JAARGANG 11
SEPTEMBER 1962
ORGAAN VAN : DE NEDERLANDSE VERENIGING
ART (N. V. R. )
en DE N E D ~ R Y ~ E~ ~ S ~~ VOOR ~ I~ ~A ~~ T G O ~ D (NERO) ~ R ~ O E ~ Beide verenigingen z gesloten bij de afdeling RLlimtevaa& van de Koninklijke Nederlan reniging Voor Luchtvaart (K. N.V. v. L. )
" R U I M T E VAART" is een verenigingsorgaan. Men kan zich N I E T op "Ruimtevaart" abonneren; het wordt toegezonden aan de leden van de N.V. R. en van NERO. eau van de IC. N.V. v. L., Jozef Israk!lspleh 8, ook hel, verzenden van eventuele proefnummers.
m 34, €Ieernstede (N.H. ), tel. 02500-35516. A s s . -Red. : G. J. A. A r a , Vaikenburgerlaan 65, Heemstede (N.H. )
V A N DE R E D A C T I E .
VOORWOORD Dit nummer biedt weer wat méér verscheidenheid dan het vorige. Bij de artilcelen zijn e r twee van de heer 'Vei-tregt; wij meenclen goed te doen zijn reiservaringen van het vorig jaar óólc te plaatsen: wie ruimtevaart bestudeert doet goed ook aandacht te schenken aan de mentaliteit in het milieu waar de ruimtevaart beoefend wordt. Ditmaal publiceren we een gesprek met Ir. Mars, de directeur van het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium, over wat in Nederland gebeurt op liet gebied van Ruimte-onderzoek en hoe Europa in dezen samenwerkt. Onze vorige reportage over dit onderwerp, die over het werk van Prof. de Jager en zijn medewerkers, is gevolgd door een publicatie in AVIA (Augustus-aflevering) over hetzelfde. Wij raden onze lezers ten zeerste aan - voorzover ze het nog niet gelezen hebben en belangstelling voor deze materie hebben - hiervan kennis te nemen. Naast de voldoening, de eerste te zijn geweest met onze reportage, hebben wij het gevoel clat het jammer is, dat wij zo'n reportage niet even suggestief Ininnen brengen als AVIA dit doet. Onze middelen laten dit helaas niet toe. Speciaal de leden van de N. V. R. willen we e r echter op wijzen, dat onze middelen slechts vergroot Icunnen morden, als het ledental van de N. V. R. sneller groeit dan totdusver. Het is aan hen om dit te bewerkstelligen door méér belangstellenden voor het lidmaatschap te interesseren ! C. W. D.
RUIMTE
-
ONDERZOEK
IN NEDERLAND EN IN EUROPEES VERBAND.
I1
Op 2 augustus jl. had de redacteur een gesprek met Ir. A. J. Maiz, directeur van het Nationaal Luelit- en RLiinitevaar2laboratoriuin (N.L. R.) in Amsterdam. Op de vraag, wat e r aan ruimtevaart-onderzoek i i ~ in i liet laboratorium gedaan wordt (onlangs is de naam gewijzigd: het heette vroeger Nationaal Luchtvaart Laboratorium), antwoordde Ir. Marx als volgt: "Al sinds vijf jaren worden e r door het N.L. R. vliegende modellen gelanceerd; het afvuren geschiedt op Texel bij De Cocksdorp. E r is voor deze proeven een beperkte ruimte achter Vlieland ter beschildcing gesteld. E r worden hveetrapsralretten afgeschoten, waarbij cle tweede trap voorlopig nog geen brandstof meeneemt. Door de booster, clie later afgeworpen wordt, bereikt het model een snelheid van Mach 2, en Iiet komt op een hoogte van 10 à 11km. Men gaat ook de tweede trap van br,mdstof voorzien, waardoor de bereikbare hoogte belangrijk wordt opgevoerd. Voorlopig gaat het e r vooral om, ervaring te krijgen in het meten van eigenschappen van voertuigen met grote snelheid op grote hoogte. De Nederlandse industrie heeft belcmgstelling voor deze proeven. b. v. de Springstoffen Fabriek en de Ai~~llerie-Iniichtingen.Voor de proeven worden telemeter- e11 radarinstallaties gebruilil. De Hollandse Signaal Apparatenfalx+ik bestudeert mede het stabiliseren van de raketten en het besturen ervan (o. a. met behulp van servomotoren), terwijl Philips bezig is met het vervaardigen vcan een "baanschrijver", een apparaat dat de baan van het model tijdens de vlucht vastlegt. Aan de problemen. verband houdend met het bestui-en vanaf de grond wor k aandacht gesc1ionl;en. Omdat de modcllen kostbaar zijn, worden de proeven inen bij laag water: clail is het waddengebied nagenoeg droog. De rnoclellen hebben een parachute-lossings-
parachute naar beneden kunnen komen. De bertel e. q. helicopter. Bij het a€vuren komen vergen bij het afremmen door de parachute tot 40 g, neerkomen op de grond tot 60 g. De apparaten doorstaan in het algemeen deze versnellingen en vertragingen. Met deze proeven wordt ook de noodzakelijke ervaring opgedaan in het richten van de raketten, en in het dempen van ongewenste trillingen. Zoals bekend worden meteorölogisc sonderingen regelmatig door het K. N. M. I. verricht. Maar als raketten beter onder de knie heeft, kan de hoogte word ele van de straal van het gebied dat voor de proeven beschikbaar is. En die straal is voor het waddengebied 25 km. Daardoor zal men in de toekomst, als een zonnevlam wordt waargenomen, binnen een uur een raket kunnen afvuren, waarmee men de (verandering van de) kosmische straling op b. v. 30 Ian hoogte zal kunnen waarnemen. Voor alle Europeese landen, die in de European Space Research Organisation (ESRQ) samenwerken, bestaan soortgelijke beperkingen, veroorzaakt door de grootte van het gebied dat voor dergelîjke proeven kan worden vrijgegeven. Daarnaast bestaan er belemmeringen, doordat de regeringen in Europa nog geen ruime middelen voor proefnemingen beschikbaar hebben gesteld. In dit verband kan opgemerkt worden, dat Nederland niet alleen in de wetenschappelijke organisatie in Europa, de ESRQ, met de andere landen meewerkt (zie het interview van Prof. de Jager in ons vorig nummer, en dat in AVIA, aug. 1962), maar ook in de ELDO (European Launching Development Organisation), de organisatie die zich belast met het afvuren van zware raketten, die o. a. satellieten in hun baan zullen brengen. In dit verband kunnen in Nederland besturingsapparaten en telemetrie worden ontwikkeld, en staan aerodynamische onderzoekingen op het programma, alsmede algemene studies over banen, waarbij de rekenmachine van het N. L. R. in de N. O. -polder kan worden ingeschakeld.
Op de vraag, in hoeverre de onderzoekingen bij het N.L. R. en in de andere centra in Nederland waar het ruimte-onderwek wordt voorbereid, zullen verschillen van de werkzaamheden in het nieuw op te richten laboratorium in Delft, uitgaande van de ESRQ, vertelde Ir. M a n : "Dit nieuwe laboratorium zal heten ESTEC (European Space Technology Center). Het z a l zich in de eerste plaats bezig houden met de grote proeven, die de landen niet afzonderlijk kunnen nemen. Als dan verschillende landen elk bepaalde meetinstrumenten in satellieten gaan inbrengen, moet er een centrale instantie zijn, die dit coördineert, zodat de satellieten ook werkelijk lanceerbaar zijn. De assemblage van een en ander schept véél meer problemen dan misschien op het eerste gezicht gedacht wordt. Het hiaat oplossen dat bestaat tussen het inbrengen door de verschillende landen van de meetinstrumenten, en het lanceren van de raket die de satelliet moet omhoogbrengen is de voornaamste taak van ESTEC. Naast de ESTEC worden ook àndere centra voorbereid: de ESRANGE, in Nd-Zweden, de lanceerinstallatie. De gegevens van de satellieten zullen worden verzameld door de ESTRACK, het "Tracking Center" van de organisatie, die op verschillende plaatsen op aarde, hier en daar met Amerikaanse medewerking, de waarnemingen zal opvangen. Deze gegevens zullen in het "Data Center", de ESDAC, worden gedecodeerd, waarop de gegevens toegestuurd worden aan de verschillende centra in de diverse landen die de waarnemingsapparatuur hebben geleverd, waar dan de omwerking tot wetenschappelijke resultaten kan geschieden. Namens onze lezers heb ik Ir. Marx hartelijk bedankt voor het vele nieuws, dat we door dit onderhoud in ons blad kunnen opnemen. C. W. Dornseiffen.
92
DE LQGARITIIMISCNE SPIRAAL ALS BAANVQRM VOOR SATELLIETEN door
M. VERTREGT, F. B. I. s.
1. I n l e i d i n g .
Het is bekend, dat alleen de allereenvoudigste baanvormen van s gelsneden, in integrabele vergelijkingen zijn uit te drukken. Wanneer men een lichaam, dat zich in een cirkelvormige baan beweegt, een stuwkracht geeft, zodat het de cirkelbaan verlaat, dan neemt men in eerste benadering altijd aan, dat de stuwkracht zeer groot is en slechts gedurende een zeer korte tijd werkt. Alleen in dat geval Iran men de nieuwe baan van het voorwerp met eenvoudige vergelijkingen berekenen. Zodra men te doen krijgt met stuwkrachten, die gedurende lange tijd werken, krijgt men in het algemeen vergelijkingen, die niet oplosbaar zijn. De enige uitzondering die mij bekend is, behalve het geval van de radiale aandrijving, is het geval van een logarithmische spiraal, zie fig. i. In dit geval zijn alle baanelementen en het energieverbruik in eenvoudige vergelijkingen uit te drukken, ongeacht de grootte van de aandrijvende kracht.
I
I 2 . De l o g a r i t h m i s c h e s p i r a a l . De vergelijking van de logarithmische spiraal is :
r = R . e
.c
waarin R de straal is van de oorspronkelijke circulaire baan. Ilieiuit Ininnen we afleiden, dat
93
Dit betekent, dat de raaklijn aan de kromme een constante hoek met de voerstraal in het raakpunt madd. Wij nemen nu als tweede voorwaarde aan, dat de versnelling, die door de motor ht is. Uit deze veroorzaakt wordt, steeds volgens de raaklijn aan de spiraal twee voorwaarden en de algemene vergelijkingen voor !e bew u p een massapunt om een aantrekkend centraal lichaam, kunnen we de bewegingsvergelijkingen opstellen. Het is niet de bedoeling in dit artikel deze vergelijkingen in extenso weer t e geven, doch slechts voor zover als nodig is voor een goed begrip van het verloop van de berekening. De algemene vergelijkingen van de beweging van een massapunt om een centraal aantrekkend lichaam ziin: d d 2 y X - x y = dt - ( y % - s y ) = - dt (r (3)
.
en :
uit fig.
(4)
2 volgt:
*
=
4 - 40
- ~ / 2 .
Als we de versnelling, die door de motor wordt veroorzaakt am noemen, dan krijgen wij :
94
= x/r
en cos
$O = y / r
Uit (2) krijgen we: sin
1P = i/ VC2.1, en cos 9 = - C/ vc2,1.
Uit de vergelijkingen (5) t/ni (11) liurnen we dan afleiden:
# - @ = a m . r/ ~ 7 P T C En uit vergelijkingen (3) en (12):
dt@ 2
. ? ) = a m . r/
Vc2.1.
Uit vergelijkingen (2) en (4) volgt: r2
.
9
= r. V/
\/c"tl-
Uit verg. (13) en (14):
Met behulp van de vergelijliiiigen (3), (10) en ( l i ) , en verder:
xx+yy=v+ I;x + y y =
i.r
volgt na optelling en enige omrekening:
v
v
=
-
(A/+).
+
iam.
i.. l K / c .
Uit verg. (2) en (4) volgt: Y2 = $2
.
(C2 + i ) / C 2 .
Uit (19) en (20):
v V = - ( A/r2)i.
+ am. V.
waaruit: amdt = dV + ( L / r 2 )(dr/V). Verg. (15) luidde: am dt = d V -i- (V/r) d r .
95
waaruit: (,&/r2). (dr/”V)= (V/r) of:
. dr.
v 2 = #/r.
(22)
Dit is een merhwaardig resultaat. Het blijkt, dat de snelheid van het voorwerp in de spiraalvormige baan steeds gelijk is aan de circulaire snelheid ter plaatse. De arbeid, die de motor levert, vergroot dus de snelheid niet; deze neemt integendeel af, naarmate r groter wordt. De potentiiile energie daarentegen neemt toe met een bedrag, groter dan de door de motor geleverde arbeid. Uit de voorgaande vergelijkingen kan nu ook gemakkelijk afgeleid worden, dat: am = (1/2) ( p í r 2 )
. c/
V ~2
I-
1.
(23)
Dit betekent, dat de grootte van de versnelling, die de motor aan het voorwerp moet geven per massa-eenheid, afhankelijk is van de hoek fl en van de voerstraal r, en dat de versnelling hoogstens de helft kan zijn van de versnelling veroorzaakt door de plaatselijke aantrekkingskracht. Indien w e de karakteristieke snelheid V&ar noemen en V ~ R de circulaire snelheid in de cirkelbaan met straal R, dan is het verschil van de totale energie (voerstralen i- en R): EZ - EI =
A b N . 1 - ___ 2r + -=2R -2~ 2 c I i a r .
temvijjl vCR = Hieruit volgt: Vchar&R Voor: I’=
=
(24)
v F
vr5
(25)
is:
Vchar/VcR =
(26)
Wij zien uit deze vergelijkingen, dat de karakleristieke snelheid, die wij nodig hebben om van een cirkelvormige baan met straal R naar een punt met afstaad r te komen, ondankelijk is van de grootte van C . Dat betekent dus, dat het dezelfde hoeveelheid energie kost om volgens een langzaam stijgende of volgens een snel stijgende spiraal van het ene punt naar het andere te komen.
3. De r e s u l t e r e n d e e l l i p t i s c h e b a a n .
Op een punt van de spiraal, met aïstand R2 van het centrale lichaam, wordt de motor afgezet. Het voorwerp zal zich dan niet volgens een cirkel, maar volgens een ellips verder bewegen. Het punt, waar de elliptische baan begint, is gemakkelijk te bepalen. Immers de snellieid van het voorwerp is gelijk aan de circulaire snelheid, en deze snelheid heeft een voorwerp in een elliptische baan op het punt, waar deze baan de korte as snijdt. De ligging van de ellips is hiermede vastgesteld, zie fig. 3. in deze figuur is R1 de straal van de oorspronkelijke cirkelbaan, R2 is de voerstraal op het ogenblik clat de motor gestopt wordt. De hoek welke afgelegd wordt gedurende de gemotoriseerde vlucht is 4 . De hoek, die de oorspronkelijke voerstraal op het ogenblik van vertrek maalrt met de grote as van de ellips is y
.
Uit de figuur volgt direct, dat cle halve grote as a van de ellips gelijk is aan R2.
