Dit overkoepelende artikel gaat in op de belangrijkste aspecten van de telescoop, waar hij komt te hangen en wat er in de maanden na de lancering allemaal gaat gebeuren. De komende dagen verschijnen nog drie, meer verdiepende artikelen over twee belangrijke instrumenten van James Webb en het belang van de kalibratie van de ruwe data.
Het grote moment waar ongetwijfeld de gehele astronomiegemeenschap reikhalzend naar uitkijkt, is bijna daar. Op 25 december om 13.20 uur Nederlandse tijd zal de James Webb Space Telescope aan boord van een aangepaste Ariane 5-raket de ruimte in gaan.
Na het altijd spannende moment van het gebulder van de raketmotoren begint de spanning pas echt. In de ruimte volgen de nodige complexe, nagelbijtende gebeurtenissen waarbij niets mis mag gaan. Verschillende cruciale onderdelen moeten zich heel precies uitvouwen, als ware het origami. Als dat niet lukt, is de tien miljard dollar kostende telescoop meteen het duurste stuk ruimtepuin ooit. In tegenstelling tot de Hubble-telescoop kunnen we er namelijk niet even naartoe om een spiegel te repareren. Daarvoor reist James Webb veel te ver weg; de telescoop komt op zo'n 1,5 miljoen kilometer van de aarde te hangen. De meer dan dertig jaar oude Hubble is 'slechts' 547 kilometer van het aardoppervlak verwijderd.
Waarom doen we al die moeite om zo'n duur en complex platform zo ver de ruimte in te sturen? We hebben tenslotte al een ruimtetelescoop in de vorm van Hubble, die ondanks de nodige tijdelijke mankementen ons nog altijd trakteert op prachtige afbeeldingen. Wat maakt de James Webb Space Telescope zo belangrijk voor de wetenschap? En wat voor penibele gebeurtenissen staan er allemaal op het menu na de lancering? Dat zijn vragen waar dit artikel nader op in zal gaan.
Het gaat om onderwerpen die deels al voorbij zijn gekomen in een eerder achtergrondverhaal over de telescoop. Het artikel dat je nu leest, bestaat deels uit een beknopte herhaling, maar geeft ook een vooruitblik op de cruciale periode na de lancering. Daarnaast vormt het de aftrap voor een diepere duik in de technologie van de James Webb Space Telescope.
De komende dagen zullen we nog drie artikelen publiceren over de James Webb Space Telescope. In het eerste artikel zoomen we aan de hand van een Nederlandse expert nader in op misschien wel het belangrijkste instrument van de telescoop: de Near Infrared Spectrograph. Vervolgens verschijnt er een artikel over het Mid-Infrared Instrument. Bij beide wetenschappelijke instrumenten is sprake van een duidelijke Nederlandse en Europese inbreng. Tot slot wordt in het laatste artikel stilgestaan bij een niet onbelangrijk onderwerp bij telescopen: datareductie. Hoe kom je bij James Webb van de rauwe, ongekalibreerde data tot gekalibreerde data waar wetenschappers echt iets mee kunnen?
De laatste stappen van de inkapseling van de James Webb-telescoop in de neuskegel van de Ariane 5, uitgevoerd op 18 december
Infrarood en origami
Al in 1996 werden voorstellen gedaan voor wat toen nog de Next generation space telescope werd genoemd. Het is opvallend dat toen al missie-elementen en specificaties werden genoemd die nu, vijfentwintig jaar later, daadwerkelijk worden gerealiseerd. Destijds werd bijvoorbeeld al gesproken over een grote primaire spiegel, optimalisatie voor het nabij-infraroodgebied van 2 tot 5μm, koeling tot 35 kelvin en een lancering met de Ariane 5-raket naar Lagrangepunt L2. Dit is allemaal onderdeel geworden van het uiteindelijke plan en ontwerp.
Infrarood als gat in de markt
Eén van deze hierboven genoemde elementen is de voornaamste reden waarom James Webb daadwerkelijk is gerealiseerd: de focus op grotere golflengten, met name nabij-infrarood en infrarood. Dat is een gat in de markt. Hubble richt zich veel meer op golflengten van het zichtbare deel van het spectrum. Hij kan binnen het totale infraroodgedeelte van het elektromagnetisch spectrum slechts van 0,8 tot 2,5μm waarnemen.
Dat is waar James Webb op inspringt; zijn instrumenten zijn vooral gericht op het gedeelte van 2 tot 28μm. Het James Webb Space Telescope-project is dus niet zozeer opgetuigd omdat Hubble steeds vaker kuren begint te vertonen of alweer meer dan dertig jaar rondjes om de aarde vliegt. De binnenkort te lanceren ruimtetelescoop wordt, ook door NASA, vaak als 'opvolger' van Hubble aangeduid, maar dat is eigenlijk onterecht. Los van vele technologische verbeteringen heeft James Webb een behoorlijk afwijkend blikveld.
