voor Luchtvaart (IC. N. V. v. L

JAARGANG 11

0 R G A A N V A N : D E N E ~ E R L A N E VERENIG^^ VOOR RUIMTEVAART (N.V. R.

en DE ~ E D E R L A N ~VEE ~ E N ~ G ~

Beide verenigingen zijn aangesloten bij de afdeling Ruimtevaart van de voor Luchtvaart (IC. N.V. v. L.

V A N DE R E D A C T I E .

VERGISSINGEN IN DE VORIGE AFLEVERING.

in ons vorig nummer is tot onze grote spijt een aantal vergissingen ingeslopen, waaibij vooral de NERO-bijdrage het moest ontgelden. Lezers, die hel symposium van de Vereniging voor Weer- en Sterrenkunde bezocht hebben, weten, dat liet betreffende onderwerp geweest is : "Ruirnte-onderzoelr1', en niet "Ruimtevaart-onderzoek'' zoals de tekst abusievelijk vermeldde * in de inhoudsopgave stond: Punten uit het verslag van de NERO-activiteiten over 1962. Dit had moeten zijn: 1961. De drie laatste bladzijden van dit artilrel met afieeldingen zijn abusievelijk afgedrukt achter het artikel van Ir. Houtman; mocht U de juiste samenhang niet begrepen hebben, wilt U dan onze vorige aflevering nog eens ter hand nemen? Het artilrel van Ir. Houtman behoort ook niet op clie plaats te staan, maar bij de vorige artikelen vÓÓr het verenigingsnieuws N. V. R. En wilt U op blz. 175, vierde regel van onderen, het woord veranderen in rrwijd"? BIJ DIT NUMMER.

Zoals U ziet zijn we de nieuwe jaargang met frisse moed begonnen. Onze vrees, dat wij voor de eerste nummer, na de grote vorige aflevering een tekort aan copie zou$.en hebben, is gelukkig niet door de feiten bevestigd.

DE REDACTIE

* * * RTICLE IN A M ~ G N E T FIE I~

Let us assume a charged particle with mass m and charge e , which may be emitted by the sun and arrives in the terrestrial field. Let us denote the terrestrial magnetic field by = (x,y, z) in which 'u, y, z be rectangular space coordinates. Then the charged particle, having a speed V in this magnetic field, will be acted upon by a Eorentz force e(v x H). (The symbol x denotes vectoric multiplication. ) Then the equation of motion of the particle becomes :

in which T denotes the radius vectar of the particle. Now:

/i

vxg=ik

in which:,

-

j

y

2

3 and E be unit vectors in x-i-,y+ and 2-1-direetion,

are the numerical values of the components of the component equations of (1)become:

and Elx, H and I I ~

in x+, y+ and

Y

24

direction. Then

J c)

a

23

3 Io

P

L

v

s

4-

N

w,

c-'

+

w

-a + x u

x

v

rn

+

I

v

s

+

N

u

c-'

+

w

u

x

+

x

N

x

W?

0

+

w4

2

y &

+

I

w

+

c-\

w

4

h

---.-2

I

x

T-\

/I

II

r

'd N

'd

ip

D

-

I

w4 x N

3 10

II

'd w

a

P

+ P

u

w

'd

w

4

---7

1 I

k

ip

x

w

IQ N

c.31I-L

+

II 03lF P

I1 I-L

a

rn

R'

s

w

h

v

I

v

N

I

I

Y

N

v

Y

v

N

Y

N

4

II

N.