96
h
Ga
3
I '
m
r
W
v
h
N Y
w
h
Men treM; nu uit een willekeurig punt 1 een lijn loodrecht op de X-as en treld; de lijn door tot deze de XI-as snijdt in een punt 2. Uit dit punt laat men een loodlijn neer op de Y- as en verlengt de lijn tot deze de Y' -as in het punt 3 snijdt. Men gaat zo door en krijgt dan een verzameling rechthoeken, welke de spiraal omsluiten. Voor de bepaling van de raakpunten van de spiraal met de rechthoekszijden, telcenen we een tweede assenlcruis X"Y". De snijpunten a, b, c enz. van deze assen met de rechthoekszijden zijn de raakpunten van cle spiraal. De assenlrruisen XY en X"Y" maken met elkaar een hoek, die gelijk is aan:
5 ,
*
=
arc tg
*
c
(34)
*
*
*
*
ONZE ONBEKENDE O V E R B U R E N WET EERSTE INTERNATIONALE SYMPOSIUM OVER ANALYTISCHE ASTROdoor M. Vertregt. Sedert ongeveer twee eeuwen heeit zich aan de andere kant van de Atlantische Oceaan, op slechts enige vlieguren afstands van ons oude Europa, een beschaving ontwikkeld, die hoewel aan dezelfde stam ontsproten, op de kange duur zich zo ver , dat wij dit land niet ten onrechte de "Nieuwe Wereld" noemen. de beroemde llAmerican way of d het levenspeil te geven, waarhij sinds eeuwen gestreden heeft, waarvm hij sinds het begin van de beschaving gedroomd heeft, en dat nu eindelijk bezig is werkelijkheid te worden. De Europeaan, die dat medemaald;, krijgt zo nu en dan de indruk uit een achtergebleven gebied gekomen te zijn. Anderzijds hoort men over datzelfde Amerika, clat het het land is, waar het platste materialisme domineei-t, waar alles voor geld te koop is, waar elke menselijke waardigheid met voeten getreden wordt, en waar alleen "the almighty dollar" heerst. Wat is de waarheid? Het is niet te verwachten, dat de tourist, die slechts enkele weken in Amerika verblijft, zich een objectief oordeel zal kunnen vormen en de vraag zal kunnen beantwoorden, welke van de twee zienswijzen de juiste is. Zijn de Verenigde Staten van Noord Amerika het toekomstige paradijs of zijn ze de hedendaagse hel op aarde? Maar iii elk geval is de mogelijkheid om van nabij dit land gade te slaan een voorrecht, dat men niet licht zal versmaden, als deze gelegenheid zo vriendelijk wordt aangeboden. Op 11 januari 1961 kreeg schrijver dezes eeii uitnodiging om deel te nemen aan het "First International Symposium on Analfiical Astrodynamics, sponsored by AFOSR and the Space Science Laboratories of General Electric. De eerste vraag, die bij mij oprees, was: Wat is precies llAnalytical Astrodynamics"? De Amerikanen zijn meesters in het ontdekken van namen voor nieuwe wetenschappen. Aangezien ik niet LOL de ingewijden behoor, duurde het even, voordat het tot mij doordrong, clat enige artilrelen, die ik in Engelse tijdschriften had gepubliceerd over "Interplanetary Orbits", en "Orientation in Space" blijlii.~aarLot cie nieuwe wetenschap "Analytical Astrodynamics" gerekend werden, en dat ik daaraan de uitnodiging te danken had. De volgende vraag was: Wie of wat is AFOSR? E r bestaat geen sterveling, die alle afkortingen voor wetenschappelijke en militaire organisaties kent, en i k heb claarover dan ook maar niet te diep gepeinsd. fn Amerika hoorde ik dat deze organisatie het "Air Force Office for Space Research" is. 99
Doch al met al was de uitnodiging zeer vererend, vooral toen later bleek, dat e r slechts vijf Europeanen uitgenodigd waren, waarvan twee Nederlanders : Dr. Ir. J. M. J. Kooy en schrijver dezes. De reiskosten zouden gedeeltelijk vergoed worden, namelijk de vliegtocht per militair vliegtuig van Mildenhall in Engeland tot het vliegveld MacGuire op ca. 80 k m a€st,and van New York gelegen. De M. A.T. S . (Military A i r Transportation Service), is een groot bedrijf, dat dagelijks tientallen vluchten over de gehele wereld maal& om Amerikaanse militairen naar hun bestemming of naar hun vaderland te vervoeren. Het heelt de naam één van de veiligste luchtvaart-maatschappij en ter wereld te zijn; men vertelde mij dat e r gedurende de afgelopen vijf jaren niet één ongeluk is gebeurd. Naast militairen worden ook burgers met wetenschappelijke of militaire bestemmingen vervoerd. Maar in principe is de M. A.T. S . een militaire organisatie, en hoewel het eenvoudig genoeg is, als men eenmaal de weg weet, was het niet zo gemakkelijk om uit te vinden, hoe men van Londen naar het vliegveld Mildenhall, een afstand van ca. 70 km,moest komen. Toen dat echter uitgevonden was, bleek de reis naar het vliegveld een verrukkelijke tocht per autobus door het ongeëvenaarde Engelse landschap te zijn. Die dromerige stadjes en dorpen, waar hij doorheen rijdt, dat is weer een aspect van Engeland, waarvan de toerist, die alleen Londen bezoekt, het bestaan niet weet. De vliegreis van Mildenhall naar Preshvick in Schotland duurde ongeveer twee uren en na een uur oponthoud begon de grote sprong over de Oceaan. Omdat e r wegens ongunstig weer een grote omweg gemaakt moest worden, duurde de overtocht dertien en een half uur. Wij landden op de Amerikaanse basis Goose in New Foundland en hier werden wij direct geconironteerd met Ifthe American way of living". New Foundland is één grote woestenij van kale rotsen, bezaaid met ontelbare grote en kleine meertjes. Op honderden kilometers ziet men geen boom, geen huis, geen weg. En dan plotseling, aan de Goose-Bay, midden in die troosteloze wildernis, verrijst een hele stad, de ontzaglijk uitgebreide vliegbasis met tientallen vliegbanen, hangars, kantoorgebouwen, clubs, honderden woonhuizen met tuinen, een school voor vierhonderd kinderen en zelfs een eigen televisie-station. Want hoe zou een Amerikaan het moeten stellen zonder televisie? Met een auto en een frigidaire behoort een televisie-apparaat tot de volkomen onontbeerlijke uitrusting van de Amerikaan, waar ook ter aarde. Men kan e r van overtuigd zijn, dat het de Amerikaanse militairen met hun vrouwen en kinderen niet zal ontbreken aan iets , wat de hedendaagse beschaving gev in de officiersmess was dan ook uitmuntend. Vijf en een half uur vliegen bracht npost van de U. S. A. naar het hart van het land, de vliegbasis MacGuire in New Jersey, dicht bij Princeton, het centrum van de wetenschap in Amerika. En dan, in de bus naar New York krijgt men de eerste indruk van de beroemde "slcyline" van die wereldstad. Het is een overweldigend gezicht, al die kolossen van gebouwen, die hemelhoge torens van allerlei vorm en stijl, zonder enig plan of symmetrie daar neergezet. Het is juist de grillige en aan geen enkel plan o€ regelmaat onderworpen vorm, die de skyline zo boeiend maaid, van welke kant men deze ook beziet. Het plan van het gedeelte van New York dat op het eiland Manhattan ligt, is de eenvoud zelf. Alle Avenues van de eerste tot de twaalfde lopen noord-zuid, en alle straten van de eerste tot de honderd en dertigste (meen ik) lopen oost-west. Oppervlakkig beschouwd zou het dus kinderwerk moeten zijn zich in New York te orienteren. De eerste avond begaf ik mij dan ook, bij uitzondering niet gewapend met een stads plan, in deze huizenwoestenij, e r op vertrouwende, dat het vinden van de juiste weg
100
de eenvoudigste zaak ter wereld ZOU zijn. Er zijn verschillende grote steden in Europa, Parijs, Londen en Rome bijvoorbeeld, waar ik mij zonder enige moeite Iran orienteren, maar in New York met zijn kwadratische staclsplan, verdwaalde ik prompt. in de eerste plaats kan men ' s avonds niet uitmalien, of men noord-zuid OP oost-west loopt, en in de tweede plaats is er vrijwel geen onderscheid tussen een avenue en een straat. Verder vindt men liet blijkbaar niet nodig op elk kruispunt een bordje met de nummers van de straat en de avenue te plaatsen. Het is tocli zo eenvoudig, niet waar? Het einde van mijn nachtelijke dwaaltocht door New York was dat ik mij door een taxi naar mijn hotel moest laten terugbrengen. De aistand New York - Los Angeles is ongeveer 4000 Ian, en een DC-8 Jet van de United Airlines legt deze afstand non-stop in vijf uren ai. Onnodig te zeggen, dat men op de hele tocht dwars over Amerika, niets van het land ziet. Los Angeles is een van die amorfe steden, die alleen uit aan elkaar gegroeide dorpen bestaat. Voor iemand, die niet over een auto beschikt, is Los Angeles een onmogelijke stad. Openbare vervoei-middelen zijn e r bijna niet, e r zijn bussen, die bij elke block stoppen, en om van het centrum van Los Angeles naar de Universiteit te komen heeft men ongeveer twee uren nodig. El Pueblo de Nuestra Senora de Los Angeles, liet dorp van onze Vrouwe van de Engelen, heeft een oppervlakte zo groot als de provincie Utrecht. De grote verkeerswegen, de Sunset Boulevard en de Wiltshire Boulevard zijn 40 k m lang. Er is geen snelle ondeigronclse verbinding als in bijna alle grote steden van de wereld, Londen, Parijs, New York, Rome. Het is dan ook geen wonder, dat e r maar 6én vervoermiddel is, en dat is de auto. De Universiteit van Californië is een stad op zich zeli. Het gehele terrein beslaat een oppervlalite van ongeveer 170 ha, met meei dan vijftig grote gebouw-en, vele woonhuizen voor de studenten eii sportvelden. €Iet gebouw, waar wij ondergebracht weiden beette Sproul Residence Hall, een bouwwerk van d i t verdiepingen met naar schatting een vierhonderd kamers. Deze kamers zijn sparlaans vmi eenvoud, een divan, waarvan 's nachts een bed gemaakt Iran worden, en kast, een sclirijïtafel en een stoel zijn de enige meubelen. E r is geen water de Iramers, voor wassen, baden en tandenpoetsen moet men naar de gezamenlijke badliainers. E r is een eetzaal, waar men zichzeli bedient, een wasserij, waar men zelf zijn was kan doen, Iroi-tom alles is ingesteld op "do it yourseli". De doistige reiziger, die uit New York komt, en smacht naar een glaasje bier, zal tevergeeis smachten; binnen een straal van een mijl om de Universiteit mag geen bier geschonlreii worden. Er is natuurlijk een Coca-cola automaat, die Bet doet, of die het niet doet. E r is geen sterveling, die e r iets aan,doen Iian als het ding liet niet doet. Periocliek 1coniL cle eqloitant de geldbus ledigen en de voorraad aanvullen en dat is alle "service", die e r verschalt wordt. In 011s geval deed het ding het eerst niet, maar na een paar trappen en schoppen deed hij het wel, nadat wij drie dimes hadden geoiferd voor éBii bclcertje Coca-cola, Alles gaat met automaten, wier enig raison d'être is om winst te maken voor de baas. Ik moet nog lachen om mijn verwondering, toen ik tien cents in een postzegelautomaat liad gestopt, en e r twee postzegels van vier cents uit kreeg. Op mijn verbaasde vraag, wat e i gebeui-de met de twee overige centen, zei de desk-clerk mij, dat dat de winst voor de eigenaar van de automaat was. Amerika is een land dat niet ingesteld is op vreeindelingen, dat wil zeggen, vreeindelingen uit Europa. De vreemdeling uit een anclei deel van de U. S. A. kent de Amerikaanse levenswijze eii is dus eigenlijk geen vreemdeling, al komt hij duizenden kilometers ver weg. Maar de Europeaan is een vreemcleling en wordt door de minder ontwililrelde Amerikaan als een complete imlxxiel beschouwd. Hoe is het mogelijk, dat een mens, die zijn vijf zinnen bij ellcaar heeft, niet weet, dat dat vormeloze apparaat in de hoek een ijswater-automaat is, en dat een ander even vormeloos apparaat een melk-automaat is ? Het staat e r tf7el niet op, maar iedereen, behalve een imbeciel, weet liet tocli? E i komen zo weinig Europeanen naar Amerika, dat
101
men daar nog niet tot de collectieve conclusie gekomen is, dat vreemdelingen alleen maar tamme idioten zijn, zoals wij in Europa denken. Omtrent het Symposium zelf wil ik hier niet uitwijden; dat valt buiten het bestek van dit artikel. De dertig genodigde experts brachten verhandelingen, die alleen door exqmi-ts op hetzelfde terrein gewaardeerd konden worden. Door Dr. Kooy werd een methode ontworpen om een eventuele eindige voortplantingssnelheid van de zwaartekracht te constateren met behulp van satellieten. Door schrijver dezes werd het geval van de ontsnapping van een lichaam uit een circulaire baan door middel van een radiale versnelling behandeld. Wat echter op dit Symposium, dat bestond uit de dertig genodigden en verder een honderdtal toehoorders, in het bijzonder opviel, was, dat een groot gedeelte van hen, die als Amerikanen geboeld staan, pas geïmmigreerde Europeanen zijn. Daaronder zijn Hongaren, Grieken, Duitsers, Chinezen en Japanners. Men hoost nergens zoveel slecht Engels in alle mogelijke variaties spreken als op een wetenschappelijk congres in Amerika. De geboren Amerikanen zijn in zulk een gezelschap een minderheid. M aar het is een feit, dat de volgende generatie van al deze Europeanen Amerikanen zullen zijn. Ik sprak e r verschillende Nederlanders, die e r allen zeer tevreden zijn en die hun kinderen uiteraard Amerikaans opvoeden. Daartegenover vertelde een Hongaars echtpaar mij, dat zij tegenover hun kincleren alleen hun moedertaal gebruiken, omdat zij niet willen dat zij het slechte Engels van hun ouders overnemen. N a afloop van het Symposium werden Dr. Kooy en ondergetekende door Douglas Aircraft Company te Santa Monica uitgenodigd een lezing te houden. Bij de rondvraag na afloop kwam onvermijdelijk de vraag naar voren, wat men in Europa over de Amerikaanse en de Russische prestaties op ruimtevaart-gebied dacht. Ik beantwoordde die vraag naar waarheid met te zeggen, dat hoewel het ontwikkelde deel van de bevolking wel weet, dat de wetenschappelijke resultaten van de Amerikaanse ruimte-voertuigen veel groter zijn dan van de Russische, de "gewone man" natuurlijk sterk onder de indruk is van de grote technische successen van de Russen. Elke Russische ruimtevlucht heeft een propaganda-element in zich, dat bij de Amerikaanse meestal helemaal ontbreekt. Wat zegt het de gewone man, dat de Amerikanen 36 Discoverers hebben gelanceerd, als hij niets van de wetenschappelijke resultaten van die satellieten hoort en e r nooit een te zien krijgt? De enige Amerikaanse satelliet, die propaganda-waarde had, was toen de ballon-satelliet Echo 1. (Dit was lang voordat Glenn en Carpenter hun beroemde omlopen om de aarde hadden gemaakt). De Echo 1, een ballon van 30 meter diameter met een spiegelend oppervlak Iran iedereen gedurende bepaalde tijden als een heldere ster zijn imposante reis van horizon tot horizon tussen de vaste sterren zien maken. Voor ieder mens, die weet, dat men daar een door mensenhanden gebouwd apparaat op 1600 km hoogte ziet voorbijtrekken, is dit een onvergetelijk gezicht. Ik vroeg de vragenstellers waarom niet een tweede satelliet met zulk een spectaculair effect gelanceerd werd. Men antwoordde, dat de eerste Echo zulk een enorme hoeveelheid wetenschappelijk materiaal hac1 verschaft, dat het niet nodig was een tweede te lanceren; waarop ik vroeg, waarom men dan niet een satelliet, die aan alle volkeren t e r wereld met eigen ogen laat zien, dat ook Amerika in de ruimte vertegenwoordigd is, voor de verandering eens uitsluitend voor propagandische doeleinden lanceerde ? (Nadien heeft men een tweede Echosatelliet gelanceerd, die echter direct na de lancering ontploft is). Wanneer men buiten de grenzen van Los Angeles komt, bemerkt men, dat de hele stad in een woestijn gelegen is, en alleen een kunstmatige plantenwereld Kent, omdat water van honderden kilometers ver aangebracht wordt. "Iiet" kenmerk van rijkdom in Los Angeles is een particulier zwembad, niet omdat het zwembad op zich zelf zo duur is, maar omdat water een luxe is. Als ooit door een natuurramp of door oorlog de watertoevoer naar Los Angeles afgesneden werd, ZOU de gehele stad binnen enkele weken in een boomloze, grasloze steenwoestijn herschapen zijn. 102
De terugreis naar New York maakk ik per trein, een voor een rasechte Amerikaan ongewoon vervoermiddel. De Amerikaan, die haast heeft, heeft twee vervoermiddelen: voor kleinere afstanden (dat wil zeggen enige honderden kilometers) zijn auto of de bus, en voor grotere afstanden de vliegmachine. De trein komt er niet a die is alleen voor mensen, die geen haast hebben, zoals ik. De trein doet over dezelfde afstand, waarover de Superconstellation vijf uren doet, twee en een halve dag. Men kan, als men het geld er voor over heeft, zeer comfortabel per trein reizen. Men huurt een éénpersoons coupé, waarin men volkomen vrij is, waarin men overdag in een gemakkelijke fauteuil zit en waar men 's nachts slaapt in een ruim opklapbed. E r is natuurlijk een uitstekend restaurant, een gezellige lounge, en enkele wagons hebben een glazen uitkijkkoepel, van waaruit men een prachtig panorama over het landschap heei% Omdat ik vanuit het vliegtuig niets van het land had Ininnen zien, wilde ik Amerika niet verlaten zonder, zij het dan ook maar een oppervlakkig, overzicht over het land gekreg Direct buiten Los Angeles n tussen de rode, I d e en dorre heuvels. Als men de route neemt via Salt Lake City, Omaha, Chicago, dan krijgt men de indruk dat de helft van de Verenigde Staten uit woestijn bestaat. Eindeloze dorre vlakten en bergketens volgen elkaar op, totdat men bij Rock Springs het prairie-landschap krijgt met het in alle cowboy verhalen bekende stadje Laramie als middenpunt. Daar ziet men de uit alle Wild-West films bekende houten huisjes, en in het centrum de bar, de drugstore, en het hotel. Dan, bij Omaha begint het landbouwgebied, dat steeds weliger wordt naarmate men meer oostelijk komt. Het laatste gedeelte, vanaf Harrisburg door de staat New Yersey (the Garden State) is een afwisseling van prachtige bossen, meren en akkers. En dan tenslotte maakt al dit schoons plaats voor de desolatie van industrieterreinen, fabrieken, magazijnen, spoorwegetablissementen, transportkranen en al het lelijks dat bij onze huidige industrie behoort. Maar daarsachtig in de vei%, in schrille tegenstelling met de trotse torens van New York' boot een rondYork kan doen, is de stad t e verlaten e vaart om het eiland Manhattan te maken. Men heeft dan tegel gelegenheid om de prachtige bruggen, die Manhattan met het vaste land v e beworideren. De oudste brug, Brooklyn Bridge, werd na talloze moeilijkheden in veertien jaren gebouwd en geopend in 1883. De lengte van de overspanning is bijna 500 meter, de totale lengte is 1800 m. De brug is nog steeds in gebruik, zij het niet voor zwaar verkeer. E r zijn prachtige bruggen in New York en e r zijn lelijke bruggen, zoals de Queensboro Bridge. Dit is een voorbeeld wat e r gebeurt, wanneer de politiek zich bemoeit met de techniek. Het oorspronkelijke ontwerp was te weinig massief naar de zin van de staalleveranciers en de met hen samenwerkende politici, die enige duizenden tonnen staal meer hoopten te verkopen. Het resultaat is een monsterlijk log gevaarte, waaraan elke leek kan zien dat het veel t e zwaar geconstrueerd is. E r is nag een "politieke" brug in New York, namelijk een voetbrug, die enige miljoenen gekost heeft, en waarop praktisch niemand ooit een voet zet. Maar verreweg de mooiste brug is de nieuwste, de George Washington Bridge, met een overspanning van meer dan een kilometer. De stalen torens welke de vier kabels dragen waaraan de brug is opgehangen, zijn bijna 200 meter hoog. De bedoeling was het stalen geraamte met beton te bekleden, maar de architektonische sch van de naakte staalconstructie was zo groot, dat men besloot het zo te laten. e e torens vormen een prachtig harmonisch geheel. New Pork heeft een subway-systeem. Ook Londen en Parijs hebben ondergrondse spoorwegen, en de vreemdeling, die daarmede wil reizen vindt uitvoerige aanwijzingen, opschrSen en pijlen, die het reizen zo eenvoudig maken, dat een intelligent kind niet kan verdwalen. Niet aldus in New York. Net systeem is, door zijn ontstaan drie particuliere maatschappijen, onontwarbaar ingewikkeld en volgens de goed o it yourself", zijn de a ~ w î j z ~ g zo e nonvol~edigen o
duidelijk, dat het reizen per subway van de reiziger een speciale studie vereist. Aangezien ik - tevergeefs overigens - trachtte met een kaart gewapend de weg te vinden werd ik verschillende malen door New Yorkers aangesproken, die van mij inlichtingen verwachtten. Geen stad heeft zulke imposante en rijke gebouwen als New York, maar geen stad heeft waarschijnlijk zulke afschrikwekkende "slums", die overigens wijde boulevards zijn. De arme wijken zijn aïgrijselijk van lelijkheid, vuilbruine haveloze, verveloze, vervallen huizen met vuile verroeste ijzeren branüiadders aan de straatzijde. De menselijke wrakken, die men op straat ziet lopen of op het trottoir ziet liggen, zal men niet licht vergeten. De Bowery en omgeving behoort tot de meest mensonterende delen van de beschaafde wereld. De reiziger, die per boot naar New York komt, of de toerist, die de rondvaart om het eiland Manhattan maakt, ziet reeds van uit de verte aan de horizon de figuur oprijzen van een vrouw, die een toorts draagt. Men ko lak bij is, ziet men honderd mevenmenselijke proporties, en eindelijk als me ters boven Uw hoofd Miss Liberty haar toorts zee de weg wijst naar het Land van de Vrijhei Noord Amerika heeft mij zo diep getroffen als dit symbool van een znogelijke gelukkige toekomst voor de mens, die echter helaas nog lang niet verwezenlijkt is.
*
*
*
*
*
*
mgen van de NASA. Daarmgrijke gegevens ontleend. M r r i n e r onvertaald opnemen.
r zijn voorganger.