De Carinanevel, waarbij links de 'Mystic Mountain' te zien is in zichtbaar licht, en daarnaast in infraroodlicht
Infrarood - en dus grotere golflengten - zijn zo interessant omdat het de mogelijkheid biedt om veel verder terug in de tijd te kijken. James Webb gaat onder meer kijken naar informatie over het prille begin van het heelal, zoals de eerste sterrenstelsels. Objecten uit die tijd vormen het uiterste deel van het waarneembare deel van het heelal. Het universum dijt uit, waardoor het licht als het ware steeds verder wordt uitgerekt; het verschuift steeds meer naar het rode gedeelte van het spectrum. Vandaar de term roodverschoven: licht dat door het uitdijen van het heelal wordt uitgerekt, verschuift van zijn oorspronkelijke golflengte naar een langere, meer rode golflengte. Met infrarood kijk je ook veel beter door nevels en gaswolken heen. Het stof absorbeert het zichtbare licht, maar dat geldt veel minder voor infraroodlicht.
Origami
Als je kijkt naar het ontwerp en de afmetingen van James Webb, kom je al snel tot de conclusie dat zoiets met de bestaande raketten eigenlijk onmogelijk in de ruimte is te brengen. Het zonneschild wordt op sommige plaatjes ter vergelijking weleens naast een tennisveld gelegd, en de primaire spiegel is ook niet bepaald klein te noemen met zijn diameter van 6,5 meter. De primaire spiegel van Hubble meet slechts 2,4 meter. James Webb heeft 6,25 keer zoveel oppervlakte om licht op te vangen en is dus veel gevoeliger. Dat is hard nodig als je de resolutie van Hubble wil handhaven bij het richten op de langere golflengten waar licht van zichtbaar naar infrarood gaat.
Terug naar de afmetingen. De nieuwe telescoop past nooit in een raket, ook niet in de speciale Ariane 5-fairing met een diameter van 5,4 meter. Het gevaarte gaat toch naar boven. Dat is mogelijk doordat de spiegel en het zonneschild in opgevouwen toestand in de Ariane 5 worden geplaatst. De spiegel bestaat daartoe uit achttien hexagons die uit het stabiele en lichte metaal beryllium zijn vervaardigd. De twaalf middelste hexagons zitten vast, maar de drie hexagons aan weerszijden kunnen worden ingeklapt. Eenmaal in de ruimte moet het allemaal uitermate precies worden uitgeklapt.
De zonnepanelen moeten ook in de ruimte worden uitgeklapt, maar dat is niet zo bijzonder. Het gebeurt veel vaker bij satellieten en sondes nadat ze eenmaal door de bovenste rakettrap zijn afgezet in de ruimte. Naast de primaire spiegel is het zonneschild het tweede grote onderdeel dat pas in de ruimte wordt uitgeklapt. Beter gezegd: middels een katrolsysteem worden de vijf dunne membranen uitgerold. Dat systeem is al getest op aarde bij 1G en het moet eenvoudiger gaan in het vacuüm van de ruimte, bij nul zwaartekracht.
Zonneschild en de noodzaak van extreme kou
Het eerder genoemde zonneschild is cruciaal voor het functioneren van de James Webb Space Telescope. Dat heeft alles te maken met de thermische isolatie die het schild biedt, als ware het een paraplu. Het schild bestaat uit kapton, dat heel goed bestand is tegen hoge temperaturen en stabiel is tussen -269 en 400 graden Celsius. Elke laag is voorzien van een aluminiumcoating en de twee buitenste lagen hebben een coating van gedoteerd silicium om de hitte zo goed mogelijk te reflecteren.
Het telescoopgedeelte met alle instrumenten zit aan de andere kant van het schild, afgeschermd van het licht en de hitte van de zon, de aarde en de maan. Het idee is dat elke laag een hoeveelheid hitte blokkeert en een deel via de zijkanten wegleidt. Zo komt er steeds minder hitte door elke nieuwe laag, waarbij ook het vacuüm tussen de lagen helpt. Uiteindelijk komt er zo maar heel weinig hitte door alle lagen heen. Dit leidt tot een enorm temperatuurverschil van meer dan 300 graden Celsius: aan de onderkant van het platform zal het 85 graden Celsius zijn, terwijl de andere kant met de spiegel en de instrumenten een temperatuur zal hebben van -233 graden Celsius. Of, zoals de ESA het omschrijft: het zonneschild is voor James Webb een zonnebrandcrème met een factor 1,2 miljoen. Er is één instrument waar deze passieve koeling nog steeds onvoldoende voor is. Dat is het Mid-Infrared Instrument, waar in een volgend artikel nader op wordt ingegaan. Dit instrument heeft zijn eigen cryocooler om het nog kouder te maken.