The computation for any step must then be carried out in the sequence: kl'1 nl

1 ' '1 k2 12n2 p2q2 '2 k3 13n3P33 ' '3 k4 14n4P4q4'4'

If the whole computation throughout a certain time interval is repeated with half the number of steps, hence with sieps A

= 2 h, then &th of the difference in result

of both computations is a measure for the e r r o r remaining in the first computation with steps A t = h. This method of step by step intergration is very suitable for being carried out by an electronic computor. The field distribution = (x, y, z) o€ the terrestrial magnetic field in world space can approximately be estimated, s o that the functions Hx (x,y, z), H (x,y, z) and H (x,y, z) may be considered as numerically given. Y Z By the large speed of the particles, the gravitational forces acting on the particles may be fully neglected. Also the mutual electric repulsions (and attractions between particles of charge of different sign) may also be disregarded in connection with the relative large distances between the moving particles. For the rest it may be observed that by (1)the acceleratioJi ? is still perpendicular to 7,so that v

=

v

X2 iy2

+ i2 '

remains constant throughout the motion, or still

+ y y iz Z = T = O . This also appears if we multiply the first equation (2) by the second one by y and the third one by i and then add the three equations. Hence throughout the step by step integration it must also appear that v remains constant. if the speed of the particle -originally emitted by the sun- becomes of the order of magnitude of the speed of light, we haVe to apply relativistic dynamics. In that case we have to replace the equation (1)by: XX X,

iil which m denotes the rest mass of the particle and c the speed of light. Then if

dipbe a unit vector in the direction of V, we may write:

This substituting in (4) is providing:

5

I

o

Y

y'

O

f", UI

F 0o

I1

a a "I4

o t o

,"I"-

I

_J

o 4 rol to

9 I

So far we considered the problem to determine the motion of a charged particle in a given magnetic field = FI (x,y, z). Let us now reverse the problem by asking for the required magnetic field distribution along a prescribed orbit:

a

Y = Y (x),

(7 1

z = z (x)

passed through by the charged particle with a constant numerical speed value v. If at to the particle be at orbit point x y z it will be at time t at an orbit point

o o o' of which the x coordinate follows from:

The corresponding values of y and z then follow from (7). Then is this way we find as prescribed motion in space and time:

x = x (t), whereas

v

y = y (t) k2 + y2 + i2 = v = constant

z = z (t),

(9)

Perhaps one will be inclined to believe at first view that we can then find, €Ix, H Y and H along the track from the differential equations of motion. Therefore, let us wr%e (2) in the €orni:

E X = o H - Z E +$HZ

e X Y ..Z E I X - I - o H - k H Z -my = e Y

(10)

-mz .. =-yH + k H -0Hz e X Y Solving Hx, H and €Iz from (3), we obtain: Y ( X

H = x eD

-i O

x x Y Z

O

-i O

-Y

X

7

o

-i

y

i

o

-x

-y

x

o

-

=

z i y - yix

=

o

in other words, €-Is, H and HZ cannot be found directly from the equation (2). Y We do not need to wonder at this, when we consider the matter more closely. In Fig. 1 , Y and E are drawn from the orbit point into consideration, both situated in the plane of the figure. Then: -i:=e (VXN) m is perpendicular to the plane of the drawing, with the arrowhead pointing to the observer. Now decompose B in a component in the direction o f 7 and a component ?Ï2 perpendicular to V. Then:

w,

-

H=

zr

e v x (Rl + H2,) = m

=-

whereas 7 x

1

= o, because

fIi +

2’

so that:

( V s Rl) +

e m (7 x IT2),

7 and 111 have the same direction. Hence:

= e r=--(vxB) m 2 From this we conclude: only

(11)

B2 is essential in order to provide the

required normal

contributes nothing to this. Hence we may choose Bi as 1 we like, s o that, from this point of view, H H and EIz remain indeterminate. x’ Y Because V 1.H,, we find from (11): acceleration, whereas

I? I

=

v w -

-e v H2) m

s o that:

m IPI (12) e v . Further, remembering that gis perpendicular to the plane of the engraving, pointing to the observer, it follows from Fig. 1 that the vector R2 has the same direction as the vector ( $ x j F ) , so that we may write in connection with (12): H2=

8

~

Then by (13) and (14) we obtain as components of the required direction:

az in x, y and z

-

HZ

X

-

in which:

The quantities x, i, i, X, y, Z for any orbit point, hence for any corresponding time t, then follow as known functions of time, from (9). Then for the rest we may write: H =H1 X

H =H1 y H =H

+

H2x

VT5p7-2- H2y +

i +

H2

Z

in which H1 remains indeterminate, that means: may by chosen as we like. From the foregoing it follows that the structure of the magnetic field may be such, that a particle continues to describe closed loops (which may be very complex space curves) in a certain region of the magnetic field, without having the possibility to escape. Indeed such regions have been discovered in the terrestrial magnetic field, in which the encaged particles cause a strong corpuscular radiation, which may become dangerous for futura1 space travellers, when entering these field parts. These regions are the so known "Van Allen-radiation belts". The question how these particles have come into these regions is still unsolved. It may be that the local magnetic field itself was temporarely strongly disturbed at the time of entrance, due to gas masses jettisoned by the SUR and coming in veiy rarified state, in terrestrial neighbourhood. On account of the fact that the Lorentz force always applies perpendicular to the speed, a pai-kicle can never gain speed by the action of a stationary magnetic field. But as soon as a magnetic field distribution travels as a whole, it becomes very well possible that the speed of a charged particle, acted upon by such a travelling field, can increase. Considering the matter from the point of view of a resting obsei-ver, such a field must be considered as an electromagnetic field, variable with time. But from the viewpoint of the observer travelling with the field it is still a stationary magnetic field and then -from this last point of view - the charged particle is again only acted upon by a Lorentz force. 9

e field distribution, remaining in itself the same, travels with a speed rged particle travels with a speed v in reversed nse, the relative now by influence of speed of the particle as to the travelling field becomes v + vl. the Lorentz force the particle passes through an arc of 1800 (as to the observer travelling with the field) the absolute speed of the parti'cle has increased from v to v + vl, whereas the absolute speed direction has reversed. in this way, by travelling magnetic shock waves excited by outbursts in the atmospheres of stars - and specially in case of nova outbursts- it may be possible that the excessive speeds have been generated of the charged particles of the soknown cosmic corpuscular radiation. It will be obvious that the same principle can be applied in order to accelerate artificially charged particles. The most common technical example of a travelling magnetic field is a rotary field in the a i r gap of an induction motor. Now, using such rotary fields, we can arrange a number of them coaxially, like the consecutive bucket wheels of a turbo rotor (see Fig. 2 ) v1

~

I

-V

II

V-

m

-V

Fig. 2 Rotary field I may have a linear speed v to the left, rotary Beld 11 a speed v to the right, rotary field 111 again a speed v to the left, etc. A charged particle may enter tangentially the rotary field I with a speed v i which is apposite to the speed v of field I. Now by the Lorentz €ome due to field I, the direction o€ the speed of the particle may be reversed, s o that the particle leaves tangentially the field I with a speed v -I- 2 v entering field 11tangentially with the same speed. Then if by in1 fluence of the field II the direction of the speed of the particle is reversed again, it will leave tangentially the Beld 11with a speed v + 4 vl. Consecutively, being again reversed in direction by the field ID,it will leave the rotaiy field m with a speed v + 6 vl, etc. Now the Lorentz force e ( x N ) will reverse its direction, when the direction of is reversed. Hence it will be obvious that the particle must enter the field I at the right moment in order to attain that the consecutive accelerations by the rotary fields really occur as indicated above. Therefore a synchronized pulsating supply of the particles must be applied. Furthermore, the Lorentz force e ( v x H ) will reverse its direction, when the sign of the charge is reversed. Hence charged particles of different sign will be deflected in mutually opposite way by the Lorentz force. Thus if we like to use an initial plasma jet in stead of a jet of entering charged particles OP the same sign, we can apply an arrangement as indicated in Fig. 3.