A. Mariner I, the first of a was launched on July 22 the National Aeronautics
r interplanetary exploration, Cape Cmawral, Fla., by anet Venus a i d make infrared nicate this information to earth
over an interplanetary distance of Five scientific experiments a r e aboard the Mariner to provide data on deep space during the extended flight. F1 rom 100 to 140 days depending on the launch date. Project Management f o r the Venus Mission was assigned to the California institute of Technology Jet Propulsion Laboratory by the National Aeronautics and Space Administration. This includes responsibility for the spacecraft system and space flight operations. The Marshall Space Flight Center has the responsibility for providing the launch vehicle, with the support of the U. S. A. F. Space Systems Division. The Atlas D first stage is provided by General Dynamics Astronautics, and the AgenaB second stage is provided by Lockheed Missiles and Space Company. 104
NASA has assigned two launches for Mariner to take advantage of the period during which Venus will be close to earth this year. The next launch opportunity €or Venus occurs in 1964. Mariner 2 is at Cape Canaveral and will be launched as soon as possible after Mariner 1. The major factor in the decision to launch two Mariners is the dif€icult nature of the mission. This mission is a difficult one because of several factors: the long life of the flight, extending up to 140 clays; the spacecrarfl will be subjected to a prolonged variation in temperature caused by the variation In distance from the sun and increasing intensity of the sun;radiation effects in interplanetary space are not fully ktiown, and the difficulty of transmitting a considerable amount of information over an extreme range. Mariner tracking and communication will be provided by JPL's Deep Space uistrumentation E'aciliQ with permanent stations at Goldstone, California, Woomera, Australia, and Johannesburg, South Africa and mobile stations at Cape Canaveral and near the permanent station at Johannesburg. Data flowing into these stations from the spacecraft will be rorited to JPL's Spacecraft Flight Operations Center for correlation by an IBM 7090 computer system. SPACECRAFT DESCRIPTION The Mariner weighs 446 pounds and, in the launch position, is iive feet-in-diameter at the base and 9 feet, 11 inches in height. ui the cruise position, with solar panels and high%& antenna extended, it is 16.5 feet across in span and 11 €eet, 11inches in height. The design is a variation o€ the hexagonal concept used for the Itanger series. The hexagon framework base houses a liquid fuel rocket motor, for trajectory correction, and six modules containing the attitude control system, electronic circuitry for the scientific experiments, power supply, battery and charger, data encoder and command subsystem, digital computer and ssquencer, and radio transmitter and receiver. Sun sensors and attitude control jets are mounted on the exterior o€ the base hexagon. A tubular superstructure estends upward from the base hexagon. Scientific experiments are attached to this framework. An omnidirectional antenna is mounted at the peak of the superstructure. A parabolic, high-gain antenna is hinge-mounted below the base hexagon. Two solar panels are also hinged to the base hexagon. They fold up alongside the spacecraft during launch, parking orbit and injection and a r e îolded down, like butterfly wings, when the era€?is in space. A command antenna for receiving transmissions from earth is mounted on one o€ the panels. The solar panels contain 9800 solar cells in 27 square €eet of area. They will collect energy from the sun and convert it into electrical power at a minimum o€ 148 watts and 8 maximum of 222 wat4s. The amount of power available from the panels is expected to increase slightly during the mission due to the increased intensity of the sun. Each solar cell has a protective glass filter that reduces the amount of heat absorbed from the sun, but does not interfere with the energy conversion process. The glass covers filter out the sun's ultraviolet and in€rared radiation that would produce heat but not electrical energy. Prior to deplcyment of the solar panels, power will be supplied by a 33.3-pound silver-zinc rechargeable battery with a capacity o€ lr300 watt hours. The recharge capability is used to meet the long-term power requirements of the Venus Mission, The battery will supply power directly for switching and sharing peak-loads with the solar panels and also supply power during trajectory correction when the panels will not be directed at the sun. The power subsystem will convert electricity from the solar panels and battery to 50 volt, 2400 cps; 26 volt, 400 cps, and 25.8 to 33.3 volt DC. Two-way communication aljoard the Mariner is supplied by the receiverltransmitter, two transmieing antennas : the omnidirectional and high-gain antenna; and the command aitenna for receiving instructions from earth. Transmitting power will be 3 watts. 105
The high-gain antenna is hinged and equipped with a drive mechanism allowing it to be pointed at the earth on command. An earth sensor is mounted on the antenna yolie near the rim of the high-gain dish-shaped antenna to search for and keep the antenna pointed at the earth. Stabilization of the spaceeraft for yaw, pitch and roll, is provided by ten cold gas jets, mounted in four locations (3, 3 , 2 , 2 , ), fed by two titanium bottles containing 4.3 pounds of nitrogen gas pressurized to 3500 PSI. The jets a r e linked by logic circuitry to three gyros in the attitude control subsystem, to the earth sensor on the parabolic antenna and to six SUR sensors mounted on the spacecraft frame and on the back of the two solar panels. The four primary sun sensors are mounted on four of the six legs of the hexagon, and the two secondary sensors on the backs of the solar panels. These are lightsensitive diodes which inform the attitude control system - gas jets and gyros when they see the sun. The attitude control system responds to these signals by turning the spacecraft and pointing the longitudinal o r roll axis, toward the sun. Torquing of the spacecraft for these maneuvers is provided by the cold gas jets fed by the nitrogen gas regulated to 15 pounds per square inch pressure. There is calculated to be enough nitrogen to operate the gas jets to maintain attitude control for a minimum of 200 days. Computation for the subsystems and the issuance of commands is a function of the digital Central Computer and Sequencer. All events o€ the spacecraft are contained in three CC&S sequences. The launch sequence controls events from launch through the cruise mode. The midcourse propulsion sequence controls the midcourse trajectoiy correction maneuver. The encounter sequence provides required commands for data collection in the vicinity of Venus. The CC&Sprovides the basic timing for the spacecraft subsystems. This time base will be supplied by a crystal control oscillator in the CC&S operating at 307.2 kc. This is divided down to 38.4 Ire for timing in the power subsystem and divided down again to 2400 and 400 cps for use by various subsystems. The control oscillator provides the basic llcountingllrate for the CC&Sto determine issuance of commands at the right time in the three CC&S sequences. The subsystems clustered around the base of the spacecraft are insulated from the sun's heat by a shield covered with layers of aluminum coated plastic film. At the bottom of the spacecraft, j u s t below the subsystem modules, is a second Temperature Control Shield. It prevents too rapid loss of heat into space which would make the establishment of required temperatures difficult to maintain. The two shields form a sandwich that helps to minimize the heat control problem. Temperature control of the attitude control subsystem is provided by louvers actuated by coiled bimetallic strips. The strips act as coil springs that esTand and contract as they heat and cool. This mechanical action opens and closes the louvers. The louvers a r e vertical on the face of the attitude control box and regulate the amount of heat flowing into space. This is a critical area as some of the equipment may not function properly above 130°F. Paint patterns, aluminum sheet, thin gold plate and polished aluminum surfaces a r e used on the Mariner for passive temperature control of internal temperatures. These surfaces control both the 'amount of internal heat dissipated into space and the amount of solar heat reflected away, allowing the establishment of temperature limits. The patterns were determined from testing of a Temperature Control Model. The TCM was subjected to the variations of temperature anticipated in the Venus Mission in a space simulation chamber at JPL. Communication with the spacecraft will be in digital form. The command subsystem aboard the Mariner will decode incoming digital commands and send them to the designa€ed subsystems. Data from engineering and scientific sources will be encoded to digital form for transmission to earth.
106
Synchronizing pulses will be spaced at regular intervals between the data signals from Mariner. Ground based receiving equipment will generate identical pulses and match them with the pulses from the spacecraft. This will provide a reference to determine the location of the data signals allowing receiving equipment to separate data :.ignals from noise. Seven scientific experiments will be carried aboard the Mariner. Five of these a r e designed to collect information in space and in the vicinity of Venus. The other two will provide information solely on Venus and only operate as Mariner passes the planet. The experiments are: 1. Microwave radiometer experiment to measure temperature distribution on the planet's surface. 2. Infrared radiomster experiment to provide information on the distribution of thermal energy in the planet's atmosphere. 3. Magnetometer experiment to determine the three mutually perpendicular components of the magnetic field in the interplanetary space between earth and Venus, and in the vicinity of Venus at planetary encounter. 4. Charged particle experiment to detect the distribution, variations and energies of electrically charged particles in space and in the vicinity of Venus. 5. Ionization chamber to detect tlie rate at which charged particles lose energy. 6. Fiasmd experiment to obtain inkormation on the extent, variations in, and mechanism of the solar corona. 7. Micrometeorite experiment to measure the density of cosmic dust particles which exist in interplanetary space and in the vicinity of Venus. The microwave radiometer is mechanized so it can scan Venus during the fly-by. Initially, it will have a fast scan search. When it detects the planet, the radiometer will adopt a slow scan mode. The infrared experiment is attached to the rim of the dish-shaped microwave device and will scan with the larger instrument.
MISSION DESCRIPTION The launch vehicle for the Mariner will be an Atlas D-Agena E. The Atlas and the Agena will boost Mariner to an altitude of 115 statute miles and an orbital speed of 17,450 miles an hour. Mariner will uae the parking orbit technique which is a means by which the geometry imposed on a Venus launch by the location of the Atlantic M i s s i l e Range at Cape Canaveral, Florida, is corrected by using the second-stage roclcet as a mobile launching platform in space. During the launch phase, the Mariner spacecraft is protected against aerodynamic heating by a shroud. After Atlas cutoff, approximately 5 minutes after liïtoff, the shroud is jettisoned by eight spring-loaded bolts which shove it ahead of the vehicle. At almost the same Linie, the Agena E separates from the Atlas. The Agena E then pitches down from an attitude almost 15 degrees above tlie local horizon to almost level with the local horizon. In this horizontal attitude the Agena B fires for the first time and burns for almost two and a half minutes to reach orbital speed of 17,450 miles an hour. After this burning time, Rgena B shuts down and coasts in a parking orbit for more than 13 minutes until it reaches the optimum point in its orbit to fire for the second time. The second Agena B burn injects the Agena E and Mariner, still as one unit, on an escape trajectosy at a velocity of about 25,820 miles an hour. Injection occurs approximately over Ascension Island in the South Atlantic Ocean and approximately 23 to 34 minutes after launch, depending on time of launch. A little more than two minutes after second burn cutoff or injection, Mariner is separated from Agena, again by spring-loaded bolts. Agena then yaws 140-degrees in the local horizontal plane and performs a relro maneuver which reduces the
107
agena velocity and moves the Agena into a different trajectory. Propulsion for the retro maneuver is provided by ejecting the unused fuel on the Agena through small jets. The retro maneuver serves two purposes: To prevent the Agena from impacting Venus, and following Mariner too closely so that the spacecraft optical sensors might mistake reflected sunlight from Agena B for the sun or earth and confuse its acquisition system. Separation from the Agena will cause the Mariner to begin a tumbling motion. These residual separation rates a r e cancelled out by the yaw, pitch and roll ,$gros acting on the gas jet stabilization system. Mariner now is on a trajectory thai will take it fairly close to Venus. The omnidirectional antenna is working and radiating the radio transmitter's full three watts of power. Before and during launch, the transmitter had been kept at about 1.1watts. This is required during the period the launch vehicle passes through a critical area between 150,000 w d 250,000 €eet, where a tendency exists for devices using high voltage to arc over and damage themselves; hence, the transmitter is kept at reduced power until this area is passed. Following is the sequence of events that Mariner will conduct on its flight to Venus. The first command is issued by the CC&S 44 minutes after launch. Explosive pin pullers holding the solar panels and the radiometer in their launch position a r e detonated to allow the spring-loaded solar panels to open and assume their cruise position and free the radiometer to scan Venus as it passes by the spacecraft. Although the radiometer will not €unction until Venus encounter, it is convenient to unlock it at this point. At launch plus 60 minutes, the CC&S turns on the attitude control system and the sun acquisition mode will begin. The sun sensors, linked to the valves controlling the gas jets, jockey the spaCeCral%about until its long mis is pointed at the sun thus aligning the solar panels with the sun. Both the gyros and the sun sensors can activate the gas jet valves. A backup raciio commancl capability is provided to initiate the CC&S function and sun acquisition. fi1 order to conserve gas, the attitude control system permits a pointing e r r o r toward the sun of one degree, or .5 clegree on each side of dead on. The mixing network in tlie attitude control system is calibrated to keep Mariner slowly swinging through this one degree of am pointed at the sun. The swing takes approximately 60 minutes. As Mariner nears the . 5 degree limit on one side, the sensors signal the gas jets and they fire again. This process is repeated hourly through the effective life of Mariner. It is calculated that the gas jets will fire oneiiRieth of a second each 60 minutes to keep the spacecraft's solar panels pointed at, the sun. When the sun has been acquired, the gyros a r e turned off to conserve their life and to lower the power demanded of the solar panels. The sun acquisition process is expected to take less than 30 minutes. When it is completed, the secondaiy sun sensors on the backs of the solar panels a r e turned o€€to avoid having light from the earth coniuse them. A s soon as the solar panels are locked on the sun, the power system will begin drawing electric power from the panels, The battery will now only supply power in the event of a peak demand that the panels cannot handle. Excess power from tlie solar panels will be utilized to recharge the battery. The next event initiated by the CC&S is the acquisition o€ earth by the high gain clirectional antenna. This does not occur, however, until 167 hours (seven days) a€ter launch. The earth sensor used to align the antenna is s o sensitive that it would not operate properly iî used earlier. Once again, a radio command capability is provided to back up the initiation of this event. During earth acquisition, the spacecraft maintains its lock on the sun, but with its high-gain directional antenna pointed at a preset angle, it rolls on its long axis and starts to look for the earth. It does this by means o€ the three-section, photo108
The spacecraft now is stabilize earth-directional antenna axis. its search €or the earth, may s
the earth sensor, during hat, but telemetry later
an override c d to the attitu earth. If this is not sufficient, the antenna and starts transccpisition has been achieved by the parabolic antenna. Positive proof will be afforded by analysis of telemetry to determine the angle of tlie antenna hinge. With sun and eai-th acquisition achieved, Mariner trajectory correction The cruise mode will continue until time for the m Mission will be centered m,meuver. After launch, most of the activity on th at the DSIF stations and at the Space Flight Operat Tracking data collected by the DSIF stations will be sent to J P L and fed into the 7090 computer system. The computer will compare tlie actual trajectory of the Mariner with the course required to yield a 1 0 , 0 0 0 mile fly-by, If guidance errors before injection have put Mariner of€ the optimum trajectory, the computer will provide the necessary figures to command the spacecraft to alter its trajectory. This involves commands for roll, pitch and motor burn. Roll and pitch point Mariner for the trajeetors correction. Moto urn will provide itional velocity required to change direction. The €irst command from Goldstone will give the direct amount o€ roll required, tthe second will give the direction and amount o€ pitch needed and the third will give the amount o€ velocity increment needed. This data is stored in the CC&S until Goldstone transmits a "goffcommand. Prior to the command, Goldstone will have ordered Mariner's transmitter to switch from the dish-shaped directional antenna, at the base of the c r d t , t o the omni-directional mtenna mounted at the peak of the superstructure. Commands preprogrammed in the CC&S for the midcourse sequence initiate the €allowing: the earth sensor, mounted on the dish-shaped antenna, is turned OE;the hinged-mounted directional antenna itse the miclcourse motor's exhatist, and the gyros will hav lier to warm up, During the maneuver the gyros will S o stem of the rate of pitch and roll as they occur for refer balanced accelerometer will be turned burn to the CC&S. Each pulse irom the acceleroiaeter represents a velocity increment of O. 03 meters per second. The roll maneuver requires a maximum of 12 minutes of including two minutes of settling time, and the pitch maneuver requires a maxi i 22 minutes. When these are ccmpleted, the midcourse motor is turned on ancl burns for the commanded time. A s the attitude control gas jets are not powerful enough Lo maintain the stability of the spacecraft during the propulsion phase of the midcourse maneuver, moveable jet vanes ex%endinginto the exhaust o€ the midcourse motor control the attitude of the spacecraft in this period. The jet vanes a r e controlled by an auto pilot subsystem in the attitude control system that functions only during the midcourse maneuver. The auto pilot accepts information from the gyros to direct the thrust of the motor through the spacecraft's center of gravity to stabilize the craft.
The liquid monopropellant motor weighs I with fuel and the helium pressure gas system 31.3 pounds. Hydrazine fuel is held in a rubber bladder inside a do shaped container called the pressure dome. On the command to fire, nitrogen tinder 3000 pounds of pressure per square inch, is admitted inside the pressure dome and squeezes the rubber bladder, forcing the fuel into a combustion chamber. Because hydrazine is a monopropellant, it needs a starting fluid to initiate combustion and a catalyst to maintain combustion. The starting fluid, in this case nitrogen tetroxide, is admitted into the combustion chamber by means of a pressurized cartridge and causes ignition. The catalyst, aluminum oxide pellets is stored in the combustion chamber. Burning stops when the valves turn off helium pressure and fuel flow. The midcourse motor is s o precise that it can burn in bursts of as little as 50 millisecorids and can increase velocity by as little as seven-tenths of a foot per second or as much as 148 feet per second. It has a thrust of 50 pounds for a maximum of 43 seconds. After the midcourse maneuver has put Mariner on the desired trajectory, the spacecraft again goes through the sun and earth acquisition modes, During midcourse Mariner has been transmitting through the omni-antenna. When earth is acquired, the transmitter is switched to the high-gain directional antenna. This antenna will be used for the duration of the flight. Mariner will continue in the cruise mode until planet encounter. During this period, tracking data from the three permanent DSIF stations will be sent to J P L where the 7090 computer system will refine the earlier calculations for planet encounter made at launch. The CC&Swas programmed to begin the C e ten hours in advance of encounter. This allows time for calibrat scientific instruments before encounter in the event that the
system has the capability of preineering data sources,
The radiometer will begin a fast sear is sensed and then go into a slow scan. The planetary experiments will collect data on Venus for hour as Mariner passes the planet. The encounter mode of transmission - scientific data oniy - will continue 56.7 hours after. At the end of this period, CC&S will switch on the engineering data sources and, again in the cruise mode, both engineering and interplanetary scientiîic data will be transmitted.
4
MARINER SCIENTIFIC EXPERIMENTS EXPERIMENTS Mierowave Radiometer
Infrared Radiometer
110
DE SCRIPTION Determine the temperature of the planet surface and details concerning its atmosphere. Determine any fine structure of the cloud layer,
EXPERIMENTS
DESCRIPTION
Magnetometer
Measure changes in the planetary and interplanetary magnetic fields.
Ion Chamber and Particle flux Detector
Measure charged-particle intensity and distribution in interplanetary space and in the vicinity of the planet.
Cosmic Dust Detector
Measure the density and direction of cosmic dust.
Solar Plasma Spectrometer
Measure the intensity of low energy protons from the sun.