Waarom wordt al die moeite gedaan om zo goed als alle hitte weg te houden? Dat heeft alles te maken met de golflengtes waar de telescoop zich op richt, namelijk die in en nabij het infrarode deel van het spectrum, en daarbij specifiek de heel zwakke infraroodsignalen van enorm verre objecten. Infrarood is in feite hittestraling. Hitte van andere bronnen levert dan al snel te veel achtergrondruis op. Zonder het zonnescherm zou de telescoop waarschijnlijk nauwelijks iets in dit deel van het spectrum kunnen waarnemen, omdat de instrumenten dan niet door de eigen hitte-uitstraling van James Webb heen kunnen kijken. Extreme kou is dus noodzakelijk. Daar komt bij dat de detectors of sensoren in elk instrument infraroodlicht omzetten in elektrische signalen en die moeten heel koud zijn om goed te kunnen werken. Doorgaans is de vuistregel: hoe langer de golflengte van infraroodlicht, hoe kouder de detector moet zijn om deze omzetting te kunnen realiseren en daarbij de opwekking van willekeurige elektronen, en dus ruis, te beperken.
De positie in de ruimte
James Webb wordt geplaatst in de ruimte, op 1,5 miljoen kilometer van de aarde. Deze grote afstand van de maan en de aarde is erg belangrijk, omdat de thermische straling van beide lichamen niet onaanzienlijk is. Voor Hubble is dat niet zo'n groot probleem, omdat infrarood bij die telescoop een minder grote rol speelt, maar voor de detectoren van James Webb zou het een probleem opleveren. Daar komt bij dat Hubble door zijn baan om de aarde elke negentig minuten in en uit de schaduw van de aarde gaat. Tijdens elke baan om de aarde wordt Hubbles blik op de ruimte daardoor deels geblokkeerd en dus kan de telescoop niet op elk moment objecten bestuderen. James Webb kan dat straks wel; wetenschappelijke activiteiten kunnen 24 uur per dag doorgaan, omdat het bereik op de hemel als het ware veel groter is.
De nieuwe ruimtetelescoop is niet zomaar op 1,5 miljoen kilometer afstand gepositioneerd. Daar bevindt zich het zogeheten Lagrangepunt L2. Er zijn een aantal specifieke redenen om de telescoop bij L2 te positioneren. L2 ligt op de lijn van de aarde, maan en de zon; vanuit de zon gezien aan de andere kant van de aarde. Omdat L2 precies in deze lijn ligt, is er sprake van 'extra zwaartekracht' doordat de aarde en de zon in dezelfde richting trekken. Dat maakt dat een ruimtevaartuig op die positie precies meegaat met de jaarlijkse baan van de aarde om de zon. James Webb zal automatisch op ongeveer dezelfde snelheid als die van de aarde om de zon draaien.
Dat is niet onbelangrijk. De inmiddels niet meer operationele Spitzer-ruimtetelescoop werd in 2003 bewust wat verder dan L2 geplaatst. De baan om de zon duurde daardoor wat langer dan een jaar. Vanuit de aarde bekeken kwam de Spitzer steeds wat verder weg te staan. In de eerste jaren was dat niet zo'n probleem, maar gaandeweg werd het steeds lastiger en kwam de telescoop zelfs achter de zon te staan, vanaf de aarde gezien. Vanaf dat moment was radiocommunicatie niet meer mogelijk. Een dergelijk scenario wordt voorkomen door in een baan om L2 te komen.
James Webb zal dus in een baan om de zon komen, maar staat altijd op hetzelfde punt en dezelfde afstand vanaf de aarde. Dat is handig voor de communicatie, maar het betekent ook dat het zonneschild steeds in dezelfde richting kan worden gepositioneerd; de zon en de aarde bevinden zich immers op hetzelfde punt aan de hemel, bezien vanuit L2. Het licht en de hitte van beide hemellichamen komen vanuit dezelfde richting; daardoor kan het schild steeds in dezelfde richting worden vastgehouden.
De ruimtetelescoop komt echter niet exact op L2 terecht. Dit punt is een van de meerdere plekken in ons zonnestelsel waar de zwaartekracht van de zon en de aarde grotendeels met elkaar in balans zijn. Er is sprake van metastabiliteit, maar dat betekent geen absolute stabiliteit. Je kunt er dus niet even alle motoren uitzetten en verwachten dat je op exact hetzelfde punt blijft hangen. Gaandeweg zou James Webb er wegzweven en niet meer 'gebonden' zijn aan de aarde. Als dat zou gebeuren, zijn er veel correcties nodig om op L2 te blijven, wat onnodig veel brandstof zou kosten. Die brandstof is ook nodig voor het positioneren van de spiegels. Als dat laatste niet meer kan, wordt de telescoop eigenlijk meteen waardeloos.