III'

V V

10

)

11'

V

II

v

m

Fig. 3

7

Co-axially, on both sides of the rotary field I, rotary fields II, IïI, respectively 11', KC' are arranged, two consecutive fields again rotating in opposite sense. The plasma jet may enter again tangentially in the central plane of field I with speed vl, opposite to the linear speed v of field I. The particles of positive charge will then, after having left field I, pass the fields IT, m, etc. and the negative particles the fields II', III', etc. Also in this case a synchronized pulsating supply will be necessary, which can be reached by applying a travelling magnetic fielá ("magnetic pistonff)in order to generate the pulsating plasma jet. In this way we obtain an exhaust jet of positive particles and an exhaust jet of negative particles. Of course in the design a difference of mass of the positive and negative particles must be taken into account. Applying an arrangement as sketched above, a propulsion system for an electric space ship can be built. The exhaust speeds which can be realized in this way will be very large, so that a very good mass ratio will be attained. On the other hand, the magnitude of the thrust which can be obtained in this way will be small, but sufficient for increasing in a larger time lapse the speed of a vehicle in free space to practically any required value. 1

I

DE ASTRONOMISCHE KUNSTMAAN QAO (Orbiting Astronomical Observatory) door G. J. A. Arink INLEIDING. Het opvallende verschil tussen de foto's op de vorige pagina - de bovenste is genomen in geel licht, de onderste in ultraviolet - van dezelfde sterrenassociatie in Sagittarius (M 8) illustreert enigermate het grote belang van waarnemingen in ultraviolet buiten de aardse atmosfeer die uitgevoerd kunnen worden I,iet het sterrekundig observatorium OAO. De afgebeelde foto's zijn genomen vanaf het aardoppervlak. Door de aardse atmosfeer wordt echter het grootste deel van de ultraviolette straling geabsorbeerd, doordat zij de dampkringatomen z. g. aanslaat. De energie-rijkste straling, dus met korte golflengte, komt van jonge, hete sterren. Bijvoorbeeld een ster met een temperatuur van 5000 graden Kelvin zendt voornamelijk het zichtbare licht uit (7000 tot 4000 Angström; 1 Angström = 10-8 cm. ). Maar bij een stertemperatuur van 25000 graden Kelvin is de golflengte ongeveer 2000 Angström. Het ultraviolet gebied strekt zich uit van 4000 tot 200 Angström. Daarboven komt het zichtbare spektrum, eronder de zachte röntgenstraling. Bij ongeveer 3000 Angström veroorzaakt de ozonlaag op ca. 60 kon. hoogte een banden-absorptie. Hierop sluit aan de absorptie door molekulaire, en beneden 1000 Angstöm door atomaire, zuurstof en stikstof. Goede waarnemingen kunnen pas plaatsvinden boven een hoogte van 1000 tot 300 krn. Voor een satelliet zijn waarnemingen mogelijk in alle golflengten, behalve bij 1215 Angström door de Lyman alpha absorptie en van 912 tot ongeveer 100 Angström door het Lyman kontinuum ten gevolge van de aanwezigheid van interplanetaire respektievelij k interstellaire waterstof. De QAQ is een nauwkeurig gestabiliseerde, 1500 1%. wegende, kunstmaan die in een praktisch cirkelvormige baan op 800 km, boven de aarde gebracht zal worden. Het eerste observatorium zal eind 1963 van Cape Canaveral gestart worden met een Atlas Agena B raket. Het tijdschema van het QAQ programma is alsvolgt: december 1960 : opdracht verstrekt tot het bouwen van de satelliet. maart 1962 : begin van de beproeving van het prototype. juli en oktober 1963 : leverdata van de eerste OAO's aan het Goddard Space Flight Center. De OAQ bestaat uit 2 hoofdgedeelten t. w. de satellietkonstruktie die door de Grumman Aircraft Engineering Corporation voor het NASA Goddard SFC en een instrumentenpakket voor de uit te voeren waarnemingen. lijke uitrusting, die voor iedere QAQ verschillend is, zal door v sterrekundigen aan de NASA geleverd worden. Deze uitvoering heeft het voordeel dat voor de waarnemingen gebruik gemaakt wordt van een gestandaardiseerde satelliet die met geringe wijzigingen voor de verschillende taken gebruilil Iran worden, waardoor: a. de betrouwbaarheid van het observatorium in hoge mate vergroot b. de efficiency verhoogd ~ r d door t gebruik te maken van weinig, s personeel voor de gio e. de kosten van het ontwi.I&elen van de satelliet verdeel worden over een groot aantal OAO's. achthoekige aluminium konstruktie van de satelliet heeft een holle kern, waarin instrumenten onderge racht worden. De panelen mei zonnecellen voor de energieziening zijn gedure de start tegen de sztelliet gevouwen en ~ o i d e n na het e van de brandtijd v uitgeklapt. N a het aischeiden van de Agena B komt het stabilisatie-systeem in werking, dat o. a, zon- en sterrenopspoor gyroscopen, een t. v. sysieem en magneetveldmeters bevat. 13

