 1 moet zich losmaken van het Russische moederschip en dan terechtkomen in een baan van 800x80000 kilometer. De satelliet zal onderzoek doen naar ionen die aan de Mars-atmosfeer ontsnappen. Mars is niet goed in staat haar atmosfeer vast te houden en wetenschappers willen graag weten in welke mate stoffen aan de atmosfeer ontsnappen.


Een model van Fobos-Grunt. De rode bol bovenop is de capsule die met een monster veilig op Aarde moet komen.

Satellieten
Astronomie
Rond astronomie is het nogal stilletjes in de ruimtevaart. Er is een Japanse nanosatelliet genaamd Nano-JASMINE, waarmee metingen aan posities en afstanden van sterren zullen worden gedaan (astrometrie). De satelliet moet in augustus gelanceerd worden vanaf de lanceerbasis Alcantara in Brazilië op een Russische Tsyklon-4 raket. De Europese astrometrie missie Gaia zou ook dit jaar worden gelanceerd, maar deze is uitgesteld tot november 2012.


De Nano-JASMINE.

Rusland heeft de RadioAstron missie op de planning, een radiotelescoop van 10 meter doorsnede. Je hoort weinig over RadioAstron, maar er is al enkele jaren aan gewerkt. De satelliet zal in samenwerking met radiotelescopen op Aarde interferometer observaties doen. RadioAstron zal door een Zenit 2SB raket in een baan gelanceerd worden met een hoogste punt (apogeum) van 350.000 kilometer. Dat is op driekwart van de afstand van de Maan.


De RadioAstron is een Russische satelliet ten behoeve van radioastronomie.

Aardobservatie en klimatologie
Op 23 februari moet de klimatologische satelliet Glory gelanceerd worden. Glory is een satelliet van NASA die over twee factoren in het klimaat meer gegevens moet verzamelen: de distributie van aerosolen in de atmosfeer en de straling van de zon. Glory moet de samenstelling van de aerosolen achterhalen en gaan kijken naar de totale hoeveelheid straling die van de zon komt en de hoeveelheid straling die de Aarde daarvan reflecteert. De lancering is gepland op 22 november.

Opmerkelijk is dat er met de Glory een replica van de Explorer-1 satelliet meegaat. De Explorer-1 [PRIME] zou eigenlijk drie jaar geleden gelanceerd moeten worden om te herinneren dat het vijftig jaar geleden was dat America's eerste satelliet gelanceerd werd. De raket waarop deze satellieten gelanceerd worden, is de Taurus-XL. Vorige keer mislukte de lancering van zo'n raket en ging het Orbiting Carbon Observatory verloren.


Glory, zoals deze straks in zijn baan rond de Aarde moet draaien.

Raketten
Opnieuw maak ik er melding van dat de Vega raket "in het komende jaar" vanaf de lanceerbasis Kourou voor het eerst gelanceerd zal worden. De Vega is een raket speciaal voor kleine satellieten. De lancering staat nu gepland in november. Het Nederlandse Dutch Space heeft de tussentrap tussen de 1e en 2e trap geleverd.


De Vega raket wordt in 2011 voor het eerst gelanceerd. Maar nu echt.

Ook opnieuw uitgesteld (voor het derde jaar): er zal in april voor het eerst een Sojoez raket gelanceerd worden vanaf de lanceerbasis Kourou in Frans Guiana. Voordeel voor de Russen is dat lanceren naar een geostationaire baan vanaf de evenaar minder brandstof kost, dus kan er meer mee. Op de eerste vlucht de opvolger van de Franse observatiesatelliet SPOT, de Pléiades-HR 1, gelanceerd worden.

Verrassend is de Roemeense lancering van een ballon, die een Haas raket met een prototype van een maanlander moet afzetten. Het hele systeem is nogal innovatief. De Maanlander, de (Roemeense) European Lunar Explorer, wordt terug naar Aarde gebracht aan parachutes. Het uiteindelijke systeem moet meedingen naar de Google Lunar X Prize. Het eerste team dat een robotlander op de maan zet voor december 2012, wint 20 miljoen dollar. Maar deze lancering is al weer enige tijd uitgesteld geweest.


De Haas raket heeft een eigenaardige vorm. De raket heet naar de bedenker van de dubbeltrapsraket, die leefde in de 16e eeuw.