MARINER SCIENTIFIC EXPERIMENTS The Mariner spacecraft contains s i x scientific experiments representing the efforts of scientists at nine institutions; The Army Ordnance Missile Command, the California Institute of Technology, the Goddard Space Flight Center, Harvard College Observatory, the Jet Propulsion Laboratory, the Massachusetts Institute of Technology, the State University of Iowa, the State University of Nevada, and the University of California at Berkeley. The two planetary experiments a r e a microwave radiometer and an infrared radiometer. They will operate during a period o€ approximately 30 minutes from a distance of about 16,000 miles as Mariner approaches Venus. The closest approach of Mariner to Venus will be about 10,000 miles. These radiometers will obtain information about the planet's temperature and atmosphere. The other experiments will make scientific measurements during tlie cruise through interplanetary space and in the near vicinity of Venus. They are a magnetometer; energetic particle detectors, including an ionization chamber and several GeigerMueller counters; a cosmic dust detector, and a solar plasma detector. One of the important considerations in choosing these experiments was the compromise between what scientists would like to measure during the mission, and what was technologically possible. For example, of the 446 pounds that could be placed in a trajectory to intercept Venus, only about 40 pounds could be allocated to scientific experiments. Another restricting factor is time. Venus is in a favorable position for investigation by a Mariner-type spacecraft during a period of only a few weeks every 19 months. In addition, scientists will ask Mariner to convert electrical power from the smlight, ieport its findings from as far as 36 million miles, and, though sensitive and unattended, remain in cise working order during tliree to five months in the void of space. Although Venus is our closest planetaiy neighbor there a r e many things about it that remain a mystery. Its surface is continually hidden under a mask of dense clouds which are impenetrable in the small region of the electromagnetic spectrum visible to the eye. Spectrographic observations (identification of materials according to the m m e r i~ which they absorb and emit light) suggest that the atmosphere of Venus contains carbon dioxide, but has probably little free oxygen o r water vapor. Temperature measurements of Venus have been made from earth in the microwave and infrared regions of the electro-magnetic spectrum. The former indicates near surface temperatures of about 615 degrees Falirenheit, while the latter shows readings of minus 38 degrees Fahrenheit in the upper atmosphere. Because of the tremendous distances over which these measurements were made scientists cannot be sure of the exact altitude in the atmosphere where these temperature readings aPP1Y. 111
A s a result of the fragmentary information about Venus, several theories have been proposed that attempt to exylain the nature of the atmosphere and the reason for the wide range of teniperatures. Some scientists believe that because of the carbon dioxide in the atmosphere a ct is created that holds most of the heat absorbed from the sun lanlret of clouds. This theory relies on the assumption that water vapor is present in the atmosphere of Venus. Other scientists say that Venus has an ionosphere with an electron density thousands of times that of the earth. B this is the case this layer of el rons could easily mislead scientists measuring temperatures of Venus from e a i h . Another theory states that Venus is heated by Briction produced by high winds and dust clouds. There are still other theories that describe Venus as a swamp, a desert covered with oil ancl smog, and containing carbonated water. One o f the missions of the Mariner spacecraft will be to male several scientific measurements of the planet which may substantiate one of these theories, or call for the formulation of a new one. These measurements will be made with the microwave and infrared radiometers. During the cruise through interplanetary space and encounter of Venus, the Mariner will be telemetering information to earth. A s the sensors of the six experiments receive inEormation they feed it to a data conditioning system (DCS) which is located in one of the modules in the hexagonal base of the spacecraft. The DCS prepares information from the experiments for transmission to earth in the form of a digital code. Since all of the data collected by Mariner cannot be transmitted at the same time, an electronic clock has been built into the DCS. This clock controls the equipment s o that the receiver %stens" to one experiment at a time for about one second. After 20.16 seconds the DCS switches off the scientific telemetry and starts to send spacecraft engineering data for 16.8 seconds. T is continued during the cruise in interplanetary space. At ten hours before it passes Venus, howev pacecraft devotes its telemetry system to the full-time transmission of scientific information from its six experiments. s and the generation of a number of the The integration of the scient experiments was carried out at JPL under the direction of Dr. M. Eimer. JPL project scientist was R. C. Wycoff. J.S. Martin was responsible for the engineering of scientific experiments.
THE EXPERIMENTS: MICROWAVE RADIOMETER This experiment should help t o resolve two vital questions about Venus: What is the atmosphere like, and what is the temperature of the surface. AS the Mariner spaceera& flys past Venus, the microwave radiometer will scan its surface to detect electromagnetic radiation at two wave lengths, 1 3 . 5 and 19 millimeters. In the electromagnetic spectrum 13.5 mm is the location of a microwave water absorbtion band. If there is any water vapor above certain minimal concentration in the atmosphere it will be possible to detect it. The 19 mm wave length, however, is not af€ected by water vapor, and should be capable of "seeing" through the atmosphere to the surface. Scientists studying the results of this experiment will be able t o determine whether water vapor exists in the Venusian atmosphere by noting the difference in temperatures obtained from measurements at the two wave lengths. The 1 9 mm wave length, in addition to measuring the surface temperature, may be able t o test two of the theories about the atmosphere of Venus by detecting one of two conditions called "limb brightening" or "limb darkening. 'I 112
The former effect may be detected if the apparent high temperatures are due to a dense ionosphere. A s the microwave radiometer scans the planet it would detect larger concentrations of electrons arounci the limb or edge of the planetary disli. This is somewhat analogous to looking at the earth from thousands of miles out in space on a day when it was completely covered with a fine mist. The mist would be more evident at the limbs than in the center, since the observer would be loolcing through a thicker layer of mist at the limbs. In much of the same way, the microwave radiometer would detect higher temperatures around the limb of Venus. On the other hand, a limb darkening would indicate that the high temperatures originate from the surface. In this case a limb-to-limb scan would show a gradual increase and decrease o€ temperature readings. The microwave radiometer is mounted on the hexagonal base of the Mariner. Both wave lengths are detected by a parabolic antenna that is 20 inches in diameter and three inches deep. At ten hours prior to Venus encounter the radiometer is turned on. Driven by an electric motor it starts a scanning or nodding motion of 120 degrees at the rate of one degree per second. When its signals determine that it has acquired the planet the DCS sends a command to slow the scan rate to 1/10 of a degree per second. In order to confine its attention to the planet's disli, a special command system has been built into the DCS. Whenever the radiometer indicates that it has reached the limb and is about to look out into space, the DCS reverses the direction of the scan. In this mode it scans Venus for about 30 minutes. Since the spacecraft will be going roughly in the direction of the sun, the radiometer will first scan part o€ the dark side of Venus and then part of the sunlit side. The microwave antenna is only capable of moving in a nodding motion. Lateral movement is provided by the motion of the spacecraff across the face of the planet. A s the radiated microwave energy is collected by the parabolic antenna it is focused onto a receiving horn located opposite tlie face of the antenna on a quadripod. The energy from both wave lengths travels down two hollow legs of the quadripod called wave zuides. Located on top of the antenna are two reference horns that a r e matched to receive the same two microwave bands as the parabolic antenna. These horns point at an angle of 60 degrees away from the axis of the disli antenna, and consequently a r e always looking at empty space. The signals from the disli antenna and the reference horns a r e alternated or chopped electronically. Then they a r e sent to a crystal video-type receiver located behind the dish antenna. Thus, this receiver measures the difference between the signals from Venus and the reference signals from space. This information is then telenietered to earth. The microwave radiometer weighs 22 pounds and requires 3 . 5 watts of power when operating, and 8. 9 watts during calibration. The calibration sequences a r e automatically initiated by the DCS a number o l tiines during the mission. Experimenters on the microwave radiometer a r e D i . A. €1. Barrett, Massachusetts Institute of Technology, Dr. J. Copeland, Army Ordnance Missile Cominand, D. E. Jones, Jet Propulsion Laboratory, and Dr. A.E. Lilley, Harvard College Observatory. INFRARED RADIOM ETER This is a companion experiment to the microwave radiometer. A s the Mariner spacecraft flys past Venus simultaneous measurements from the two experiments will enable scientists to get a better idea of the temperature and atmospheric conditions of tlie planet. The inirared radiometer is rigidly attached to the microwave ,antenna. in this way both scan the same surface areas of Venus.
113
The infrared errperiment operates in the 8 to 9 and the 10 to 10. 8 micron wave length regions of the electromagnetic spectrum. Rfeasurements from earth in these hvo wave lengths indicate temperatures below zero. It is not clear to scientists whether all of this radiation comes from the cloud tops, o r whether some of it eminates from the atmosphere or planetary surface. The close approach of Mariner to Venus may enable scientists to measure some of the finer details of the atmosphere. This will primarily involve finding out if there a r e any "brealislt in the cloud cover of Venus, and if so, the amount of heat that escapes through them into space. For many years some astronomers have been able to see occasionally some kind of markings on Venus' cloud cover that change with no apparent regularity. The lack of regularity in these markings has left their nature in doubt. If these marlrings a r e indeed cloud breaks, they will stand out with greater contrast in the inïrared than i€observed in the visible part of the spectrum. If the radiant energy detected by this experiment comes from the cloud top, and there a r e no breaks, then the temperatures obtained at both infrared wave lengths will follow a similar pattern. IC there a r e appreciable breaks in the clouds a substantial difference will be detected between measurements at the two wave lengths. The reason for this is that in the 8 to 9 micron region the atmosphere is transparent, (except for clouds). in the 10 to 10.8 micron region, the lower atmosphere is hidden by the presence of carbon dioxide. Through a cloud break the .former would penetrate to a much lower point in the atmosphere. By a comparison of temperatures from both regions, combined with microwave data, scientists will have a more detailed picture of conditions on Venus. The infrared radiometer is six inches long and two inches wide. It weighs 2.7 pounds and consumes two watts of power. It contains two optical sensors, one of which scans the surface of Venus while the other obtains reference readings .from space. The latter is aimed at an angle of 45. degrees away from the planetary scanner. systems with three inch focal Radiation from Venus is collected by two f/2.4 o lengths. A s the infrared energy enters the optical system it first passes through a rotating disk with two apertures. These a r e positioned so that the two sensing devices can alternately see Venus and empty space. The infrared beam is chopped in this way at the rate of 20 cycles per second. After the beam passes the disk, it is split by a dichroic filter into the two wave length regions. A second pair of filters further refines these wave lengths before they reach the radiometers sensing devices. The sensing devices a r e two thermistor bolometers, which a r e sensitive to infrared energy. The electrical output from these detectors is amplified and sent to the Mariner's DCS €or processing and transmission to earth. Experimenters on the infrared radiometer are Dr. L. D. Kaplan, and Dr. G. Weugebauer, of the Jet Propulsion Laboratory, and Dr. C. Sagan, of the University of California at Berkeley. MAGNETOMETER The magnetometer aboard Mariner is designed to measure the strength and direction of interplanetary and Venusian magnetic fields. Many scientists believe that the magnetic field of a planet is due to a fluid motion in its interior. If such a Venusian field exists then it could be c'etected as Mariner approached the planet. This would depend, of course, on the strength of the field and the distance of Mariner at encounter. Also the trajectoiy of Mariner will permit the measurement of interplanetary magnetic fields and any variation with respect to time and distance from the sun. Present-day theories of magnetohydrodynamics - the study of the relation between the motion of charged particles and the magnetic field which surrounds them - say that the plasma which flows away from the sun should clrag with it the local solar magnetic
114-
field, since the motion of charged particles not only responds to but also creates
Inside the cylinder are three mu-met Each tube lias two windings of copper transformers. The primary winding 1
olar activity, there is a consider eaches the earth.
to the sun wou1 from the solar
mber and intensity of cosmic radi cate that the sun's magnetic field
d as we go closer cosmic rays away
115
stainless steel she1 with argon gas and quartz îibre is plac electric potential.
100 of an inch. The sphere is filled ture of Mariner. inside the sphere a ially, both fibre and rod have the same
of cosmic rays. Two of the GM tubes are c They can be directly penet
pulse each time
measure
of ionization of ica and admits
are continually streaming outward from the sun. Since direct measurements such as 116
the one on Mariner have been 'nfrequent, scientists know very little about the solar plasma. Some feel that it is merely an extension of the sun's atmosphere, o r corona. Although there a r e many theories, ome conflicting, we do know that during solar activity (sun spots or flares) the flux of plasma increases. One of the most complicated and interesting areas of space science is the study of how solar plasma interacts with the magnetic Belds in space. Since the plasma carries an electrical charge, it not only is af1ected by magnetic fields, but also creates one of its own. ugh it may control and divert the solar winds, and, conversely, if the electr ergy in the plasma is great enough, the planetary magnetic fields may be trapped in the cloud and move with it through space. Therefore, to study the complex interactions between solar wind and maapetic fields, space probes that carry plasma . ents generally carry magnetometers. Most particle detectors a r e designed to inside a sealed tube and the tube walls keep out very low energy particles. The solar plasma detector on Mariner, however, is open to space and can collect and measure positively-charged particles of very low energy. The sensor for this experiment is mounted on the outsi of one of the ele boxes in the base of the Mariner. The aperture of the analyzer is pointed along the roll axis of the spacecraft, and during most of the mission will be €acing the sun. As a charged particle enters the analyzer it finds itself in a curving tunnel. The two sides of this tunnel a r e metal plates carrying static electric charges - one negative, and the other positive. The charged particle is attracted by one plate and repelled by the other, and so follows a curved path down the curved tunnel. E it is moving too slowly o r too rapidly, it runs into one wall o r the other, but if it is moving at just the right speed, it passes to the end and is detected by a cha The electric current produced by the flow of charged pa very sensitive electrometer circuit. Thus, all the particles moving in the right direction to with the right speed to get all the way through will be detected. Periodically the voltage on the plates is changed ancl a different energy is required by the particles to get througli to the collector cup. The voltage is automatically changed ten times. In this way it is possible to measure a spectrum of particle energies of 240 to 8400 electron volts. The plasma detector has a total weight of 4. 8 pounds and a power requirement of 1 watt. Experimenters a r e Dr. C. W. Snyder and M. Neugebauer of JPL. COSMIC DUST DETECTOR This experiment it; designed to measure the flim and momentum, of cosmic dust in eistanding of the interplanetary space and around Venus. It may contribute to hazards of manned flight through space. This information will help scientists in understanding the history and evolution the solar system. There are many theories about these dust particles. One the solar system was formed billions of years ago by the condensati cloud of gas and dust, these cosmic particles were debris left over. Also they could be remnants of comets that rush through the solar system leaving a t r is somehow scientists believe cosmic dust has its origin in gallactic s trapped by the interaction of magnetic fields from the sun Scientists have been trying to study cosmic dust recently with earth satellites and sounding rockets, but Mariner may provide the first opportunity data on their distribution in interplanetary space. The experiment is located on the top of Mariner's hexagonal bus. It consists of a rectangular magnesium "sounding board" five inches wide and 10 inches long. 17
A crystal microphone is located in the center of this plate. This acoustical device measures the impact of particles of cosmic dust. A s a particle hits the acoustical plate it is recorded by the microphone whose output excites a voltage-sensitive amplifier. The number of dust particles striking the plate is recorded on two counters, one for particles with high momentum and one for particles with low momentum. During tlie cruise part of the trajectory the data conditioning system will read-out the counters every 37 seconds and telemeter this to the ground. During planetary encounter the counting rate will be reduced t o 20-second intervals. The cosmic dust detector weighs 1. 85 po~uidsand consumes .O8 milliwatts of power. it was designed by a group at NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, under the direction OP W. M. Alexander.
VENUS TRAJECTORY
The boost portion of the Mariner mission consists of three phases: Ascent into a circular parking orbit of approximately 115 statute miles, coast in the parking orbit to a pre-determined point in space, and burning out of the parking orbit to greater than escape speed. The Atlas D/Agena B space booster will rise vertically and pitch over in the required direction determined by the exact time of launch. The vehicle will gain speed and altitude until a signal from the ground guidance system commands shutdown of the Atlas engines xnd separation of tlie Agena/Mariner from the Atlas. The Agena engine and the spacecraft into the ignites a!&er a short coast period and ac parking orbit at a speed of 17,450 mph. irection over the Atlantic The Agena/Mariner will be traveling in Ocean towards the coast of South Africa. Just before reaching Africa, at a point in space determined by the launch date, time of launch, and desired flight time to Venus, acecraft to a speed of about the Agena engine will reignite and accelerat 25,820 mph. cecraft is separated from Shortly after the Agena engine shuts do the Agena. This is "injection. ' I The speed o€ the spacecraft exceeds the escape velocity at this altitude by 1215 mph and the spacecraft moves of€ in the hyperbolic orbit relative to earth. Because of the rapid change of altitude, the rate at which it moves around the earth decreases until it is traveling essentially in a straight line outward from earth. During the time from injection to escape, the radius vector from the earth's center to the spacecraft moves through an angle of about 145O. At the same time it is moving out, the spacecraft is slowing down relative to earth because of earth's gravity. When it reaches a distance of about 600,000 miles, after about three days, and has essentially "escaped earth", the velocity will have decreased from the original 25,820 mph to 6550 mph. The time of the second Agena burn will have been chosen s o that this velocity relative to earth is in a direction opposite to that of the earth in its orbit about the sun. Thus, the spacecraft will be e earth's approximate 66,000 mph; that moving about the sun 6550 mph slowe is, about 59,100 mph. Because of the lower orbital velocity e sun, the spacecraft will be moving too slowly to maintain a circular orbit against the sun's gravity. It will, therefore, start falling inward toward the orbital Venus. The combination of the inward motion and the circular motion around the sun produces an ecliptic orbit that will intersect the orbit of Venus some 100 days later. About eight days after launch the accumulated tracking data will be used to compare the trajectories of the spacecraft with the trajectory necessary to provide the planned Venus encounter. The midcourse maneuver will depend on the difference between these two trajectories.