Om de kunstmaan te stabiliseren en te richten wordt gebruik gemaakt van een systeem met straalbuizen, grote en kleine vliegwielen voor grof en fijn regeling en een aantal magneetspoelen. E r zijn 4 zenders voor plaatsbepaling, kommandering en telemetrie. Geprogrammeerde gegevens zullen naar het observatorium gezonden worden door speciaal uitgeruste Minitrack-stations en zij worden samengesteld door het centrale bedieningsstation op het Goddard SFC. Dezelfde grondstations zullen de door de QAO uitgezonden gegevens ontvangen en doorzenden. De instrumenten en de gegevensverwerkende apparatuur in de satelliet vergemakkelijken het verzamelen van de gegevens. De satelliet bevat een eenheid voor het bewaren van gegevens met een kapaciteit van 100.000 bitsCeenheden)voor de tijd dat hij buiten bereik Is van de grondstations. HOOFDAFMETINGEN. Totale lengte met uitgeklapte zonneschermen A = 217,25" = 5,5 m. lengte satellietkonstruktie €3 = 11611= 3 m. diameter instrument enpakket C = 40" = 1 m. maximale breedte met uitgeklapte panelen D = 194,5" = 5 m. afstand tussen 2 zijvlakken E = 80" = 2 m. gewicht 1500 kg., inklusief 450 kg. inst rumenten. De eerste OAO zal 2 experimenten uitvoeren, dus aan boven en onderzijde is een opening met zomeschermen. Volgende toestellen zijn slechts uitgerust voor één soort waarnemingen, zodat hier slechts één opening aanwezig is.

14

Daar voor een goede instelling van de sterrekundige apparatuur het vermijden van temperatuurvariaties van het grootste belang is, heeft men de buitenwand van de satelliet thermisch geisoleerd van de overige konstruktie. De ruimte voor de waarnemingsapparatuur is ook apart afgeschermd. E r wordt in de satelliet een passieve gascirculatie toegepast. Men streeft naar een betrouwbaarheid voor de gehele satelliet van 70% en de geschatte levensduur is l jaar. WAARNEMINGSAPPARATUUR. De eerste OAO's zullen gebruikt worden voor waarnemingen in u. v. aan sterren. Onderstaande tekening van het instrumentenpakket van de eerste OAO toont de uitrusting voor het z. g. Smithsonian en het Wisconsin experiment.

De instrumenten voor het eerstgenoemde experiment worden geleverd door Di-. Whipple van het Smithsonian Astrophysical Observatory en dienen voor het in kaart brengen van de gehele hemel in u. v. tot een golflengte van 1100 Angström. Verder is het de bedoeling de helderheid te bepalen van tenminste 200.000 hete sterren. Hiervoor wordt een soort t. v. kamera gebruikt. Volgens een voorlopig plan zullen de waarnemingen in digitale vorm en onmiddellijk naar de aarde gezonden worden. Vandaar dat deze waarnemingen alleen uitgevoerd zullen worden gedurende de tijd dat een direct radiokonlakb met de grondstations mogelijk is. t andere experiment dat met de eerste QAQ uitgevoerd zal worden staat onder r. Code van de universiteit van Wisconsin. De waarnemingen dienen voor het bepalen van de verdeling van de sterlicht-energie in het spektrumgebied van 3000 tot 800 Angström en voor het meten van de intensiteiten van emissielijnen van diffuse nevels in hetzelfde gebied, 15

lengbe van 110 inc Tevens kan elder worden. Gemidd

als deze hoek 30 graden is zijn zij volledig gesloten, SWAPATION CLAMP ILINXED WITH EXPLJSIvE BOLTS1