In plaats daarvan zal James Webb af en toe kleine koerscorrecties uitvoeren; de telescoop komt in een baan om L2. Die baan is wat het formaat betreft grofweg te vergelijken met de baan van de maan om de aarde. In dit geval zal James Webb in zo'n zes maanden om L2 heen draaien. Omdat de telescoop dus niet exact op L2 hangt, blijft de telescoop uit de schaduwen van de maan en de aarde. Dat is handig voor de zonnepanelen. Zou je precies op L2 zitten, dan zou de aarde de zon niet geheel blokkeren, maar wel voor een deel. Overigens is bewust voor deze wat ruime baan om L2 gekozen, omdat de telescoop na zijn vlucht vanaf de aarde vrij naadloos in deze baan zal belanden, met slechts wat kleine manoeuvres die weinig brandstof kosten.
Uit de schaduw van de maan en de aarde blijven, heeft nog een ander, belangrijker voordeel: het maakt radiocommunicatie (via het Deep Space Network) naar de aarde goed mogelijk. Als James Webb exact op L2 zou zitten, met de zon precies om de aarde heen, zou de zon veel ruis veroorzaken op de radiofrequenties. Door om L2 te cirkelen en dus niet precies op die lijn te zitten, kan de antenne precies naar de aarde worden gericht en is de zon veel minder een storende factor.
Maandenlang billenknijpen na de lancering
Nadat de Ariane 5 loskomt van de lanceerbasis in Frans-Guyana zal de raket nog voor zo'n 26 minuten stuwkracht leveren. Niet lang nadat de tweede rakettrap (het gedeelte onder de payload en boven de eerste, onderste trap) en zijn motor zijn uitgeschakeld, zal de telescoop loskomen van deze bovenste trap en geheel op zichzelf zijn aangewezen. James Webb vliegt dan in volledig ingeklapte staat. Binnen enkele minuten moeten de zonnepanelen zich volledig automatisch uitvouwen, zodat niet langer gebruik hoeft te worden gemaakt van de accu. Dit alles moet binnen het eerste uur plaatsvinden.
Vervolgens is de fase van Mid Course Correction Burn 1a aangebroken. Dit is de naam van een fase die zo'n twaalf uur na de lancering aanbreekt en waarin de telescoop zijn eigen kleine raketmotoren gedurende enkele uren ontsteekt. Dit is de eerste en meest belangrijke correctiemanoeuvre. De Ariane 5 brengt de telescoop in een direct pad naar een baan om L2, zonder dat er eerst nog sprake zal zijn van een baan om de aarde. Er zijn nog wel eigen correctiemanoeuvres nodig, waaronder MCC1a.
Daar is bewust voor gekozen. Het zou kunnen dat de Ariane 5-raket net iets te veel stuwkracht geeft. In dat geval kan James Webb niet meer voorkomen dat bij het omdraaien en het naar de aarde richten het telescoopgedeelte eerst naar de zon wordt gericht. Het zonnescherm is dan echter nog niet uitgeklapt, dus zouden die instrumenten direct door de zon worden aangestraald. Ze raken dan oververhit en vervolgens kan de missie direct in de prullenbak. De gang van dertig dagen naar L2 is mede bedoeld om de telescoop onderweg steeds verder af te koelen.
Om dit scenario te voorkomen, is dus gekozen voor een ietwat zwakkere burn vanuit de Ariane 5, waarna onder meer MCC1a nodig is. In de dagen erna volgen nog twee van zulke correctieburns, maar 1a is verreweg de belangrijkste. MCC1a is vooral bedoeld om eventuele kleine afwijkingen vanuit de Ariane 5 te corrigeren. De raket brengt de telescoop in een bepaalde richting en geeft hem een snelheid van iets meer dan 40.000km/u. Volgens Keith Parrish, de Observatory Manager and Commissioning Lead, brengt de Ariane 5 de telescoop heel dicht bij het ideale punt en traject, maar kunnen nog enkele meters per seconde snelheid extra nodig zijn om de uiteindelijke snelheid en het traject exact goed te krijgen. In dat geval worden daar de eigen raketmotoren voor ingezet.
Op de eerste dag wordt ook de Gimbaled Antenna Assembly op de juiste positie gebracht, gericht naar de aarde. Deze high gain antenna is belangrijk om zo snel mogelijk de hoogste datarates voor de communicatie mogelijk te maken. Dit is naast de uitklappende zonnepanelen de enige andere handeling die volledig autonoom geschiedt. Alle andere handelingen worden aangestuurd middels commando's vanaf de grond.
Vervolgens zullen in de eerste week allerlei opeenvolgende acties plaatsvinden die moeten leiden tot een succesvol uitgeklapt zonnescherm. Dat vergt de nodige handelingen, zoals het uitklappen van de Unitized Pallet Structure aan de voor- en achterkant. Deze structuur ondersteunt de vijf membranen van het zonneschild. Ook zal de Deployable Tower Assembly met de spiegel en de instrumenten met twee meter omhoog gaan, zodat het ruimtevaartuiggedeelte wordt gescheiden van het telescoopgedeelte. Dat maakt dat er ruimte is voor het zonneschild om zich te ontvouwen, en het zorgt voor betere thermische isolatie voor het telescoopgedeelte.