118
1
e
;L
+
Now Mariner will begin to curve in towards the sun and gradually increase its speed. Eventually, due to the inward curving path, Mariner's speed will exceed that of the earth and it will catch up and pass earth. Later, it will catch up with rapidly moving Venus, approaching the planet on its dark side at a speed of over 83,000 mph relative to the sun. Entering the sphere of gravitational influence of the planet, Mariner's path will begin to be deflected due to its pull. Its speed will be increased even greater, reaching over 90,000 mph relative to the sun, as it passes Venus on its sunny side at a distance of about 10,000 miles from the surface. In addition, Mariner's path will be bent about 36 degrees in traveling past the planet. At about 65 minutes before closest approach, or at a distance of 18,600 miles from the planet's surface, the planetary experiments will begin to scan'venus. They will operate for 30 minutes, after which the mission is officially over. The path of the spacecraft in the vicinity of Venus has been designed s o that Venus will not black the spacecraft's view of either the sun or earth. This is necessary to insure continuous communication with earth and proper functioning of the sun and earth sensors. The latter provide reference directions for attitude control of the spacecraft. The communication distance at the time of arrival is more than 33 million miles. After leaving the sphere of influence of Venus, the spacecraft will have even greater speed than when it entered. In essence, it will experience an increase in energy and speed due to the bending of its course by Venus. This phenomena is similar to that sometimes experienced by comets which travel too close to the planet Jupiter. The energy increase is sometimes sufficient to cause the cornet to escape the solar system. Such will not be the case for Mariner however. Designing an interplanetary trajectory is a complex task that taxes the capabilities of high-speed computers. The trajectory engineer €aces a task complicated by the interactions of the motion of the earth about the sun, the motion of Venus, the spin of the earth, and the effect of gravitational fields of earth, sun, moon, Venus, Jupiter and even the pressure of the sun's radiation, on the path of the spacecraft. therefore, must calculate a traje each day during the launch oppo rajectory with range safety limits (the early portions of the r, not land masses) and he must keep the trajectory within range of the tracking stations. ing inillions o€ miles and Meshin ors into a successful trajectory, s nearly time, is a formidable task. THE PLANET VENUS
an has been studying Venus, he has accumul little in the way of indisputable scientific information. Astronomers a r e hampered in their attempts to investigate the planet because it is continually covered by a dense blanket of clouds. Venus, our closest planetary neighbor, is in a orbit between the earth and the sun. Travelling at the speed of 78,300 miles an hour it has a sidereal period, (or year) o€ 225 days. Its average distance from the sun is 67,200,000 miles. During its nearly eireular orbik, Venus conies within 26,300,000 miles of the ea at closest approach or inferior conjunction. At superior conjunction, o r point at which the earth and Venus a r e at opposite sides of the sua, it is 162 million miles away. Inferior c o ~ j L ~ c t i ooccurs n ev conjunction Mariner will be launched er launch. e of the puzzling features of Venus at appear C I its ~ cloud layer. Scientists
breaks in the cloud cover, but as yet there seems to be little evidence of any regularity. Olie O F tlie outstanding features of Venus is its brightness. Because it is cl sun. mnti has a reflective C I O Llayer, I~ Venus is the third brightest object in our sky, after the sun and moon. Its reflectivity is measured at about 60 percent, as compared to 7 percent for our moon. Because it was not observed throughout the night, but appeared in the morning and evening skies, ancient astronomers thought Venus to be two bright stars. Venus has been referred to as the earth‘s twin. It has an estimated dianieter of 7800 miles, as compared to 7926 miles for the earth. Also, it is believed to have a mass and gravitational field similar to that 01the earth. Speetrograpliie studies (identification of materials by their absorptive o r reflective qualities) seem to indicate that Venus contains carbon dioxide ûnd nitrogen but probably little free oxygen or water vapor. Measurements taken in the infrared region of minus 38 degrees fahrenof the electromagnetic spectrum indicate that tempe heit exist somewhere in the atmosphere. The mic temperatures of G15 degrees fahrenheit at o r som Scientists are not in agreenient as to the altitude f emanate. Indeed, there is one theory that a Venusian ionosphere, with thousands of times the electron density of the earth, gives the impression that the planet is extremely hot. Another explains that the high temperatures a r e due to a “greenhouse” effect in which the sun‘s energy is trapped beneath the dense clouds. A third theory e surface of Venus is heated by fricti uced by high winds and dust
measurements suggest that Venus rotates at a slow rate, perhaps once every 225 days, which is the always keeps the same side facing the sun, same side fac e earth. EEP SPACE INSTRUM Two-way communications with Marin ation Facility (DSIF), a world circlin a mobile tracking unit and at the At1 a launch checkout station.
p Space ïnstrumenttracking stations, itute of Technology Jet Administration. Dr. Eber-
hardt Rechtin is JPL’s DSIF P The DSIF will track Mariner t day mission, receive and record telemetry from the space ands to the spacecraft. The three permanent stations a r e at Goldstone in the California Mohave Desert, near Woomera Village in Australia, and near Johannesburg, South Africa. The mobile station will be located approximately one mile east of the DSIF installation at Johannesburg. The mobile station will acquire Mariner shortly after iiijcction when the spacecraft is too low to be reaclily picked up by the larger installation. The mobile station is equipped witli a 10 foot-in eter dish antenna witli a wide beam width (9 degree) and a fast traclring cara i f 10 degrees a second. The largeï 85 foot-in-diametcr ank PILL of the permanent installation has a 1 degree beam width and u. 1 degree per second traclring capability. A s soon as the mobile station has acquired Mariner, traclring information and the position of the spacecraft will be sent t o the permanent instdtation telling it where to look. It is expected that the large antenna will lock onto Mariner shortly thereafter. The installations at Johannesburg and Goldstone have the capability of sending commands to Mariner, as well as to receive telemetry. The Woomera installation, the mobile unit aid launch checkout station cannot command, but can transmit a signal 120
to the spacecraft for doppler calculations. The mobile and launch checkout stations do not have the range of the larger antennas and function only in the initial stages of the mission. The three permanent installations a r e located approximately 120 degrees apart around the earth. Their ranges overlap to provide continuous contact with the spacecraft. The €allowing a r e visibility times based on one possible launch date and time. The s would change slightly relative t the mobile and South African stat stations a r e as follows, 77ï't stands for burn.
Woomera Johannesburg and mobile Goldstone Woomera
I plus 15 mins. I plus 1hr. 20 mins. I plus 12 hrs. 10 mins. I plus 18 hrs. 45 mins.
I plus 5 hrs. 5 I plus 13 hrs. i plus 22 hrs. I plus 30 hrs.
then pass the spacecraf-l: on to the next station.
I
ral has iwo t
LAUNCII VEIIIC
Here is a description oî íhe Agena E: Pi'opt 1 rockc,t engine using liquid propellants -- iidiibited recl fuming nitric ynmctrical dimethylhydi azine, Tlinist: l;, 000 pounds ai altitude. Size: Approximately 22 ieet long inclucl Control Systems: Pneuiiiatic using high-pressure for use during coast phases. I-Iydraulic through gi
and yaw control during powered portions of flight. Corrections provided by airborne guidance system. Guidance: The guidance system -- which is made up of timing devices, an inei%ial reference system, a velocity meter and an infrared horizon sensing device -- is entirely self-contained. ATLAS "D" BOOSTER program is a modification of the Air
The Atlas booster used for tlie At1 Force ICBM and has been operati Here is a description of the Atlas Propulsion: Cluster of three roc liquid oxygen and kerosene propellants. Speed: Approximately 12,000 statute Thrust: Total nominal thrust at sea 1
tem, one sustainer; using
r hour for the Mariner missions.
propellants.
se velocity vectors, transines corrections necessary
is accomplished through g
C o r p o r a t i on ,
samengevat
Op 7 maart werd v m d Cape in een baan die volgens de na k m met een baanhoek van 32, voor rekening komt van instr nen worden uitgevoerd en d Arne rikaans e universiteiten
OSO-1 gelanceerd
van 552 tot 595 kg, waarvan 78 kg
zon gerichte instrumenten. Daarnaast l b g ten opzichte van de zon vereist is deelte van de kunstniaan. De elektrisc necellen gemonteerd op het gestabiliseer manderingsysteem dient om de gegevens n zenden. De satelliet heei% 9 wigvormige kompai-titwee hoofdgedeelten. Het onderste wielvor menten; 5 ervan worden gebruikt voor weten imenten, de andere 4 bergen de elektronische regelapparatuur, batterijen, telemetrieuitrusting, radiocommanderingsysteem en de apparatuur voor het bewaren van gegevens. Drie bolreservoirs op uitklapbare armen bevatten samengeperst stikstofgas voor het regelen van het toerental van de kunstmaan. Boven zonnecellen bevestigd zijn. De twee hoofdg nium as die van de onderkant van het scher wiel. Deze as wordt geeindigt in de draagringconstructie op de on steund door 2 kogellagers, een aan de bovenzijde van het wiel en een aan de onderzijde. Tussen de lagers is aan de as een hogedrukreservoir voor het stikstofgas gemonteerd, van waaruit gas toegevoerd wordt aan de precessiestraalbuizen die bovenop het scherm gemonteerd zijn. 122
Een electromotor welke aan de onderzijde van de as bevestigd is, draait de as ten opzichte van het wiel. Deze motor regelt de azimuthiichting van het gestabiliseerde deel van de kunstmaan door het met een even groot maar tegengesteld toerental ten opzichte van het wiel aan te drijven. Ook is aan de onderzijde van de as een aantal sleepringen aangebracht om stroom en telemetrie- en regelsignalen over te brengen van het scherm naar het wiel waarin de zenders zijn ondergebracht. De OS0 is ontworpen voor een maximaal gebruik van de nuttige lastkapaciteit van de Thor Delta raket. De wieldiameter van 1 , 1 2 m is het maximum voor de beschermkap van de raket. Tijdens de start zijn de drie armen naar binnen geldapt tegen de motor van de derde trap. Later worden zij uitgeklapt waardoor de diameter vergroot wordt tot 2,34 m. Zodoende wordt het traagheidsmoment van de Ininstmaan groter; dit is in het draaiingsvlak veel groter dan in een dwarsrichting. De totale hoogte van de O S 0 is 94 cm. Zoals vele andere kunstmanen maakt de O S 0 gebruik van de gyroscopische eigenschappen van een draaiend lichaam voor stabiliteit. Vóór het ontstelien van de derde trap wordt deze een rotatie van 120 omw/min gegeven door een aantal raketjes. N a het doven van de derde trap worden de 3 armen uitgeklapt, de derde trap wordt afgescheiden en het toerental van de Ininstmaan wordt met uitstroomraketj es teruggebracht tot 30 omw/min. Dit toerental wordt gehandhadcl binnen & 5 % van de nominale waarde door de uitstroomraketjes welke aan de uiteinden van de armen bevestigd zijn. Z i j worden geregeld door een signaal van een electronisch regelsysteem dat het momentele toerental van liet wiel berekent waarbij de zon als referentie wordt gebruikt. De drie bollen zijn onclerling verbonden om misbalancering van het draaiende wiel ten gevolge van een ongelijk gasverbruik te voorkomen. Het unielie twee-assige regelsysteem voor de instelling van de O S 0 gebruikt de gehele Ininstmaan als deel van het geregelde platform. Een ruwe elevatieregeling van liet gestabiliseerde scherm met de instrumenten wordt verkregen door het regelen van de stand van de Imnstmaan met aan/uit straalbuizen. Dit is mogelijk door de gyroscopische eigenschappen van et uitstromen van hogedruli stilistofgas door straalbuihet sclierm, Irunnen koppels in twee richtingen langs de welke de satelliet een precessiebeweging geven waaïdoor de gewenste elevatie bereikt wordt. Deze actieve regeling van de stand van de rotatie-as van de kunstmaan wordt gebruikt tijdens de begininstelling en later om liet effect van de storende koppels die op de kunstmaan werken te compenseren. Het regelsysteem dat gebruilrt wordt om de precessiestraalbuizen te bedienen Iiouclt de rotatieas loodrecht op de zonrichting binnen 3 graden. E r wordt geen regeling voor het dempen van bewegingen rond de zonrichting gebruikt, maar deze zullen zeer klein zijn tengevolge van de grote massa van de gyroscoop (het draaiende wiel). De azimuth en de fijne elevatie-regeling van de instrumenten wordt tot stand gebracht door electiische servomotor regeling. De azimuth servomotor die gemonteerd is op de as welke het gestabiliseerde scherm verbindt mct het draaiende wiel is reeds eerder genoemd. De elevatie servomotor is gemonteerd op het scheimframe dat de gerichte instrumenten draagt. Deze motor zorgt voor een nauwkeurige elevatie-instelling van de instiumenten. De azimuth en elevatie servomotors worden in werking gesteld door signalen van spoorders die gemonteerd zijn op liet scheim. De foutsignalen voor de azimuth servo instelling komen van twee typen spoorders, die respectievelijk dienen voor grove en fijne instelling. E r zijn vier spoorders voor grove instelling die ieder een geziclitsveld hebben van 90' en een regeling over 360' mogelijk maken. E r zijn twee spoorders voor de fijne instelling clie een veischilsignaal over ongeveer 10' in elke richting aiwijliend van de zonrichting Imnnen geven. De foutsignalen van de elevatie servo instelling komen alleen van de spoorcler voor fijne instelling. Zoals eerde i- bescliïeven, brengen de precess ie straalbuizen een ruwe elevatie instelling van het scherm tot stand. Als de kinstmaan in het zonlicht is en liet sclierm draait, clan geven de spoorders voor ruwe azimuth-instelling een signaal aan liet azimuth sei-vo systeem dat het scherm vertraagt. A l s liet toerental nul geworden
is, d a richten de grove spoorders liet scherm binnen 2 tot drie graden in de zonricliting. Op dit moment bedient een speciale spoorcler die op de gerichte instiumenten gemonteerd is een schakelaar waardoor de grove spoorders uitgeschakeld worden en zodoende aan cle azimuth servo instelling alleen cle regeling met fijne spoorders overlaat. Zodra de azimuth servo het scherm loodrecht op de zonricliting gericht heeft, richt de elevatie servo de instrumenten in elevatie. De fijne spoorders zowel voor azimuth als voor elevatie zijn op de gerichte instrumenten gemonteerd. Twee spoorders worden gebruilct voor iedere iegelbeweging, die een verschilsignaal geven. De ïiclitnaL~~~~~eurigIieic1 van de systemen met fijne spoorders is over korte perioden beter clan 1 boogminuut in elevatie en azimuth. Men vei~vaclitdat de nauwkeurigheid over lange perioden beter is dan 2 boogminuten. Andere spoorders die in het regelsysteem voor de instelling worden gebruikt zijn: inschakelspoorders en precessieregelingspoorders. De inschakelspoorders worden zoals de naam reeds aanduidt gebruikt om de electrisclie uitrusting weer in werking t e stellen telkens als de kunstmaan uit de aardschacluw komt waar zij uitgeschakeld zijn. E r zijn 6 spoorders verspreid over het buitenoppervlak van het draaiende wiel aangebracht om zowel de apparatuur in het wiel als in het scherm in t e schakelen. De precessieregelingspoordeis zijn detectie-eenîieden voor het precessiestradbuis regelsysteem. Dit blok vcan 4 spoorders is gemonteerd op de naar de zon gerichte zijde van het scherm. Indien de rotatie-as van de satelliet meer dan 3 graden van de normaal op de zonrichting afwijkt, dan schakelt een van deze spoorders de juiste straalbuis in om de kunstmaan een precessiebeweging t e geven zodat hij in de goede stand terug komt. Hiervoor zijn twee spoorders voor elke richting, dus in totaal 4 spoorders nodig. De andere twee spoorders schakelen de straalbuizen uit als de stand van de kunstmaan binnen 1 graad van de gewenste waarde is gekomen. Zonlicht is de enige energiebron voor de electrische apparatuur in de satelliet. De zonnecellen op het scherm zetten zonlicht om in electrische energie als cle satelliet in het zonlicht is. Deze energie wordt opgeslagen in batterijen die in het wiel zijn ondergebracht en die dienen om te allen tijde een vrijwel constante spanning te leveren. De zonnecellen staan altijd binnen 3 raden loodrecht op de zonrichting. €Iet totale uwd uit 31 eededen van 60 celoppervlak v w de opstelling is O, 3 m en hij is len die een spanning van 18 volt leveren en een gen van ongeveer 27 watt. Gemiddeld kan aan de Ni-Cd batterijen 16 watt onttrokken worden. Daar telemetrie, geijna 7 watt verbruiken is 9 gevensverwerkende apparatuur en regelsysteem s watt beschikbaar voor de verschillende experime laagfrequente niet-stmdaard De O S 0 telemetrie bestaat uit een FM- F M syste draaggolven worden aan een bandrecorder toegevoerd. Met een snelheid van 1 , 9 cm/sec wordt het samengestelde signaal gedu opgenomen. Gedurende 5 minuten dat elliet b b e n ontvangstbereik is speelt de bandrecorder het opgenomen signaal terug met een snelheid van 35 cm/sec. Bij deze weergave-snelheid worden de draaggolffrequenties standaarclfrequenties en moduleren de satellietzender. E r zijn twee onafñankelijke parallel werkende systemen, met elk een aantal draaggolven, een bandrecorder en een zender. De bandrecorder is een continu werkend apparaat dat opneemt totdat het bevel ontvangt voor weergave. De weergavetijd is voldoende groot gekozen om de gehele band de weergavekop te laten passeren. Bij gaat daarna automatisch weer over tot het opnemen. Het uitklapmechanisme van twee armen dient tevens als antenne. De steun van de derde arm wordt alleen bij de start gebruikt en niet meer als de kunstmaan in zijn baan is. Het uitgestraald vermogen is ongeveer 1 watt. Voor commandering van de OSO-1 dient een AM ontvanger. De maximale afstand waarbinnen van de satelliet gegevens ontvangen kunnen worden is berekend op 1600 km. Om binnen de afstand en tijd eisen te blijven zijn de grenzen voor liet overzenden van de gegevens als volgt: a. voor een directe passage precies over de ontvanger van west naar oost begint het 5 minuten zendinterval bij een afstand van 1100 km als de satelliet 3 2 O boven de horizon staat
E
124
en eindigt bij dezelfde afstand en elevatie boven de tegenove b. voor passages niet precies over de plaats van de ontvang eisen van 1600 k m en 5 minuten zendtijd zolang de baan niet t e r weerszijden van de baan over de ontvanger verwijderd is. De levensduur van de eerste OS0 schat men op ongeveer 6 ma eelheid stikstofgas voor de precessie straalbuizen welke Nadat enige ervaring met dit systeem is opgedaan, moet ige levensduur van 1jaar te bereiken. Hiertoe zal misuwstof in de plaats komen van het stikstofgas. Latere OS0 rt worden met een Atlas Agena B raket. In dit geval kunnen de afmetingen en het aantal instrumenten aanzienlijk vergroot worden. Het is mogelijk om de konstruktie zodanig te modificeren dat een nog nauwkeuriger instelling van de gerichte instrumenten mogelijk is. Een richtnauwkeurigheid van de orde van 5 tot 10 boogseconden kan misschien met dit basissysteem bereikt worden daar een nabootsing van de servosystemen in het laboratorium gewerkt heeft met een nauwDE WAARNEMINGE~.
De 13 experimenten in 2 groepen verdeeld worden: 5 op scherm dat constant naar de zon gericht is en 8 in het draaiende wiel. De eerst genoemde zijn op de zon gerichte waarnemingen wzsrmee gegevens over de zonneactiviteit kunnen worden verkregen. De wielexperimenten dienen voor het in kaart brengen van de straling uit de gehele I-’ Hieronder volgt een overzicht van de 13 experimenten.
.
Op de zon gerichte waarnemingen (instrumenten van het Goddard SFC) :
125
Lector die de straling bepaalt w in contact komt met deeltjes in Detector voor gammastraling (
worden door 11.Detector v
van de kosmische straling.
en per minuut op aarde ontvangen zou worden indien geen absorptie in de atmosleer zou plaatsvinden),een spectrograaf- en een gammastraling experiment v m het Goddard SFC, een coronograai voor wit licht en een instrument voor meting ling van het Naval Research Laboratory, een gammastraling e versiteit van New Mexico e enslotte een zodiakaallicht e teit van Minnesota. Het FM-FM telemetriesysteem wordt veranderd in tronische apparatuur in de satelliet zal in staat zijn verwerken. De waarnemingen van OSO-2 zullen gebruikt worden bij de voorb ternational Quiet Sun Year (IQSY) dat gehouden wordt in 1964-6 geringe zonaldiviteit in de elfjarige cyclus.