Bronnen: Wikipedia, NASA.

woensdag 8 december 2010

Pech voor Japanse missie naar Venus

(Dit bericht werd oorspronkelijk gepubliceerd op de In het diepe blog op Vkblog op 8 december 2010)


Er zijn allerlei momenten in een ruimtemissie die spannend zijn. De lancering kan fout gaan. En zelfs als de lancering aanvankelijk goed gaat, kan het zijn dat een satelliet toch niet in zijn baan komt en weer terugkeert naar Aarde. Bij bemande missies is de terugkeer in de dampkring een nerveus moment. En bij missies naar de maan en planeten bijt de vluchtleiding op haar nagels bij het in een baan om de maan of een planeet komen. Gaat het fout, dan schiet je satelliet zijn doel voorbij om vervolgens in de ruimte rond te dwalen.

De Japanse ruimtevaart heeft inmiddels ervaring daarmee. Een in 1998 gelanceerde Mars-missie genaamd Nozomi draait nog altijd rondjes rond de Zon omdat het nooit in een baan om Mars wist te komen. En het omgekeerde is ze ook overkomen: de satelliet Hayabusa wist aanvankelijk niet op tijd weg te komen van de asteroïde Itokawa om de Aarde te bereiken en moest daarom twee jaar wachten voor het het weer kon proberen.

Gisteren moest de Japanse missie Akatsuki terecht komen in een baan om Venus. Maar op het moment dat de satelliet achter Venus vandaan had moeten komen, wist de vluchtleiding geen contact te leggen. Uren is men bezig geweest om te achterhalen of Akatsuki nu wel of niet in een baan rond Venus geraakt was.




Om in een baan om een hemellichaam te geraken, moet je afremmen. Daarvoor wordt een remraket ontstoken. Die raketmotor moet precies op het juiste moment starten en daarna ook op tijd stoppen. Start de raketmotor te laat of niet? Zwaai maar dan maar met je handje naar je doelwit. Stop je te vroeg? Mogelijk kom je dan in een hele hoge baan en kun je je wetenschap niet goed uitvoeren. Maar dan heb je nog altijd de mogelijkheid de baan later bij te sturen. Stop je te laat? Misschien wordt je baan dan zo afgebogen dat je door de atmosfeer komt als die er is. En een atmosfeer zelf is ook erg goed in staat om je af te remmen. Te goed zelfs en dan kan je satelliet iets overkomen wat de Mars Climate Observer een paar jaar geleden meemaakte: de satelliet stortte neer op het oppervlak.

Vanochtend werd duidelijk wat het lot was van Akatsuki. De satelliet heeft zijn baan om Venus gemist. De Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA zal veel geduld moeten hebben, maar Akatsuki krijgt over een jaar of twee zeven weer een kans. Hopelijk is er nog genoeg brandstof voor een nieuwe poging. JAXA zal eerst eens kijken in welke staat Akatsuki nu is.

Update: Ik lees net op SpaceDaily.com dat pas over zeven jaar weer een poging ondernomen kan worden. Geduld is een schone zaak in de planetaire ruimtevaart.

dinsdag 7 december 2010

Thuis in het ruimtestation ISS

(Dit bericht werd oorspronkelijk gepubliceerd op de In het diepe blog op Vkblog op 7 december 2010)

Expedition 26 commandant Scott Kelly geeft een rondleiding van zijn persoonlijke vertrek aan boord van ruimtestation ISS en vertelt over het leven daar.



Niet al te ruim, he? En je moet een maand met een paar sokken doen, een maand met een shirt en twee maanden met een broek. Natuurlijk is het speciaal materiaal en je zit natuurlijk zelden wegens de microzwaartekracht, maar toch.


Nou goed, dan zul je een beetje ruiken. Voor dit uitzicht (het puntje van Florida en de Bahamas) doe ik het.


Ook een mooie: Groot Brittanië, Frankrijk, België en Nederland bij nacht.

vrijdag 3 december 2010

25 kilometer op Mars

(Dit bericht werd oorspronkelijk gepubliceerd op de In het diepe blog op Vkblog op 3 december 2010)

Op unmannedspaceflight.com zag ik een update van de weg die Mars-rover Opportunity gereden heeft. Halverwege november kwam de rover voorbij de mijlpaal van 25 gereden kilometers. Opportunity heeft die afstand gereden sinds 24 januari 2004. En het ziet er naar uit dat we in januari Opportunity's zevende verjaardag op Mars gaan vieren.

Opportunity is de laatste tijd "vol gas" aan het rijden richting de 22 kilometer brede Endeavour krater. De rover haalt sommige sols (Mars-dagen) meer dan 100 meter per dag, wat best knap is, want Opportunity rijdt autonoom door het Martiaanse landschap. Op 21 november reedt de rover zelfs 133 meter. Het is jaren geleden dat een rover zo ver kwam. Bedenk ook dat Opportunity achteruit moet rijden vanwege een onwillig voorwiel.