In de eerste maand wordt ook de secundaire spiegel op zijn plaats gezet, worden de achttien spiegelsegmenten ontgrendeld en wordt gecontroleerd of ze kunnen worden bewogen, en zullen de wetenschappelijke instrumenten voor het eerst worden ingeschakeld. Uiteindelijk zullen in de eerste vier maanden na de lancering de eerste optische checks worden uitgevoerd, met name met het NIRCam-instrument, de optische camera. Dit wordt gedaan om te kijken of James Webb zich daadwerkelijk kan richten op een heldere ster. De primaire spiegel is dan nog niet uitgeklapt, dus het leidt op dat moment nog tot achttien vertekende afbeeldingen. Dat verandert zodra die achttien hexagons via meerdere actuators op hun plaats worden gebracht. Dat vergt de nodige stappen en kan maanden duren, omdat per afbeelding moet worden gekeken welke hexagon hoort bij welke afbeelding, waarna ze een voor een in positie worden gebracht.
In de vijfde en zesde maand na de lancering breekt een fase aan van kalibratie, wordt gedemonstreerd dat de telescoop bewegende objecten kan volgen en worden de eerste observaties vrijgegeven. Pas na zes maanden zou James Webb volledig operationeel moeten zijn. Voor alle individuele stappen, inclusief beeldmateriaal, heeft NASA een speciale webpagina online gezet.
Slot
Na een enorm lang traject met vele vertragingen, een alsmaar uitdijend budget en uitgestelde lanceerdata, is het op 25 december zover. De gezamenlijke telescoop van Europa, de VS en Canada gaat eindelijk de ruimte in. Een recent communicatieprobleem, wat aan de basis stond van het uitstel van 22 naar 25 december, is een week geleden verholpen. Eerder constateerde NASA dat een in november losgeschoten klemband, waardoor trillingen door de telescoop gingen, niet tot schade heeft geleid. Alle onderdelen van de telescoop zouden in orde moeten zijn, maar geldt dat ook voor de raket?
De geschiedenis van Ariane 5-lanceringen leert ons in ieder geval dat het een zeer betrouwbare raket is. Het voornaamste incident vond meteen bij de allereerste vlucht van de Ariane 5 plaats, in 1996. Toen werd nog oriëntatiesoftware uit de tijd van de Ariane 4 gebruikt. Men gebruikte letterlijk de software van de vorige versie, onder het mom van: die deed het. Het probleem was dat de snelheid van de Ariane 5 hoger lag dan die van de Ariane 4 en er waren te weinig bits om de snelheid in op te slaan. Volgens de computer ging de snelheid dan ook naar maximaal positief. Vervolgens flipte de pariteitsbit om en ging het naar maximaal negatief. Daarna raakte de computer in de war en initieerde hij een self destruct. Een dergelijk scenario of een afwijkend catastrofaal scenario lijkt inmiddels met het huidige track record van de Ariane 5 bijna ondenkbaar.
De lancering, hoewel altijd spannend, zal vermoedelijk nog het minst zenuwslopende moment zijn. Het uitklappen van het zonneschild zal waarschijnlijk de meest nagelbijtende reeks gebeurtenissen omvatten, maar er zijn nog veel meer zaken die goed moeten gaan. Mike Menzel, Webbs lead mission systems engineer van NASA's Goddard Space Flight Center, zei tegen Space.com dat er gemiddeld 344 single-point-of-failure-items zijn. Zo'n 80 procent daarvan houdt direct verband met de deployment. Hij stelt dat het moeilijk is om volledige redundantie te bereiken en dat de 144 releasemechanismen van James Webb allemaal perfect moeten werken.
Het aftellen kan nu beginnen. James Webb kan ons meer leren over hoe het universum is begonnen, hoe sterrenstelsels zijn gevormd en zich ontwikkelen, en waar de atmosferen van exoplaneten uit bestaan. De telescoop kijkt dwars door stofwolken heen en de James Webb kan veel verder terug in de tijd kijken dan de Hubble-telescoop.
In aanloop naar de komende lancering verschijnen op Tweakers dus nog drie artikelen waarin specifiek wordt ingezoomd op twee belangrijke wetenschappelijke instrumenten van James Webb met een Europese en vooral ook Nederlandse inbreng: het Mid-Infrared Instrument en de Near Infrared Spectrograph. Deze complexe instrumenten onderscheiden zich met name op het vlak van spectroscopie, dus het opsplitsen van licht in een spectrum om daar vervolgens zaken uit af te leiden. Vervolgens komt er nog een laatste artikel achteraan, waarin wordt stilgestaan bij de rol van datareductie. Dat proces is zeer belangrijk; het verzamelen van data is waardevol, maar betrekkelijk zinloos als er geen pipeline is die zorgt voor de kalibratie.
Hoe lang blijft ie operationeel als hij brandstof nodig heeft om zn positie vast te houden? En wat gebeurt er als de brandstof op is? Sturen naar collision met de maan?