LT Nadat in 77 dagen 1138 banen om de aaide waren alg een defect in de toerentalregeling een te hoog toere waardoor het servosysteem de instrumenten en de zo gericht kon houden. Net servosysteem trachtte zijn taak nog goed uit te voeren, en onttrok zodoende te veel energie aan de batterijen. De kunstmaan heeft een schakelaar die automatisch de stroom verbreekt als Gedurende de 11weken sinds de sta& verzoiid nemingsuren. Ter vergelijking k m dienen dat raketvluchten gedurende bijna 1 ULW ~ ~ a a ~ e m
127
richtte metingen aan meer dan 75 zonnevlammen en protuberansen, registreerde gammastraling uit de gehele hemelbol, onderzocht deeltjes in de binnenste van Allengordel, nam de zon waar in een breed golflengtegebied van röntgen- en gammastraling en verrichtte oppervlalde-erosie studies aan verschillende materialen. E r .cvercl vóór het optreden van liet defect geen vermindering in prestatie geconstateerd. Op 24 juni konden de gronclstations weer regelmatig signalen van de Ininstmaan ontvangen. Door de NASA werd verklaard dat twee dingen gebeurd lninnen zijn waardoor het toerental vertraagd werd tot de huidige 42 omw/min : toegenomen wrijving in de kogellagers, ofwel het aards magnetisch veld heeft een vertraging tot stand gebracht. De batterijspanning die 18 V was op 22 mei, was weer toegenomen tot 21 V en liet is mogelijk dat de instrumenten weer naar cle zon gericht worden zonder oom automatisch verbroken wordt. de twee bandrecorders in de kunstmaan die gedurende 90 minuten gegevens verzamelden, werken nog. Alleen gegevens van directe waarnemingen worden ontvangen. De gerichte instrumenten van de kunstmaan werken continu gedurende de tijd dat hij in het zonlicht is. De experimenten die zijn ondergebracht in het wiel worden alleen ingeschakeld als een grondstation de kunstmaan ontvangt. Z i j worden uitgeschakeld voordat de O S 0 buiten bereik raakt. De inatrumenten op het scherm worden nu met een onnauwkeurigheid kleiner ddm 1 boogminuut in azimuth en ongeveer 2 minuten in elevatie gericht. Waarnemingsresultaten zijn thans nog niet beschildmar daar men op h e l Gocldard SFC onlangs begonnen is met het analiseren van alleen de gegevens betreffende de werking van de satelliet.
drie uitgevoerde
r verzoek van de
cilindrische vorm en is aan
foto heeft Syncom een zonnecellen die samen lectrische energie kun-
waterstofperoxide-uits troomiake rigeren van de baan direct na de start, reservoirs voor samengep straalbuizen voor latere kleine korreldies in de baan, en electronische apparatuur voor het communicatie-experiment. 128
Een Thor Delta raket zal de eerste kunstmaan brengen in een 36000 krn hoogte met een baanhoek van 3 3 O zodat hij niet
lieten zullen stationair b
meridiaan bov
129
e electronische apparatuur omval 2 FM zend-ontvang eenheden, 2 commando-ontratuur voos icatie-signalen en verdeeld
ebracht: tempe-
met watesstof-
Bronnen.
130
zal in de tweede Het overbrengen reldcen en gegeve eneens dit jaar te 1 Relay zal geschieden door de 12 meter paraboolantenne van de ITT in Nutley, New Jersey en een 9 meter parabool bij Rio de Janeiro. De NASA heeft. overeenkomsten gesloten met de ATT en de ITT om de communicatieproeven met Relay uit te voeren.
131
Proeven met de Telstar voor het overbrengen van gesprekken, gegevens, foto's en televisie. Ongeveer 12 uren na de start komt de Telstar een paar minuten binnen het bereik van het grondstation in Andover. Men gebruikt deze passage, de vijfde omwenteling, alleen om de baangegevens te verifiëren en nauwkeuriger te bepalen. De satelliet komt op deze omwenteling niet binnen het bereik van het station in Holmdel. Gedurende de volgende vier omwentelingen, de zesde tot en met de negende, beginnende ongeveer 15 uren na de start worden met de stations in Andover en Holmdel binnenlandse proeven gedaan. De '!zichtbaarheidsperioden" voor deze vier banen variëren van ongeveer 20 tot 50 minuten. Deze proeven houden in: een telefoongesprek tussen
terug. De bijzonder zwakke signalen van
star hee€t een kapaciteit van 600 telefoonkanalen of 1 r tweerichtingsverkeer.
an de eerste e,yerimentele Telstar kunstmaan is het ontsignaal en het weer uitzenden op een ast bevat de kunstmaan apparatuur voor het meten van gegevens over de omstandigheden in de ruimte te verwerking van de satelliet en van metingen in de ruimte eciale telemetrie i r e h e n t i e . Ook worden radiobakens zodat niet onnodig elel&rische energie wordt verbruikt terwijl de satelliet buiten bereik van de grondstations is. Telstar is
maanden van de gebruiksduur de dode punten in het zend- en ontvangpatroon vcm de antennes niet direct naar de aarde gericht zijn als de satelliet boven het noordelijk halfrond is. Een andere antenne, in cle vorm van een schroefvormige draad boven op de Telstar, dient voor telemetrie, commandeiing en plaatsbepaling. De Ininstmaan bevat 1 electronenbuis en 2528 halfgeleiders, 1064 transistors en 1464 dioden. Electrische energie wordt direct geleverd cloor 1 9 oplaaclbare Ni-Cd batterijen die maxi-
maal 15 watt leveren als de satelliet aan de dagzijde van de aarde is en de zon looclrecht op de evenaar van de satelliet staat. Men verwacht dat het door de zonnecellen geleverde vermogen tot 11,5 watt zal verminderen aan het eind van een jaar ten gevolge van de invloed van geladen deeltjes in cîe stralingsgordel en schade door micrometeorieten. De zonnecellen worden tegen het bombardement door electronen met hoge energie beschermd door plaatjes synthetische safier. De electronische uitrusting is opgesloten in een aluminium bus met een diameter van 50 cm die met nylon koorden aan het frame is opgehangen, Deze opstelling helpt bij het opnemen van schokken en hoog frekwente trillingen. P o l ~ u r e t ~ i een a ~ , schuimplastic, wordt in en rondom elke electronische eenheid gegoten. Als deze blokken in de aluminium bus gemonteerd zijn, wordt deze met polyurethaan gevuld. Net afgesloten geheel wordt gedeeltelijk luchtledig gemaakt en daarna gevuld met gas tot een druk iets beneden de atmosferische druk. Als in de ruimte een doorboring door een micrometeoriet plaatsvindt, dan is het drukverlies niet schadelijk voor een goede olfvei sterkerbuis zal uitwerking van de satelliet. De hoge spanning van de van de bus i s daartoe bedekt door een jaloezie dat naar behoefte opent of sluit Telstar ontvangt op een frelrwentie van 6390 MHz
t terug naar de aarde op 4170
naal wordt omgezet lijk is. Veertien german versterken. De totale verst orgaan, waardoor het door watt is onafhankelijk van de 4170 MWz frekwentie is sterkt met behulp van de enige electronenbuis die in de satelliet aanwezig is, een 30 cm lange z. g. lopende-golf buis. Deze versterkt gelijktijdig met het communicatiesignaal ook een signaal op 4080 MHz dat met een vermogen van O, 02 watt uitgezonden wordt en dient voor de plaatsbepaling. Stralingsmethg en het bepalen v Een van de voornaamste doeleinden van nstmanen moeten werken, speciaal standigheden in de ruinite betreffende de straling. Voorafgaand rui dekking van de van Alleng is in de Telstar een straaanwezig zijn. Om de nod t e onderzoeken, waarbij lingsexperiment ingebouwd om de tevens de invloed van de straling energierijke deeltjes wordt uitg met de hoeveelheid enerelectrisch antwoord van elk van n aangebracht op het buigie die een deeltje verliest als om protonen te tellen en tenoppervlak van de kunstmaan hun energie t e meten, de vierde dient voor het tellen en het meten van de energie van electronen. Twee zijn niet afgeschermd, een daarvan meet de electronendichtheid en de energie in een bereik van O, 25 tot 1 MeV. De andere heeft een variërend bereik om protonen te meten in 5 gebieden tussen 2 en 25 MeV. Twee andere hebben een dikkere afscherming. De een meet alleen protonen boven 25 MeV, de andere alleen boven 40 MeV.
134
tweede TunMie van het stralingsexperiment, het meten van de beschadiging van
wordt ook funktion blik kan gebruikt worden om te b naar de zon gericht is Een aantal van deze m analiseerd worden om hiervoor is mogelijk d
T elemetrie
.
Een groot deel van de ruimte in de Telsta instrumenten voor de o de kunstmaan en het ze metingen overgebracht, tonen en electronen, de van de instrumentenbus, lende punten gemeten wordt en electronische onderdelen. De met een speciale zender op 136 werkt continu zelfs als er g als radiobaken om de grond radiocommando vanaf commando gegeven wordt. Deze telemetriegegevens worden ve kwentie plus of min 225 Hz moduler de amplitude van de 136 MHz d r FM-AM signaal. Deze methode constant vermogen en fase te ho
van de prestatie van In totaal worden 115 en energie van proi van de kunstmaan en zonlicht die op verschilnningen van een groot aantal rondstations gezonden via , 2 5 watt. De zender n, en dient zo tevens an de satelliet. Op een ingen uit totdat een stcpmaal per mintiut herhaald. wordt gebruikt om e r t zo een PCM-
g van het baken op
Commandering.
Als alle electronische apparatu derbroken werkt, dan wordt meer energie aan de batterijen vangt van de zonnecellen, inklusief de perioden dat de satelliet in de aardschaduw is. Daarom heeft men om energie te sparen voor de tijd dat zij werkelijk nodig is, als de kunstmaan binnen bereik van een grondstation i rzieningen getrofkn voor het aan- en uitschalCelen van de apparatuur voor co nicatie en telemetrie. De uitrusting om deze taak t e verrichten wordt het commanderingsysteem genoemd. %Ietbestaat uit een paar radio-ontvangers, die op een Trekwentie van 120 MIIz de PCM commando’s van de aarde ontvangen, een paar “decoders” om de signalen te vertalen in bruikbare instruldies en negen electrisch bediende sclialielaars die de betreffende circuits aanen uitschakelen. De ontvangers en decoders zijn in paren aangebracht om te ver-
136
zekeren dat deze belangrijke taak te allen tijde uitgevoerd kan worden. Dit is de enige keer dat een reserve in de satelliet aanwezig is. Voordat e r een commando aan de satelliet gegeven kan worden moet een speciale openingscode aan de kunstmaan gezonden worden. Als de telemetrie uitgeschakeld is, blijft het 136 MHz signaal als een constant baken voor de volgstatiofis rond de wereld. Na twee jaar zal een tijdschakelaar de uitzendingen van dit baken onherroepelijk afbrelren zodat zijn frekwentie voor andere doeleinden beschilhaar komt. De uitzendingen op 4170 en 4080 paling kunnen op commando uitgeschakeld worden, en zou de batterijen binnen een paar uren uitgeput zijn. De, comm houden bijna gehe21 verband met het experimentele karakter van de satelliet; telemetrie, om gegevens over de ruimte en de werking van het toestel te verstrekken; commandering, om een betrekkelijk Irleine kunstmaan in staat te stellen gedurende de communicatieproeven een groot vermogen te leveren. De commandering en telemetrieuitrusting neemt een groot deel van het gewicht en de ruimte in de Telstar in beslag, zij gebruiken bijvoorbeeld 2354 hal€geleiders of 93 % van het totaal van 2528. De rotatie-as van de Telstar zal door storende invloeden een precessiebeweging willen uitvoeren. Hiertoe zijn in de kunstmaan d r a a d s p o e h aanwezig die vanaf de grond bekrachtigd Ininnen worden en een magneetveld opwekken dat indien goed getimed, de Telstar in de goede stand terug kan brengen. De grondstations. Het belangrijlmte r het uitvoeren van de proeven met de Telstar is gevestigd te Andover in . Een ander station dat alleen de uitzendingen opvangt staat op Crawford Hill Jersey. Dit werd in 1959-60 gebouwd voor proeven met de Echo 1ba in Andover staat op een heuvel, Space Hill genaamd, in een ondiepe kom omringd door bergen die het gebied beschermen tegen storingen door andere radiozenders. Het station bevat apparatuur voor het sporen van de satelliet, het berekenen van de baan, het wrzenden van de commando's, ontvangst vLmLelemetriegegevens en het uitvoeren van de communicatieproeven. Door het kleine zendvermogen van Talstar, 2,25 watt, en het feit dat dit in alle richtingen uniform verspreid wordt, is het op aarde ontvangen signaal zeer zwak. Om zoveel mogelijk op te vangen is het noodzakelijk een zeer grote antenne te gebruiken. Verder is het wenselijk het ontvangelement v a de antenne af te schermen van de straling die door andere voorwerpen wordt uitgezonden, bijvoorbeeld door bomen en personen. Ilieraan voldoet de huornmtenne te Andover. De grote opening van 330 m2 vangt een vermogen van watt. Pe zijlanten van de hoorn houden ongewenste stralingen buiten. in cle draaibare, 380 ton wegende, constructie van staal en aluminium met een totale lengte van 54 meter zijn twee grote ruimten uitgespaard waarin de zend- en ontvangstapparatuur is ondergebracht. Hoe groot de hoorn ook is, hij zou waardeloos zijn zonder twee instrumenten die met cle Echo-ballon reeds beproefd zijn: een zogenaamde maser versterlrer en een "irequency modulation îeedback circuit". De maser is een zeer gevoelige versterker waarin onder andere gebruik gemaald wordt van een synthetische robijnkristal die door vloeibaar helium gekoeld wordt tot -235O Celsius. Voor het FM îeedback circuit heeft men ver in het verleden terug gegrepen, het werd namelijk omstreeks 1930 reecls uitgevonden. in k i t e werkt het als een zeer snel automatisch aistemapparaat, dat de ontvanger met een Ideine bandbreedte afstemt op de exacte frelnventie die momentaan wordt uitgezonden ofschoon het signaal varieert over een bancllmxdte van 25 MI-Iz. Zocloende neemt de ontvanger de achtergrondruis slechts in een sinalle band op. Zowel de maser als het F M feedback circuit zijn opgesteld bij het uiteinde van cle hoorn in een cabine van 8 bij 9 meter, waarin ook de zender staat. Deze bevat een van cle grootste tot heden geconstrueerde lopende-golf buizen, 1 , 3 meter lang. Het uitgaand vermogen van de zender bij een bandbreedte van 25 MHz is 2 IrW. Ofschoon dit laag is in vergelijking tot het vermogen van gewone radio- en tv-zenders, is het toch opvallend in conibinatie met de grote Ixxndbreeclte en de continue werking. 1Y?
Een lokaal van 8 bij 1 9 meter is onder in de constructie ondergebracht. Het bevat de antenneregelapparatuur en een aparte zender die door de NASA geleverd is voor gebruik met de Relay kunstmaan. Naast de hoornantenne staat een gebouw waarin technici communicatieproeven uitvoeren, de satelliet volgen en conimandosignalen samenstellen. Vlak daarbij staan ook .twee antennes voor het volgen van de Telstar. Een ervan ontvangt de 136 MHz zender en stuu13 commando's aan de satelliet op 120 MHz. Als de kunstmaan begonnen is met het uitzenden van het commicatiesignaal en een 4080 MHz precisie-volgsignaal dan neemt de andere antenne, een 2 , 5 meter parabool het volgen over. Hij werkt met een grotere nauwkeurigheid. Gegevens voor het corrigeren va11 kleine fouten in de berekening van de baan en €outen in de ijking van de antenne worden door de hoornantenne zelf geleverd uit het 4080 MHz signaal. Als de hoorn iets naast de satelliet gericht is, dan wordt het signaal op een andere manier door de hoorn voortgeplant. Deze variatie wordt als een foutsignaal gebruikt om de instelling van de hoorn te corrigeren. De fouten in de ijking van de antenne zijn zeer klein, De grootte hiervan wordt bepaald door de antenne te richten op radiosterren en de waarnemingen te vergelijken met de bekende positie daarvan. Op gelijke wijze wordt de precisiespoorder geijkt op het centrum van de zon, fie een grote hoeveelheid radiostraling uitzendt. Het station op Cramford Hill in Holmdel zendt niet naar de satelliet omdat daardoor een grote storing veroorzaakt zou worden voor het radiotele fonieverkeer in de omgeving. Wel worden de signalen van de lrunstmaan ontvangen, die dan per telefoon naar Andover gezonden worden, waar ze op monitors vergeleken worden met de uitgezonden signalen. Op een radarscherm volgt men in Holmdel de Telstar, controleert daarmee of de hoorn in de juiste positie staat en corrigeert eventueel. in Holmdel staat ook een het door de drie spiegels op de optische spoor-installatie voor het waarneme an de rotatie-as te bepalen is. kunstmaan weerkaatste zonlicht, waaruit de Tot besluit. Het nut en de bruikbaarheid van Telstar zal velen Uwer bekend zijn uit eigen aanschouwing van het op 23 juli uit de V. S. gerelayeerde tv programma. Het openingsbeeld van Liberty en EZeltoren symboliseerde wel op treffende wijze de wereldomvattende betekenis van deze lancering. De in oktober te starten Telstar 2 zal in 1963 nog door een derde toestel gevolgd worden. Dan hoopt men over de ervaring t e beschikken voor het vestigen van een net van ongeveer 40 kunstmanen.
Bronnen.
Bell Telephone Laboratories Inc. , Project Telstar Information. NASA News Release 62- 151 en 169.
F. A.
RUIMTEVAART JOURNAAL
MEI
-
JULI door G. J. A. Arink.
8 mei
Mislukte start van de eerste Atlas Centaur raket combinatie. Het betrof hier de start voor een ballistische vlucht tijdens welke gegevens van 384 meetpunten naar de aarde gezonden werden. Bij de maximale aerodynamische belasting, 55 sec. na de start, ontstond een breuk tussen de beschermkap en de stuwstoftank. Uit filmwaarnemingen en meetwaarden kon het defect gelokaliseerd worden. 138
Verder bleek de isolatie tussen de vloeibare waterstof- en zuurstoftanks niet voldoende te zijn. ' 10 mei Mislukte start- van de eerste geodetische kunstmaan Anna I met een Thor Able Star raket vanaf Cape Canaveral. Anna is een afkorting van de drie deelnemers in de lancering namelijk Army, Navy, Nasa en Air Force. De kunstmaan is bolvormig met een diameter van 91 cm en en over de bol loopt een e Anna, ook wel Winking Star genoemd, met een omlooptijd van 107 min. en een - Een optisch balren (Air Force) non lampen op diametrale plaatsen op de band. Dit baken geeft; telkens 5 lichtflitsen 5,6 sec. na elkaar. Doordat slechts een beperkte en aar is kan dit maar 20 maal per dag herhaald worden. - Een Secor uitrusting (Sequential Collation of Range) (Army). - Een "Navy Doppler System" met 4 zenders.