SOLAR CELL ARRAYS 14)

door ~ ~ ~ ~ e r a ~ u u ~ swerd ~ v lverkregen. o e ~ e n 16

De meeste onderdelen zijn van aluminium. terwijl titanium gebruikt is om belangrijke onderdelen te monteren. Nevenstaande foto toont de belangrijkste details van de konstruktie. Onderstaande foto toont een model op ware grootte van een sektie die een derde van de achthoek vormt en dat voor beproevingsdoeleinden gebruikt zal worden.

Na de scheiding va4 de startraket, ongeveer 55 min. na de start, worden de gyroscopen, zon-opspoorders en straalbuizen gebruikt om eventuele slingeringen te dempen en de optische as van de satelliet naar de zon te richten met een nauwkeurigheid van tenminste kO,25 graden. Aan het observatorium wordt daarna een rotatie van ongeveer O, 2 graad per sec. van de straalbuizen. Gedurende deze periode geven de steropr tevoren onder een bepaalde geprogrammeerde hoek met de aar elke opspoorder richtster zien. A l s deze stand ge

ama wordt een ruwe instell

17

Bovenstaande foto geeft een beeld van de plaatsing van de diverse onderdelen in de satelliet. DE GEGEVENS-VERWERKENDE APPARATUUR VAN DE SATELLIET.

I

STABILlïATION

1

COMMAND SPACECRAFT TO POINT AT TARGET STAR

-

6 CONTROL SUBSYSTEM

COMMAND EXPERIMENT TO RECORD DATA

____f

EXPERIMENTERS DATA HANDLING EQUIPMENT

1 DATA STORAGE

t

COMMAND UNITS

a

DATA PROGRAMMER

I

TRANSMIlTERS

SPACECRAFT DATA HANDLING EQUIPMENT

COMMAND RECORDING OF STATUS DATA

1

RKEIVER

SPACECRAFT INSTRUMENTATION

SYSTEM CLOCK b TIME COMPARATOR

-----i

-'a

SYCHRONIZATION TIMING OF ALL EQUIPMENT

i-.;? BAND

Een belangrijk kenmerk van de OAO is zijn vermogen om een groot aantal verschillende bevelen uit ie voeren. Naast kommando's betreffende de te verrichten waarnemingen, moeten aan de satelliet een groot aantal bevelen gestuurd worden bijvoorbeeld voor het verdraaien, stilzetten en stabiliseren van het observatorium en het aan en uit schakelen van zenders, t. v. kamera etc. De bevelen welke van de grbndstations worden ontvangen moeten worden gedekodeerd en aan het betreffende apparaat worden medegedeeld. Bevelen welke pas na enige tijd moeten worden uitgevoerd, worden tijdelijk bewaard in de "command storage unit". Waarbij een ingebouwde klok het vrijgeven van de bevelen regelt. Een uitgebreide apparatuur is aanwezig voor het regelen van temperatuur, spanning, druk enz. De gegevens van deze instrumenten worden periodiek opgenomen en aan de grondstations gezonden om inlichtingen te verschaffen over de werking van de instrumenten. De gegevens van de waarnemingen en over de satelliet worden bewaard in een magiieetkerngeheugen met een kapaciteit van 100.000 bits. Een. z. g. "data programmer" zorgt voor synchronisatie bij het verzenden van bewaarde gegevens. De "experimenters data handling equipment" zet alle waarnemingsresultaten om in z. g. Pulse Code Modulation (PCM) en voert ze toe aan de verschillende zenders. Een overeenkomstige apparahur behandelt de gegevens over de werking van de satelliet op dezelfde wijze. In de grondstations worden deze gegevens op de band opgenomen voor latere analyse door de leider van de waarnemingen.