De missie heeft een levensduur van 10 jaar en NASA is al aan het onderzoeken of het mogelijk is om deze alsnog bij te tanken in de ruimte over 10 jaar. Als dat niet kan zal deze gewoon blijven waar hij is.
Ik hoop inderdaad dat er een refueling missie aanvast geknoopt kan worden, maar uiteindelijk zal JW niet op L2 blijven draaien zonder brandstof en in een 'normale' solar orbit komen.
Maar dat gaat natuulijk heel traag. Heel het doel van een Legrangepunt is net een stabiele locatie te hebben waar je in theorie zonder brandstof ter plaatse kunt blijven. In de praktijk blijven er uiteraard kleine aanpassingen noodzakelijk al verwacht ik dat er meer energie verspeeld zal worden aan het richten van de telescoop.
Dat is juist mijn punt. L2 is niet stabiel. Alles in L2 (en L1 en 3) zal uiteindelijk weg drijven zonder correcties.
Zolang de massa ratio tussen de orbital bodies hoog genoeg is (hoger als ongeveer 25) bestaan rond L4 en L5 wel stabiele banen, maar L2 dus niet.
Het verschil zit hem in de vorm van het gravitatie veld op het punt (of beter, de vorm van de ruimtetijd op die punten).
L1-L3 zijn zogenoemde zadels, waar je dus vanaf kan vallen. L4 en 5 zijn depressies (mits aan de massaratio wordt voldaan).
Voor richting en attitude control worden reactie wielen gebruikt. Maar uiteindelijk zul je de opgebouwde rotatie in die wielen ook weer kwijt moeten raken. Dat doen ze uiteindelijk met trusters en dus brandsrof (hydrazine en een oxidator die ik even niet meer weet welke).
Als we nu iets die kant op krijgen met onze huidige technieken dan verwacht ik dat over 10 jaar zeker wel iets kunnen sturen om het apparaat bij te tanken.
We dachten na 1972 binnen een aantal jaar ook weer naar de maan te reizen. Dus niet. Inmiddels 50 jaar geleden! Te bizar voor woorden wat ze toen deden. En met de huidige technieken hadden ze James allang op de maan kunnen planten.
Ik zat op de dag dat de eerste maanlanding een halve eeuw geleden was met ongeveer 15 mensen in Leeuwarden in de bioscoop, het was een ongelooflijke ervaring. Als tiener besefte ik destijds niet echt hoe krakkemikkig dat toestel was, wat de bemanning allemaal nog deed. Computergestuurd???? Nauwelijks. En met modernere techniek zijn we nog niet bemand naar de maan geweest!
En deze staaltjes van high-tech, het is ongelooflijk knap. Ik ben eerlijk hoor: ik snap er de helft niet van, ik ben meer medisch geschoold, maar het is fascinerend en de enorme sprongen die er in kennis gemaakt zijn verbluffend. Nog geen vijftig jaar geleden deed een huisgenoot van me onderzoek naar supergeleiding bij lage temperaturen, nu bouwen ze een zonnescherm voor een ruimtetelescoop omdat ze veel meer weten over lage temperaturen en het gedrag van materialen. In dit tempo gaat de kennis die de mens weet te vergaren echt héél hard.
Hardstikke mooi, we zullen over een eeuw echt veel kunnen. Maar klimaatverandering en het beteugelen van idioten met machtswellust zijn ook uitdagingen waar je niet zo makkelijk een antwoord op hebt. De geschiedenis gaat tegenwoordig een stuk rapper dan wij als mens ooit meegemaakt hebben en wellicht ook behappen / verteren kunnen. Bouwen van pyramides snappen we nog amper, wat wij straks aan wetenschap hebben is niet te voorspellen. James Watt kon niet voorzien dat zijn stoommachine ook een heleboel invloed zou hebben op het klimaat.
Dat biedt kansen maar er horen ook gevaren bij.
Tegen de tijd dat er autonome vernietigingswapens zijn -ze zijn er al bijna..., zijn wij zover dat we eindelijk het nadenken erover opgestart hebben.... Het overleg moet nog beginnen. Straks weten we waar het bestaan 13 miljard jaar geleden begon en toch maken onze kleinkinderen misschien het eind van de aarde mee? Boem, boem, boem en dan nucleaire pauze voor een miljoen jaar? Omdat Poetin, Trump, Thierry of Xi Jinping en Japie-van-hiernaast een groter ego dan verstand heeft?
Het algemene gezonde verstand is niet zo best hoor, auto's worden steeds groter en kunnen in steeds minder seconden optrekken naar... 100, gewoon de maximumsnelheid... :-) Of 130 tegen dik 30% meer verbruik. En een elektrische auto gebruikt méér energie dan een benzine pruttelaar. Weliswaar op andere plek en andere wijze, maar die honderden kilo's batterij moet je ook verplaatsen. En elke omzetting kost energie, ook dat weten we. Pas als alle energie door windmolens of zonnecellen geleverd wordt zijn we van dat probleem af. Nu verstoken we ergens kolen of gas om een auto "zogenaamd" schoon te laten rijden. En als dat dan een loeizwaar bakbeest is kost dat dus enorm veel energie. Kan zelfs Vincent van Trouw geen speld tussen krijgen lijkt me.