15 mei Lancering van een geheime Imstmaan vanaf Vandenberg AFB met een Thor Agena km, omlooptijd 94 min. , baanhoek 82,45O. Het betrof hier een Discoverer waarbij geen afscheiding van een kapsule werd voorzien.
B in een baan op 280-623
23 mei Vanaf Point Xrguello werd door de US Air Force met een Blue Scout raket een geheime kunstmaan gestart. 24 mei Succesvolle M. Scott Carpenter in de Aurora 7 (MA-7) van 3 banen rond de aarde op van 161 tot 267 km,omlooptijd 88,3 min. , baanhoek 32,5O. Hieronder volgt een korte beschrijving van de vlucht: 13.45 uur (Ned. tijd) lift-off. 15.19 uur eerste baan voltooid 16.47 uur tweede baan voltooid 18.18 uur remraketten ontstoken 18.41 uur landingstijdstip 19.02 uur een LocMieed Neptune bergingsvliegtuig ontvangt het Sarah baken VLU? de kabine . 21.39 uur boord van een helicopter genomen 22.31 uur oord van het vliegdekschip Intrepid n. De vlucht duurde dus 4 u u r en 56 minuten. Gedurende de laatste omwenteling werd de handbestur automatische systeem in werking trad. Hierdoo de besturing verbruikt, tengevolge waarvan bij bewegingen om de langsas (roll) meer mogelijk stellen van de remraketten en een verkeerde stand vi111 de liabine op clat moment, werd de terugkeel-baan aanmerkelijk langer en de kabine 1nva.m ongeveer 400 km voorbij het doelgebied in zee terecht, op 220 I a n noordoost van Puerto Rico. Desondanks verliep de teruglieer en de berging naar wens. De piloot was uit de kal3in.e geklommen, via het nauwe deel waar de parachute opgeborgen is, en wachtte in zijn opblaasbare boot op de komst van het bergingsmaterieel. Carpenter had tijdens de vlucht zeer veel werkzaamheden te verrichten. Behalve de aflezing van de meet-
139
instrumenten in de kabine, de besturing en de gesprekken met de grondstations moeten drie soorten waarnemingen elzonderlijk vermeld worden: i. Net filmen met een 35 mm camera,, die met de hand wordt vastgehouden. Dit wer ook reeds door Glenn gedaan. Voor Carpenter waren speciaal 3 onderwerpen van belang t. w. Ideurenopnamen bij daglicht van alle verschijnselen op de aarde of in de atmosfeer die interessant waren, waarbij een speciaal filter gebruilct werd; de tweede waarneming betrof het bepalen van de l e n e e van golven op zee, in opdracht van het U. S. Weatlier Bureau; het derde experiment stond onder auspiciën van het M E instrumentation Laboratory en dient bij de ontwikkeling van het besturingssysteem voor Apollo-toestellen waartoe nagegaan wordt met welke nauwlceuriglieid de horizon van de aarde t e bepalen is, in verband met het gebruik hiervan als optische reierentie voor baancorrecties tijdens de vlucht naar de maan. Het laatste vereist ook een speciaal filter. Voor elk van de drie proeven wordt gebruik gemaakt van een aparte €ilm die snel in de camera gebracht kan worden. 2. Aan het begin v m de tweede baan werd een ballon losgelaten, die met stilrstofgas werd opgeblazen tot een diameter van 75 cm. De ballon was door een 30 m lange nylon kabel met de kabine verbonden. €Iet doel was te bepalen welke van de 5 lileuren waarmee hij beschilderd was - oranje, wit, zilver (aluminium), geel, en fosforesserend (lichtgevend bij nacht) - het beste zichtbaar is, en ten tweede het bepalen van de aerodynamische weerstand en slingeringen van de ballon. Het is gebleken dat oranje en zilver het beste zichtbaar zijn in de ruimte. Gelijktijdig met het vrijlaten van de ballon werd ook een wolk gekleurde confetti, bestaande uit rondjes mylar met een diameter van O, 25 inch, losgelaten. Wet gedrag hiervan werd bestudeerd. In de nylon liabel is een 2 , 5 m lange strook opgerold, O , 125 mm dil, aluminium opgenomen, dat als schokdemper werkt als het afrolt. Een kleine metalen staaf met een reluneter dient voor het meten van de aerodynamisclie weerstand. Nadat de meetresultaten en de indrukken van de visuele waarnemingen op de band waren opgenomen moest de ballon met de kabel losgesprongen worden. Doch dit mislukte en de ballon verbrandde bij terugkeer in de atmosfeer. De proef is toch maar gedeeltelijk geluld daar de ballon niet geheel werd opgeblazen. Hij bleek na het loslaten slingeringen uit te voeren met een periode v m 60 tot 90 sec. Carpenter heeit foto's van de verschijnselen genomen. 3. €Iet gedrag vim een vloeistof bij gewichtloosheid. Hierbij wordt een bolvormig flesje gebruillt met een inhoud van 300 cc, waarin 60 cc groen gekleurd gedestilleerd water met enige toevoegingen ter vermisi@ing van de oppervlaktespanning en de vorming van schuim. Het apparaat is rechts achter het hoofd van de piloot aangebracht zodat het gefilmd wordt door de pilootwaarnemingscamera. De piloot moet voor de waarnemingen gebruik maken van een handspiegel. Een belangrijk punt is het gedrag van de vloeistof bij het ontsteken van de remraketten. Men hoopt uit deze proef gegevens te krijgen voor het ontwerp van stuwstoftanks. Een aantal filmopnamen van de MA-7 vlucht 4s verloren gegaan. Carpenter had namelijk de camera bij zich toen hij door de helicopter werd opgehesen. Toen hij echter juist in de draagring zat daalde het toestel iets zodat er een moment was dat de piloot kopje onder ging en hij met een hand de camera boven water hield. Toch schijnt er zeewater bij de fiîms gekomen te zijn. Onderstaande foto's zijn ontleend aan een NASA-brochure, de tekst is uit de persconferentie die Carpenter na de vlucht hield.
140
The “Fireñies.” “They look like snow, like a small snowjake ihai’s caught in an e&y, in a rising air cureni. They have random movemenis, they are brilliani-more bnlliani than an9 star-and ‘hey move consisiently, bui d i j h n i particles have different relatiue movemenis. “Thebiggei bnakihrough in ihepariicle&icanie ai ihe &dof the orbii, so& of Hawaiii. when I happned io see a particularly brighi one, and a particularly large one. I reached obder to the hatchf i r thephoiomeierio gei a reading on its brilliance. And my hand hit the hatch, and a f this iime a irwimdotis cloud ofpariicles came by the iuindow. “I took the photometer o//and rapped the side ofthe capsule. And each lime I hii the capsule a cloud ofparticla wouldjîy 08 Some u w e small, some uwe large, some were illuminated, and some u w e gray. Some were i’evbrighi and some were rìlhoueited. I could hit ihe capsude‘s siáe anywhere and thesepariicfes iuouldjy 08 “I made this remark on the tape ai ihe rime that it appeared io me ihai the capsule mwi be cowed wìih frost, and that a rap on ihe side uould kuock the frost 08 The size of the particles imries fròm a sixirenth of an inch in diameier up to a halfati inch in length. 1 belhw these particla came fiom the capsule.”
Air Drag. “We had an iutwesting @:
It did piot injateproprriy. It ujas supposed to have ii$aied to a sphere of thirty inches diameter. It 0114paririiify infiited and mumed an odd shape, maybe a sphm of ien-inch diamrier wiih t w o little ears on eiihr
properiy,
iiclr. “It was my experience that the motion ofthe balloon was random ia all reqecis. It trailed out t o the cud of iis iOOfoot II~IGIIcord much more slowly ihan ras prtdicted, inops imained in the line f i r ten or J+v minutes. Its motion wa random in pitch and yaw both, and alro lehrn it reached the end of iis line it would bounce back and the line would wrap arovzd iisfv again.”
den. De 6 baans kabine nodig is. h m e n besturen verandert ook het landingsge van Midway Island. Donald K. Slayton definitief is afgekeurd wegens een hardkwaal. Hij zal echter deel blijven nemen aan het trainingsprogramma voor de piloten en werkza Manned Spacecraft Center. 28 mei
In Rusland werd Kosmos 5 gelanceerd in een baan op 200 tot 1461 km hoogte, omlooptijd 101,5 min. en baanhoek 49,05'. 30 mei
De U. S. Air Force lanceerde vanaf Vandenberg AFB een geheime satelliet met een Blue Scout raket in een baan op 187 tot 303 km;omlooptijd 89,7 minuten.
2 juni Start van een Discoverer met aan boord de amateurzender Oscar II. De "geheime" satelliet kwam vanaf Vandenberg AFB met een Thor Agena B in een baan op 201 tot 369 km, omlooptijd 90,5 minuten. 11juni
De USAF startte vanaf Point Arguello een bekend werd gemaai&.
kunstmaan waarover verder niets
17 juni
Opnieuw werd vanaf Vandenberg AFB een Agena B, waarvan geen baangegevens bek
rt, met een Thor
18 juni Met een Atlas Agena B werd van Point A r
tart.
19 juni
Succesvolle lancering van Tiros 5 vanaf Cape Canaveral met een Thor Delta ral& in een baan op 592 tot 972 k m hoogte, omlooptijd 100,5 minuten, baanhoek 58, lo. Bij de korte berichten is een bespreking van deze start opgenomen. 30 juni
In Rusland werd Kosmos 6 gelanceerd. Hij kwam in een baan op een hoogte van 261 tot 300 Ian, omlooptijd 9 0 , l minuten, baanhoek 48, go. 10 juli
Start van de communicatie lrvnstmaan Telstar 1 vanaf Cape Canaveral met een Thor Delta raket in een baan op 954 tot 5636 Inn met een omlooptijd van 157, S minuten en een baanhoek van 44,79O. Een artikel over deze satelliet vindt men elders in Uit blad. 142
22 juli Mislulde lancering van Mariner 1 naar Venus met een Atlas Agena B vanaf Cape Canaveral. De raket met de 202 kg zware Mariner 1 week van de vastgestelde baan af en werd 290 sec. na de start door de veiligheidsofficier vernietigd. De Mariner zou de 360 miljoen kilometer lange reis naar Venus op 8 december voltooid hebben en de planeet binnen een afstand van 16.000 km passeren. Na een vlucht van een half uur langs de avondster, zou hij in een baan om de zon gekomen zijn. Een gedetailleerde bespreking kan men vinden in de NASA-mededeling elders in dit nummer. 28 juli Start van Kosmos 7 in een baan op 201 tot 351 km met een omlooptijd van 9 0 , l min. Sn een baanhoek van .'56 TIROS I V Na ongeveer 30.000 beelden geleverd te hebben zendt Tiros IV sinds 14 juni geen voor de weersvoorspelling bruikbare beelden meer, daar de kunstmaan alleen nog directe beelden kan geven, die alleen te gebruiken zijn voor beperkte binnenlandse weeranalyses in de V. S. Zulke beelden zijn verkrijgbaar binnen een bereik van 2400 Inn van Wallops Island in Virginia en Point Mugu in California, de twee ontvangststations voor Tiros. De infrarood instrumenten in de satelliet werken naar wens. De eerste camera viel uit op 3 mei. De tweede camera werkt nog, maar Iran slechts één beeld opnemen, in plaats van een serie van 32 beelden, dat dan buiten de defecte bandrecorder om naar de aarde verzonden wordt. Gedurende 121 dagen na de start op 8 februari produceerde Tiros IV tv beelden van hoge kwaliteit. NASA-officials verklaarden dat de kunstmaan in ruime mate voldaan heeft aan zijn ontwerptaak, De helderheid van de beelden die met de, voor het eerst gebruikte, Tegea-lens werden opgenomen was uitstekend. TIROS
V
De op 19 juni gestarte kunstmaan heeft twee tv camera's, een met een groothoels lens en een met de Tegea lens, twee opname-apparaten en zenders, twee electronische klokken, magnetische regeling voor de stand van de satelliet, horizonspoorders ennoordrichtingaanwijzer. Bij Tiros V werd de baanhoek vergroot tot 5 8 O om het waargenomen deel van de aarde te vergroten, dat nu reikt van de zuidpunt van Groenland tot de rand van Antarctica. Gedurende de laatste controle op de startplaats weigerden de infrarood spoorders dienst t e doen. E r werd besloten de in€rarood apparatuur uit te schalden en zÓ de Tiros te lanceren om toch een minimum waarnemingsmogelijkheid te bezitten gedurende het orkaanseizoen van augustus tot september. De eerste vier Tiros kunstmanen hebben meer dan 120.000 bruikbare wollienfoto's gemaakt. Door de baanhoek tot 58' te vergroten, zijn waarnemingen mogelijk tot de G5e breedtegraad. Daardoor Isan de Ininstmaan beelden nemen van de laatste fase van het smelten van het poolijs evenals van stormen die in hetzelfde gebied ontstaan. Kennis van de beweging van ijsvelden geeft waardevolle gegevens over het gevaar van ijsbergen en mist op de noordatlantische routes. Een vergelijking van lucht€oto's met tv beelden van Tiros IV en zijn voorgangers toonde aan dat televisiefotografie met een kunstmaan een betere methode is voor ijswaarnemingen dan lucht€otografie. De Tegea-lens met middelgrote hoek, die met succes gebruikt werd in Tiros IV is weer toegepast, evenals de Elgeet groothoek-lens die bij alle vorige toestellen gebruikt is. De Tegea-lens geeft mmder vervorming en een iets helderder beeld van grote wolkenvelden. A l s de camera recht naar beneden gericht is van 560 k m hoogte, dan geeft hij beelden van een vierkant gebied inei zijden van 720 h. De groothoek camera beslaat een vierlrant gebied van 1200 x 1200 lans 143
Tiros V bevat 3 stralingsexperimenten Iioofdzddijk dezelfde als die van zijn voorganger. Bet doel van deze proeven is te weten t e komen hoeveel zonenergie gsabsorh e r d en gereflecteerd wordt, hoeveel infrarode straling door de aarde en de atmosfeer wordt geëmitteerd, en om middelen te ontwikkelen voor het waarnemen van de nachtelijke bewolking. De gerichte waainemingen omvatten registratie van de gereflecteerde zonnestraling, de infrarode of thermische stralingstemperatuui” van het aardoppervlak of van wolken, en de temperatuur van een atmosferisch niveau dat varieert met de hoeveelheid waterdamp, maar met een gemiddelde hoogte van ongeveer 7,5 km boven de aarde. Een tweetal andere waarnemingen leveren gegevens over de totale warmteliuishouding. De ene meet de gereflecteerde zonnestraling en de door de aarde en de atmosfeer geëmitteerde langegolf straling over een gebied dat ongeveer Oven groot is als het gezichtsveld van de Tegea-lens. Het tweede experiment, ontworpen cloor de universiteit van Wisconsin, dient voor hetzelfde doel maar heeft een veel geringer oplossend vermogen; deze waainemingen zullen meer continu plaatsvinden daar de spoorders praktisch t e allen tijde de aarde kunnen waarnemen. De gegevens van de infrarood waarnemingen worden doorlopend op een magneetband opgenomen om ze op commando van een van cle grondstations t e laten overzenden. De beperkte bewaarkapaeitelt is er oorzaak van dat alleen gegevens van de laatste baan ontvanger! worden. geen beelden meer. Net betrefl Sinds 8 juli zendt een van de camera’s van Tir de camera met de Tegea-lens. De oorzaak is nbelrend. De gi-ootiioek camera geeft nog steeds goede beelden. De defecte camera heeft 4701 beelden gezonden, waarvan 70% van uitstekende hwaliteit. De ekc;unera gaf tot 9 juli 5100 uitstekende foto’s van tyfoon Joan beelden, waarvan 75% goed. Deze camera boven het westelijk deel van de Stille Ocea BEMANDE M A A N V L U C H T E N Na meer dan een jaar intensieve studie van bemande maanvluchten met het Apollo toestel hee€t de NASA besloten: 1. Om de volgende fase van zijn planning, onderzoek en ontwikkeling te baseren op het gebruik van de Saturn C-5 voor de bemande maanlanding en terugkeer, waarbij rendez-vous in een circulaire baan om de maan toegepast wordt. 2. Qnmicldellijk door de industrie voorstellen te laten indienen voor het ontwikkelen van een speciaal maanlandingstoestel dat samen met de Apollo gelanceerd wordt en dat in staat is om 2 man op de maan te brengen en te laten terugkeren naar het Apollo moedertoestel met het derde bemanningslid dat in een maanbaan wacht op de terugkeer naar de aarde. 3. Het Apollo toestel te beproeven met een tweetraps Saturn C-1 B, bestaande uit de booster waarmee thans proeflanceringen worden uitgevoerd en de S-N B trap die ook reeds in ontwikkeling is. Deze vluchten dienen voor het perfectioneren van het vluchtprogramma om een minimaal brandstokerbruik t e bereiken. Z i j zullen omstreeks 1965 gehouden worden. Saturn C-1 B zal in staat zijn 16 ton in een baan om de aarde te brengen. 4. Onmiddellijlr te beginnen met een studie voor een onbemande maanraket voor bevoorrading om te bepalen hoe een dergelijk toestel in het maanexploratieprogramma gebruikt kan worden. 5. De bestudering voort te zetten van de geschiktheid van rendez-vous met de Saturn C-5 en een tweepersoons Gemini toestel. De mogelijkheden voor het gebruik van dit toestel voor een directe maanvlucht met Saturn (2-5 zullen ook beschouwd worden. 6. Studies te blijven maken over een Nova raket, waarvan de ontwikkeling ten minste 2 jaar vertraagd wordt. Net doel van deze studies ZOLI zijn een Nova met
144
2 tot 3 keer de nuttige lastkapaciteit van Saturn C-5 en die gebruikt zou kunnen worden voor latere vluchten met toestellen groter dan Apollo (Saturn C-5 kan 45 ton op ontrengen of 120 t baan om de aarde). Volgens NASA-administrator James E . Webb heeft voorafgaande bestudering aangetoond dat gebruik van rendez-vous in een maanbaan de voorkeur verdient daar dit spoedig te verweze interessant vluchtprogr geeft. Volgens de huidige voor de start van een uit 3 gedeelten bestaand ruimtetoestel met een diameter van 4 meter. Dit omvat een 5 ton wegend commando-gedeelte voor de bemanning met een lengte van 3,6 meter; een 23 ton zwaar en 7 meter lang voortstuwingsgedeelte dat dient voor baancorrecties en de terugkeer; en tenslotte een 15 ton wegend maanlandingstoestel met een lengte van 6 meter. De drie gedeelten worden als een eenheid in een cirkellman om de maan gebracht. Twee piloten landen daarna in het maanlandingstoestel op de maan, terwijl de resterende twee gedeelten in de maanbaan blijven. Na een periode van maanonderzoek die maximaal 4 dagen kan duren, gebruiken de twee piloten weer om erlaten en rendez-vous tot stand te breng lin Na het overstappen van de bemanning zal weer losgekoppeld afgestoten worden en het commando ten wordt door liet rtstuwingsgedeelte met een stuwkracht van 9 ton in een baan naar de aarde gebracht. Juist voor terugkeer in de aardse atmosfeer wordt het voortstuwingsgedeelte afgestoten en het commandogedeelte in de goede stand voor terugkeer gebracht. De Saturn-Apollo combir.atie is in totaal 98 meter hoog en weegt bij de start 2700 ton. ven door vijf F-1 motoren die samen 3400 ton De eerste trap, S-1 stuwkracht leveren. -E, heeft vijf H2/03 motoren van het type 5-2 die elk 90 ton st De derde trap, S- B, wordt voortgestuw één J-2 motor. Voor a en van deze raket loop p het ogenblik een kontrakt. deelten die nu in ontwikkeling zijn, is ook renMet de commandodez-vous in een aar indien men daarbij gebruik maakt van nog twee eenheden, namelijk en een landingsgedeelte, om de samen 28 ton wegende commando- en voortstuwingsgedeelten-~te remmen en met een z ding op de maan te brengen. Bij gebruik van rendez-vous in een aardbaan met Apollo zou men minstens C-5 raketten nodig hebben. Een om een,volgetankte, 18 meter lange en 110 ton zware rakettrap in een cirkelbaan te brengen,die alleen vloeibare zuurstof bevat. Met een andere C-5 wordt een Apollo-kabhie en de derde trap van deze raket, die alleen met waterstof getankt is, in een aardbaan gebracht waar hij de zuurstoftanker moet ontmoeten. De lox wordt dau overgepompt en de reis naar de maan begint dan. Een directe maanvlucht stelt dezelfde eisen wat betreft het aantal rakettrappen, alleen zou hiervoor de Nova-raket geheel ontwilikeld moeten worden. De eerste trap daarvan moet een stuwkracht van 5400 ton geven. De tweede trap bevat vier hl-1 motoren (550 ton stuwkracht) en de derde trap met Ben 5-2 motor (90 ton).