TO DATA

FROM DATA PROCESSING

foto men links de vier radiover met de , frekwentie ongeveer 14S, d re ontvangen van bevelen voor de bediening van de kunstmaan en de waainemmgsapparatuur. b. Radio tracking beacons, liebventie 136,440 MHz. doel : plaatsbepaling. c. Narrow band telemetry, frekwentie 136,20 MIIz. doel: het veizenden van gegevens in digitale vorm met een snelheid van 1000 bits per sec. d. Wide band telemetry, irebventie 400,550 MHz. doel: het verzenden van gegevens in
I I

I I

I I I

I

"A" CELLS

cellen en de zonrichting niet gro ter is dan 3 3 , 7 5 graden. De batterijen zijn gedimensioneerd SOLAR CELL ~ R I E ~ T A T ! ~ NVARIOUS -~r

,//I

"A" CELL

ING "

CELLS

MONTAGE EN

projekt vereist een aantal speciale montage en beproevingseenheden en transportvoorzieningen. Om lekkage van de kunstmaan t e voorkomen, waardoor de gascirculatie en de temperatuurregeling teniet gedaan 20

zou worden, moet de montage geschieden in een zeer schone omgeving en moet het transport naar het Goddard SFC en Cape Canaveral plaatsvinden in een ruimte met air-conditioning. Ei- zijn 3 soorten eleldronische testapparatuur: 1. Unit Check-out Equipment (UCE), voor het testen van ieder uitrustingstuk apart. 2. Fixed Systems Test Equipment (FSTE), voor het testen van liomplete OAO's. Met deze uitrusting is het mogelijk om de kunstmaan alle taken te laten uitvoeren die hij ook in een baan om de aarde moet verrichten. De FSTE zal gebruild worden bij 30 daagse thermische vakuumproeven; in de stabilisatie en bedieningssimulator die bij de mechanische beproeving gebruikt wordt, en tenslotte zal h i j gebruilct worden bij een 90 dagen durende beproeving. 3. Mobile Systems Check-out Equipment (MSCE) waarvan e r 2 aan de NASA geleverd zullen worden. Elke MSCE is ingebouwd in een oplegger en hiermee is het mogelijk liomplete OAO's te testen. Gedurende de start staat de oplegger verschillende kilometers van de lanceerinrichting opgesteld waarbij radiokontald onderhouden wordt met de kunstmaan.

Het centrale bedieningsstation dat gevestigd is op het Goddard SFC te Greenbelt, Maryland USA werkt nauw samen met de andere stations respeldievelijk in Blossom Point (Maryland), Quito (Equador) en Santiago (Chili). Op het Goddard SFC worden de opdrachten van de leider van de waarnemingen omgezet in bevelen voor satelliet en waarnemingsapparatuur. Echter, voordat de bevelen naar de OAO worden gestuurd, worden zij eerst gekontroleerd met een simulator Deze bestaat in hoofdzaak uit een IBM 7090 computer welke de reaktie van de satelliet op de bevelen en de eindtoestand van de OAO bepaalt. De aldus gekontroleerde bevelen worden aan het observatorium gezonden door het gunstigst gelegen grondstation. De eerste keer dat de kunstmaan daarna weer in het bereik van een station komt wordt een aantal gegevens van de satelliet opgenomen en vergeleken met de vooraf berekende waarden. A l s de ontvangen gegevens hierbij niet juist blijken te zijn, wordt een nieuwe serie bevelen aan de OAO gestuurd. Uit het bijgevoegde schema blijkt dat een direkte verbinding tussen Goddard en de OAO mogelijk is via de Iiortegolf verbinding met Blossom Point. Voor dit artikel werd gebruik gemaakt van d; OAO brochure welke door de Giwmman Aircraft Engineerkg Corporation werd samengesteld voor het NASA Gocldard SFC.