Klimaatbeheersing begint gewoon met iets tussen de oren, beseffen dat een wat minder woeste auto ook wel kan. Ruim? Mag, maar mijn Suzuki Wagon is een klein autootje en toch ruim. En 130 rijden kost verdomd veel benzine, ook dat. Nee, ook niet mooi, dat weet ik wel. Maar de wereld is wel mooi en met kleinere auto's kunnen ook je achterkleinkinderen daar nog een beetje van genieten. En ik had al tien jaar geen auto, maar toen mijn moeder overleed stond dat ding er zo zielig... Corona en reistrammelant... En ik rij verdomme echt weinig, kost me nu per kilometer een belachelijke prijs. Maar heel af en toe ga ik weer ergens heen waar ik met openbaar vervoer toch niet zo makkelijk kwam. Leef ik wel zuinig, nog geen 3000 kilometer per jaar.
En als je beseft hoe enorm knap James Webb en de hele rambam er omheen is... Moet dat toch ook kunnen? Gewoon beetje zuiniger leven?
[Reactie gewijzigd door hoosterb op 22 juli 2024 15:13]
Mooi verhaal. Prachtig om te lezen hoe je de tijd neemt om dit te vertellen juist omdat wij allebei weten dat wij uit een andere generatie komen. Je leest het direct. Een prachtige generatie waarbij jongens dromen nog echte dromen waren die amper uitkwamen. De beste generatie die nooit meer terugkomt en dat hebben wij meegemaakt. Beleven en ontdekken. Een generatie die nog versteld stond van de eerste personal computer met MS DOS. Van Floppydisk met games zoals Wolfenstein en Doom die je beluisterde op je Soundblasters. Vervolgens naar de CD-ROM en uiteindelijk het internet met de inbelmodem. Wat een wereld ging er voor je open. Chatpoint, Flash, ICQ enz... Zo begon het bij mij en ik vond het fascinerend.
Maar ook het downloaden van games en het zoeken naar keyloggers of cracks. Het idee te hebben dat je iets doet wat niet mocht net als een andere uitlaat op je brommer. Het kon toen nog en er was amper controle en minder grenzen. Heerlijk. En vervolgens leren programmeren waarbij je leert dat een programma voornamelijk bestaat uit loops. Het automatiseren van de dezelfde handelingen maar dan eenvoudiger en sneller. Iets wat ontzettend lijkt op de echte wereld. Elke dag weer koffie of thee zetten maar dan moet het steeds weer lekkerder en sneller.
Meer.. meer.. meer.. Het begin van het einde van de mensheid. Meer, sneller en over grenzen heen gaan terwijl je innerlijke gevoel weet dat dit niet klopt maar toch doen. Het gevoel van laksheid en desinteresse met als doel uitmelken. Zo rijk mogelijk worden, patsen en zoveel mogelijk roem met het beste wat er te krijgen is. De tendens van de grote jongens met het geld waar de wereld uiteindelijk kapot aangaat. Meer geld..meer schoorstenen. Windmolens moeten ergens van gemaakt worden en dat is geen hout.
James Webb is een prachtig initiatief met alle romantiek die daarom heen hangt maar past eigenlijk bij een goede en eerlijke wereld die niet bestaat. Miljarden jaren terugkijken in de tijd terwijl onze aarde dreigt voort te bestaan. Een initiatief die tientallen jaren heeft geduurd met miljarden euro's waarbij we eigenlijk al achter de feiten aanlopen. Terugkijken naar een tijd die nog wel goed was.
Om je vraag te beantwoorden.. moet dat toch ook kunnen? Ik denk van niet. De tijd is geweest en we zijn te laat in de trein gestapt. 50 jaar geleden na de maanlanding hadden we met de techniek door moeten pakken en in de toekomst moeten kijken en naar onze wetenschappers moeten luisteren dat het al niet goed ging met het klimaat. We hadden tijdig een rem moeten zetten op die verschrikkelijke commercie. Spullen kopen die je toch niet nodig hebt met al dat plastic en arbeid wat uiteindelijk niks oplevert. Je beland altijd weer op 0 in dezelfde loop waar ik het over had.
En betreft je vraag met Gewoon beetje zuiniger leven? Zuinigheid bestaat niet meer. Benzine is duur, gas is duur, wegenbelasting is duur en een simpele en betrouwbare occasion is ook duur. Je huis te duur? Verhuizen naar een sociale huurwoning is ook duur. Alles is duur. Uitgeknepen door de grote jongens met hun riante salarissen en vele vermogen die elke dag in een deuk liggen van het lachen hoe het simpele volk zoals ons hun steeds weer opnieuw voeden met nog meer vermogen.