Opportunity's doelwit, de Endeavour krater, werd in 2008 gekozen nadat de rover de Victoria krater uit gereden was. Het was een bijna onmogelijk ambitieus doel, maar ondertussen komt de krater steeds meer in het visier. Ik zou niet gek opkijken als Opportunity nog vrolijk onderzoek doet als in 2012 de grote opvolger, het Mars Science Laboratory, landt op de rode planeet. Tenminste, niet na alles wat we tot nu toe meegemaakt hebben met de rovers die een geschatte levensduur van 90 dagen hadden.

Of we ook van Spirit, de andere rover, gaan horen, dat is een andere zaak. Spirit is in april-mei de lokale winter in gegaan in een electronische winterslaap. Spirit zou pas weer contact opnemen met ons als het via de zonnepanelen voldoende energie krijgt om signalen te zenden. Regelmatig luisteren overvliegende satellieten naar dat signaal, maar er is nog niets gehoord. Sommige technici beginnen zich wat ongerust te maken, maar NASA blijft luisteren tot en met maart.

Wat is aan de hand met die arsenicum etende bacteriën?

(Dit bericht werd oorspronkelijk gepubliceerd op de In het diepe blog op Vkblog op 3 december 2010)

Deze week kondigde NASA aan dat er donderdag een speciale persconferentie gehouden zou worden om een belangrijke vonst te vertellen. Wat die vonst was, dat werd nog even "onder embargo" gehouden, oftewel: journalisten kregen te horen wat NASA wetenschappers gevonden hadden, maar ze moesten het tot na de persconferentie voor zich houden. De hype rond deze perfconferentie was groter dan gebruikelijk, trouwens.

Inmiddels is de persconferentie geweest en dit is waar NASA wetenschappers mee op de proppen kwamen: er zijn op Aarde bacteriën gevonden die in plaats van fosfor op arsenicum kunnen gebruiken in hun stofwisseling.


De bacterie die kan overleven op arsenicum. Arsenicum zit een rij onder fosfor in het periodiek systeem.

Is fosfor dan zo belangrijk?
Ik moest er aanvankelijk even over nadenken. Heb ik wel eens te weinig fosfor in mijn dieet gehad of zo? Maar forsfor is inderdaad heel belangrijk. Belangrijker dan je denkt. De lange strengen van ons DNA en RNA bestaat bij de gratie van fosfaatgroepen (PO4, ofwel 1 fosfaat-atoom met vier zuurstofatomen). En energie binnen cellen wordt getransporteert en opgeslagen dankzij een molekuul genaamd adenosine trifosfaat (ATP), dat drie fosfaatgroepen heeft.

De bacterie die wetenschappers nu gevonden hebben, een bacterie uit de familie halomonadaceae, kan forfor vervangen door arsenicum. Diverse detectiveverhalen hebben ons geleerd dat arsenicum dodelijk voor ons is. Maar voor deze bacterie niet. Hij kan zijn DNA opbouwen uit arsenicum als fosfor niet voldoende voor handen is.

Mono Lake
De bacterie is gevonden in Mono Lake in Californië. Vorig jaar was ik toevallig daar. Ik reed Yosemite National Park uit om op weg naar Death Valley te gaan. Als je Yosemite N.P. verlaat aan de oostkant, dan rij je langs een meer. Dat is Mono Lake, een toeristische bezienswaardigheid, omdat er allerlei bijzondere kalkstructuren aan de kant staan. Mono Lake is een meer dat over de jaren erg uitgedroogd is. Het is er drie keer zo zout als de oceaan en de concentratie van allerlei chemicaliën is toegenomen. Het meer is ook erg basisch met een pH van 10.


Mono Lake in Californië met zijn karakteristieke kalkstructuren die zijn ontstaan bij opdroging van het meer (nu eens een eigen foto).

Wetenschappers zijn op zoek gegaan naar bacteriën in het slik op de bodem van het meer, waar arsenicumconcentraties hoog zijn. Wat men vond, probeerde men te kweken in een fosforarme omgeving. Een bacterie wist in die omstandigheden dus te overleven.

De belangrijkste les die we daarvan leren, is dat leven meer opties heeft dan we tot nu toe dachten. Daar komen we steeds weer achter of het nu gaat om thermofiele bacteriën rond vulkanisme op de bodem van de oceaan of bacteriën die hun eigen antivries maken om zich in poolijs te kunnen bewegen. Hoe leven elders in de kosmos tot stand gekomen is kunnen we dus alleen maar raden.

Bronnen: Bad Astronomy Blog, de Not Exactly Rocket Science blog.