.
U R N C-5 urn C-5 raketten zal een geheel nieuwe Voor het gereed maken v m de reusachti methode gevolgd worden. een terrein ten noordwesten van Cape Canaveral worílt daartoe stai-tcomplex 39 g uwd. Dit zal omvatten: 1. Een montagegebouw waarin zes C-5 ralietten tegelijk geassembleerd en getest Inuulen worden. Hier de drietraps C-5 opgesteld, het Apollo-toestel e r bovenop geplaatst en da econtroleerd, waarbij het geheel staat op een los platform 'Vlraaraan ook een 120 meter hoge stai-ttoien bevestigd is. De 250 ton zware, aigetankte raket wordt dan in verticale stand samen met de 750 Lon wegen& toren
STARTVQORZIENLNGEN VOOR
1-15
en het 2000 ions platform oves een speciale weg naar een 3 k m verder gelegen startplaats gebracht. Het transport geschiedt door een grote oplegger op rupsbanden, 40 meter lang en 35 meter breed, met een diesel-elekzrische aandrijving. 2 . Vier startplaatsen op onderlinge afstanden van 3 km langs de Atlantische Oceaan tussen False Cape en Playalinda Beach. 3. Een speciale toren voor het aanbrengen van de eqdosiev die dienen voor de afscheiding van diverse delen van de raliet tijdens de vlucht. Deze toren wordt geplaatst aan de weg van het montagegebouw naar de starlplaatsen. Tijdens het transport wordt hier gestopt. 4, Een Iranaal waarlangs de rakarappen wor Tijdens het transport wordt de verticaal opgestelde raket in evenwicht gehour?endoor 4 hydraulische cilinder om het platform op de startplaats tal-tcomplex begint in Augustus ; op zijn draagblokken te de eerste start wordt v CONTROLECEN Volgens een mededel Spacecraft Center te in 1964 voor ren craft Co. een opdracht gegeven voor de BEPROEVING V A N HET BALLON
orden bij het NASA Manned eerst gebruikt worden an de McDomel Airvan 1 2 Gemini-toestellen. EICM VOOR DE EC
Op 19 juli werd een proe allon tot een diameter v opgeblazen werd tijdens een hoogtevlucht. De proef verliep succesvol. Dit is een noodzakelijke voorbereiding van de start van Echo 2, die dit jaar vanaf de Pacific Missile Range met een Thor Agena E in een poolbaan op 1000 laii hoogte gebracht zal worden. In januari werd reeds een dergelijke proef gedaan, waasbij de ballon scheurde, waarschiinlijk omdat het opblazen te snel ging door een te hoge druk. Bij de nu gehouden proef waren evenals in januari een televisie- en een filmcamera boven in de eentraps Thor raket gemonteerd om het opblaasproces te kimen volgen dat zal plaatsviiiden op een hoogte van 370 km, ongeveer 3 minuten na de start. De 230 kg wegende ballon bereikte een hoogte van O km;legde een afstand van ~ 6 km 0 af en verbrandde bij terugkeer in de atmos camera's worden in een kapsule uitgestoten en geborgen. Aan de hand van de mislukte start in januari en laboratoriumproeven, hee& men maatregelen getroffen om een te snel opblazen te voorkomen. De restlucht in de opgevouwen ballon werd van 3,5 10-3 at verminderd tot O, 14. 10-3 at en e r wordt in plaat van acetamide nu alleen benzoë-zuur als sublimatiepoeder gebruikt. De plaats waa e 2 radiobakens aan de ballon bevestigd worden is versterkt met een extra laag O, 27 mm dik mylar polyester folie en de methode van opvouwen werd veranderd om een gelijkmatiger ontplooiing te krijgen. Het balIonmateriaal bestaat uit 2 lagen aluminiumfolie, elk O, 0043 mm dik, die op een O, 0089 mm dikke mylar middenlaag gelijmd zijn, waardoor de totale dikte O , 0175 mm wordt. Zowel het binnen- als het buitenoppervlak van de ballon is bedekt met alodine en het binnenoppervlak r een homogene warmteverdeling in de ballon. Twee 3 kg zijn op diametrale plaatsen 1 zonnecellen. De houder aan de ballon bevestigd. Zij li waarin de opgevouwen ballon z
ordt op een hoogte van 240 lun, 2 minuten 45 seconden na de start, los gemaald van de raket,
146
Door een gespannen veer krijgt de houder een extra snelheid van 2 m/sec. Remraketten verminderen de snelheid van de Thor raket. Dertig seconden later, op een hoogte van 370 km,opent de houder. De ballon wordt losgelaten en opgeblazen. Hij stijgt tot een maximale hoogte van 1530 km. De capsule met de filmcamera wordt geborgen door parachutisten van het 48th A i r Rescue Squadron van Eglin AFB in Florida. RAKETMOTOREN Het NASA Marshall SFC heeft met de Rocketdyne Division van de North American Aviation inc. drie kontrakten gesloten voor de verdere ontwikkeling en produktie van E'-1 en 5-2 motoren die beide in de Saturn C-5 en Nova raketten gebruilct zullen worden. De kontrakten omvatten: 1. Voortzetting van onderzoek en ontwikkelingswerk aan de F-1 in liet tijdvak van september 1962 tot 1966. De kosten zijn $ 125 miljoen. 2. Produktie van F-1 motoren en d e levering van bijbehorende uitrusting en diensten tot een bedrag van $ 124 miljoen. Hierbij is inbegrepen een $ 3 , 4 miljoen kontralct voor de produktie van 55 stuks F-1 motoren die tussen juli 1963 en augustus 1965 afgeleverd moeten worden. 3. Produktie van 59 5-2 motoren met toebehoren voor $ 40 miljoen. De levering begint in juli 1963 en loopt tot augustus 1965. De F-1 kerosine-vloeibare zuurstof motor met een stuwkracht van 680 ton is voor zover bekend 's werelds grootste raketmotor. De ontwikkeling begon in januari 1959 en heeft momenteel het punt bereikt van statische brandproeven over de volle gebruiksduur en stuwkracht. Vijf F-l's zullen de eerste trap van Saturn C-5 aandrijven terwijl een groter aantal, waarschijnlijk 8, gebruikt zal worden in de eerste trap van de Nova. De 5-2 ontwikkelt een stuwkracht van 90 ton en werkt op vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof. De ontwikkeling van deze motor begon in 1960 en is nu in het stadium van statische brandproeven gekomen. Vijf J-2's zullen de tweede trap van Satiwn C-5 en en enkele motoren de derde trappen van de C-5 en de Nova. HET X - 1 5 RAKETVLIEGTUIG Het X-15 programma ontstond in 1952 en heeft tot doel het doen van onderzoekingen over aerodynamisclie stabiliteit en besturings- en werkingsproblemen bij hypersonische snelheden, en om aeromedische gegevens over het gedrag van de piloten bij hoge snelheden en hoogten te verkrijgen. Er zijn thans 62 succesvolle vluchten gemaakt bij zeer uiteenlopende snelheden en IBogten. Onder een kontiakt van de U. S . A i r Force werden e r drie toestellen gebouwd door de North American Aviation Inc. De X-15 wordt aangedreven door een raketmotor met een stuwlrracht van 26 ton. De vluchten vinden plaats op een 800 Inn lang traject tussen Edwards AFB in Cali€orniii en Wendover in Utah. De x-15 wordt onder de vleugel van een B-52 toestel tot een hoogte van 15 I n n gebracht, waar de raketmotor gestart wordt die minder clan 1,s minuut brandt. De meeste vluchten cluren niet langer dan 11 minuten. De doeleinden van het X-15 programLiia, een snelheid van Mach U en 75 I a n zijn tlians bereikt. In de komende twee jaren zullen echter n vluchten met de drie vliegtuigen worden gemaakt waarbij speciale uitgevoerd. Net onderstaande lijstje geeft een overzicht van de vluchten. VI iegtuignuinme r datum van eerste Aantal Aantal X-15 vlucht B-52/X-15 vluchten lanceringen 1 8 juni 1959 31 52 2 17 sent. 1959 24 34 'i 20 de;. 1961 12 3 62 108
Op de bestuursvergadering op 21 juli jl. was de hoofdschotel de vraag, hoe wij aan ruimer inkomsten konden komen, mede omdat de kosten van ons orgaan hoe langer lioe hoger worden. Overwogen werd, door welke middelen een belangrijke vergroting van ons ledental kan worden bereikt. E r werd een propagandacommissie ingesteld, die voorlopig bestaat uit de penningmeesteresse , de redacteur, de assistent-redacteur en de heer J. Nuis te Amsterdam. Vastgesteld werd, dat alle stukken bestemd voor het bestuur voortaan aan de secretaris dienen te worden gezonden. De heer ir. Houtman zal voorlopig als plaatsvervangend voorzitter fungeren. Mevrouw de Rode bereidt een wijziging v m het huishoudelijke reglement voor. BOEKBESPREKING. Principles of Astronautics, by M. Vertregt; Elsevier Monographs, Elsevier Publishing Company, Amsterdam-London-New York-Princeton. 1960. f 9,50. (225 blz. ). Dit boek is de Engelse vertaling van Vertregt's standaardwerk "Grondbeginselen van de Ruimtevaart", in 1959 uitgegeven door de Erven Bohn; het is aangevuld met bijzonderheden tot begin 1960. in de Engelse pers heeft het heel goede recensies gehad.
Wat we drie jaar geleden over het oorspronkelijke werk in "Ruimtevaart" schreven, blijkt nog altijd juist t e zijn. Van onze volzin daarin: "Het is jammer, dat dit boek niet meer bestrijken kan dan ons eigen taalgebied, want in zijn genre hoort het tot het beste wat internationaal versclienen is" werd het eerste deel achterhaald door het verschijnen van deze Engelse editie; het tweede deel ervan blij& onverminderd van kracht! Een vergelijking van beide edities levert het volgende: De Engelse editie is kleiner uitgevoerd dan de Nederlandse, en maar weinig groter dan een pocketbook. De omslag is flexibel. Hierdoor meegenomen. De druk is iets kleiner. De vertaling, door J. Smuts, is goed en vermindert de lees enkele drukfouten ingeslopen (b. v. op blz. 153), en bij enke mering weggevallen. Daarentegen is b. v. fig. 6 1 (blz Verder zijn de verschillen gering, alleen bevat de Engelse editie naast de opgaven van de maten in het metrisch stelsel ook de Engelse, en zijn de temperaturen ook in graden F. opgegeven. Fbg altijd is het een genot, dit boek ter hand te nemen; alle facetten van de ruimtevaart passeren erin. uiterst boeiend en vakkundig verteld. Het meesterschap van de schrijver stelt hem in staat in een paar honderd bladzijden dit alles te verhalen zonder aan duidelijkheid in te boeten. intussen beleeft de ruimtevaart een onstuimige en soms revolutionnaire ontwikkeling. Dat het boek daardoor niet veroudert (alleen een enkele opmerking is niet meer up to date) is karakteristiek. Wie belangstelling heeft voor de ruimtevaart en dit boek niet bezit (in 't Nederlands of in 't Engels) doet zichzelf tekort. C. W. Dornseiffen.
149
~ O ~ ~ ~ R R~U ~I MTT E~ O S~ ~UE ~S Z OIN E KN E W Y O R K . Deze zonim werd door de NASA, Columbia University en liet institute for Space Studies in N. Y . city een cursus ruimteonderzoek georganiseerd. Aan deze cursus, clie duurde van 2 juli t/m 1 0 augustus, namen ongeveer 60 Ameriliaanse en 20 ELWOpese studenten deel. Van Neder1,mdse zijde bestond cle vertegenwoordiging uit H. de Vries, 1-1. Reiff, beide uit Utrecht en schrijver dezes. Het leek ons interessant de lezers van Ruimtevaart kennis te laten nemen van de op deze cursus heliandelde stof. De cursus w e i d geleid door de directeur ]i&instittite for Space Studies, clr. R. Jastrow. Dr. Jastrow gaf colleges over planeetatmosferen en enliele over astrofysica. Gastcolleges werden gegeven cloor dr. Nave over het inwendige van cle aarde, dr. Brouwer over ruiintemechanica en dr. Reeves over sterevoluiies. PL A N E E T A T M O S F E R E N.
E r zijn vele, vaak zeer ver uiteenlopende, theorieën ovei het ontstaan van het zonnestelsel. Dus ook het ontstaan van de atmosferen vnii de planeten zal op verschillende nianieren uitgelegd lninnen worden. Volgens een van de theorieën kunnen de systemen, waaruit liet heelal is opgebouwd, melI~wegstelsels,clusters, sterren, planeten, salellieten, gevormd worden door herhaaldelijke condensatie van het "oergas" iii het heelal. Overschrijdt nl. de dichtheid in dii gas plaatselijk e e l bepaalcle critische waarde, dan kan het gas in dat gebied zich o. i. v. de gfacitatielïracl~tensamentrekken. Ln clit samenti-ekkende gas kan lietzelfde proces, m a a r nu op veel Ideinere schaal, herliaalcl worden enz. Volgelis clit schema zou de che iistelling van hijvoorbeeld de planeten, rn, i. v. hun atmosfeer, gelijk moeten zijn aan clie van de zon. We Immen in cle atmosieer dus gassen verwachten als HZ, €Ie, N2 en 02, maai ook II2O, C O z , CIlq en NH3. N L ondergaat ~ de samenstelling van de atmosfeer in de periode na het ontstaan belangrijke wijzigingen door de volg
a. ontsnapping, b. vrijmaking van gass c. reacties met stoffen uit de korst, d. foto-chemische processen cloor bestraling met zonlicht. Ontsnappen Ininnen alleen gasdeeltjes op zeer grote hoogte, waar de gemiddelde vrije weglengte zo groot is, bijv. van de orde van grootte van de straal van de desbetreffende planeet of satelliet, dat de deelijes ballistische banen beschrijven. Voor de aarde is deze hoogte ongeveer 700 km. De deeltjes met een snelheid groter dan de ontsnappingssnelheid Immen hier ontsnappen. De snelheiclsveïcleling in de atmosfeer is die volgens Maxwell-Boltzmmn. Bij een bepaalde temperatuur en voor een bepaald molecuulgewicht liunneii we een ruwe waarde voor de tijd, waarin bijv. 90% van liet gas ontsnapt is, beidienen. Deze waarde blijkt zeer sterk van de temperatuur in de exosfeer af te hangen. (De exosfeei- is de laag vcan de dampkring, waarin ontsnappen mogelijk is. Bij de aarde dus alles boven circa 700 lan. )
150
ken grote dagelijkse en elfjaarlijks 16500K. De nachttemperatuur zal
ontsnappingstijd v zijn ver binnen de
zou zelrer door asiroIran echter gevonden u de argonatmosfeer
atmosieei, tot 12 km roposfeer. De eigenschappen hiervan worden bepaald door straling (warmtestraling vanaf de grond) en convectie. Het licht van de zon, voor het grootste deel in het zichtbare gebied, passeert praktisch ongehinderd de atmosfeer. Een deel wordt weliswaar gereflecteerd door wolken, maar hierbij wordt geen energie afgegeven, zodat het temp doop niet lseihvloed wordt. Op de grond wordt h geabsorbeerd en d e grond verwarmd. De aarde begint energie uit len in de vorm van licht. We lrunnen berekenen, dat de aarde op deze manier een gemiddelde temperatuur aan zou nemen, als de dampkring niet aanwezig was, van 245OK. De uitgestraalde energie verdeeld over alle golfïengte volgens de Planck-distributie, heeft een maximale intensiteit bij een golflengte van 10 micron. Dit licht wordt sterk geabsorbeerd door waterdamp, kooldioxide en voor een deel door ozon. Door deze absorptie wordt de lucht verwarmd, zodat deze zelf begint te stralen. e straling bereikt het aardoppervlak weer en gee€=zodoende een extra effect is het z o g e n a a ~ c Greenl~ house effect. Bij de aarde ver-hoo ondtemperatuur(theoietisc1i) tot 3070K. in werkelijkheid is deze waaide lager oor koeling d. m. v. convectie. Het optreden van convectie in de onderste laag van de dampkring kan voorspeld worclen door toepassing van het Schwar zal treden als de stralingstemperatuurgradiënt (het verval van de temperatu de hoogte alleen o. i. v. straling) groter is clan de adiabatische ternperatuurg
komt. De lucht is dus warmer dan zijn omgeving, dus lichter en sti se beweging wordt op deze wijze voortgezet. De atmo gaande luclitmassa’s vormen de convectie.
tielaag groter zijn. Op grote hoogte (12-15 km), waar de is de absorptie klein en daarmee de t
3. Beleidckwestie in verband
152