Het is een loop waar je nooit meer uitkomt als je rijkdom niet uitbant. Fijne dagen!
Precies dit! Er zijn wel meer projecten gestart in de ruimtevaart die jaren nodig hadden om te realiseren. In de tussentijd werken ze aan de oplossingen. Zo was er een Amerikaanse satelliet die zo zwaar was dat er op dat moment geen raket bestond die het gevaarte in de ruimte kon brengen. Dit probleem werd gaandeweg opgelost omdat omdat er vraag was naar sterkere raketten. Nu de James Webb telescoop (eindelijk) omhoog gaat kan ik me voorstellen dat er al lang een team dedicated aan het uitpuzzelen is hoe dit menselijk stukje kunst van het hoogste soort toekomstige upgrades gaat ontvangen!
Daar gaan we weer. Stond dagenlang op de 24e, maar had natuurlijk gisteravond nog even moeten checken Het was al duidelijk dat het qua weer niet ideaal zou zijn, ben benieuwd....
Kan gebeuren toch? Dit soort dingen hoort erbij. Ook al check je een paar minuten voor de lancering kan nog steeds op allerlaatste seconde gestopt worden. En beter nu nog een paar daagjes wachten dan teveel risico nemen. Voor veel mensen is het toch al spannend genoeg werken er al zo'n 20 jaar aan.
The new targeted launch date is 25 December, as early as possible within the launch window 12:20–12:52 GMT / 13:20–13:52 CET.
Tomorrow evening, local time in Kourou, another weather forecast will be issued in order to confirm the date of 25 December. The Ariane 5 launch vehicle and Webb are in stable and safe conditions in the final assembly building.
[Reactie gewijzigd door Nostalgmus op 22 juli 2024 15:13]
Mooi artikel, hulde. Ik heb nog wel eens mijn twijfels bij de hele Premium Plus-paywallconstructie maar dit vind ik een bijzonder geslaagd artikel waar ik graag voor betaal. Ik kijk al uit naar de vervolgen.
Na het altijd spannende moment van het gebulder van de raketmotoren begint de spanning pas echt. In de ruimte volgen de nodige complexe, nagelbijtende gebeurtenissen waarbij niets mis mag gaan. Verschillende cruciale onderdelen moeten zich heel precies uitvouwen, als ware het origami. Als dat niet lukt, is de tien miljard dollar kostende telescoop meteen het duurste stuk ruimtepuin ooit. In tegenstelling tot de Hubble-telescoop kunnen we er namelijk niet even naartoe om een spiegel te repareren. Daarvoor reist James Webb veel te ver weg; de telescoop komt op zo'n 1,5 miljoen kilometer van de aarde te hangen. De meer dan dertig jaar oude Hubble is 'slechts' 547 kilometer van het aardoppervlak verwijderd.
:strip_exif()/i/2004840668.jpeg?f=imagenormal)
:strip_exif()/i/2004843188.jpeg?f=imagegallery)
:strip_exif()/i/2004841734.jpeg?f=imagenormal)
:strip_exif()/i/2002129685.jpeg?f=imagegallery)
:strip_icc():strip_exif()/i/2005529752.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2005216360.jpeg?f=fpa_thumb)
:strip_icc():strip_exif()/i/2004910066.jpeg?f=fpa_thumb)
/i/2004852084.png?f=fpa_thumb)
/i/2004847442.png?f=fpa_thumb)
/i/2002131871.png?f=fpa_thumb)
/i/2004845656.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2004857448.jpeg?f=fpa)
/i/2004696860.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2003557408.jpeg?f=fpa)
:strip_exif()/i/2002075817.jpeg?f=fpa)
/i/1261474170.png?f=fpa)
/i/1241362271.png?f=fpa)
:strip_icc():strip_exif()/u/147331/crop5a2d7f680544c.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/78725/train-icon3.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/137578/crop684839b85b72a.jpg?f=community){kind=small}
/u/189748/1984-14997.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/1409850/crop5ee4a83aea275_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
/u/268819/crop632d8f33526bb_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/376402/crop6053bacb2712b_cropped.gif?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/374942/crop5f11ece0ad87f_cropped.jpeg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/479289/koekiemonster4.jpg?f=community){kind=small}
Het was al duidelijk dat het qua weer niet ideaal zou zijn, ben benieuwd....
:strip_exif()/u/44434/avatarsmall.gif?f=community){kind=avatar}
/u/201608/Pixel.png?f=community){kind=tracking}
:strip_icc():strip_exif()/u/24150/Liam.jpg?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/37602/Avatar%2520Tweakers.net.jpg?f=community){kind=avatar}
:strip_icc():strip_exif()/u/862483/crop61c2f4b9a62c1_cropped.jpg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/477707/crop633ed00537753_cropped.gif?f=community){kind=small}
/u/116525/tweakicon.png?f=community){kind=small}