COMM~rCATIEIN DE W E ~ E L D ~ U ~ T E door J.. Nuis

I. I N L E I D I N G . Van QBnster, n. 1. onze zon, is bekend, dat deze planeten heeft. Tot voor kort be schouwde men dit als een uitzonderlijke toestand en was men e r van overtuigd, dat vrijwel geen ster van de onvoorsteibaar velen, die aanwezig verondersteld werden in het voor ons zichtbare deel van het heelal, planeten had. De theorieën, die dit verklaarbaar moesten maken, komen e i op neer, dat een ster de zon, eventueel gezien als een component van een dubbelster, op zo'n korte afstand passeert, dat zich materie losmaakt uit de zon en eventueel uit de passerende ster en uit de tweede component van de dubbelster. Uit die materie ontstaan dan de planeten. De kans, dat twee sterren elkaar zo dichtbij passeren, dat het bovenvermelde kan plaatsvinden, is wel zeer gering, evenzo dus de kans, dat een ster planeten heeft. De inzichten hebben zich echter gewijzigd en thans voelt men veel voor de theorie van Kuiper (1949), welke de vorming van planetenstelsels als een normaal verschijnsel ziet. De sterren zouden worden gevormd uit interstellair stof en gas ten gevolge van zwaartekrachtsaantrekking. Materiaal, dat daarbij achterblijft, vormt de planeten. De zon roteelt relatief langzaam, hetgeen, volgens Struve, te wijten is aan het feit, dat de zon rotatie-energie kwijtraakt aan zijn planeten. Langzame rotatie van sterren wijst dus op aanwezigheid van een planetenstelsel. Struve schat dat van de 100 miljard sterren, die ons melkwegstelsel bevat, e r 1 0 miljard een planetenstelsel hebben, hetgeen toch een aantal planeten alleen al in ons melkwegstelsel in de orde van gro iljard doet veronderstellen. De schattingen van hei aantal sterren in else1 en van het aantal melkwegstelsels in het thans bekende deel v de orde van grootte van 1 miljard) leiden tot de veronderstelling, derd miljoen biljoen (ofwel een 1 met twintig nullen) sterren zijn in het universum. Spectroscopische steekproeven geven aanwijzingen, d 0% van alle sterren met betrekking tot de grootte, helderheid en chemische samenstelling in wezen identiek is aan onze zon. Het is niet aannemelijk, dat e r op, zeg 50 miljoen biljoen planeten (het geschatte aantal melkwegstelsels maal het geschatte aantal planeten in ons melhwegstelsel) leven zal voorkomen. De "open haard"-theorie van Huang zegt hierover het volgende. Hetere sterren kunnen veel planeten verwarmen, maar verbruiken hun energie voordat het planetaire leven een kans krijgt te starten. Koudere sterren brengen niet genoeg energie op om een planetenzone te verwarmen. In aanmerkingivoor planeten met kans op leven komen slechts sterren met temperaturen, die in de orde van grootte liggen van die van onze zon. Deze theorie, toegepast op sterren in onze onmiddellijke omgeving, doet in aanmerking komen Epsilon Eridiani (op 10,s lichtjaren) en Tau Ceti (op 11, 8 lichtjaren). De voorlopige resultaten van biochemische onderzoekingen, o. a. met behulp van meteorieten, wijzen op de mogelijkheid, dat het aardse leven niet uniek is en dat evolutionnaire processen, welke zich op aarde ontplooien, zich ook elders voordoen. Nu de wetenschap tot de overtuiging geraakt, dat het zeer wel mogelijk is, dat e r zich elders in het Iieelal levende wezens bevinden en de electronica zich zo snel ontwikkelt, dat zij de vereiste middelen kan leveren, ligt het voor de hand, dat men contact probeert t e krijgen met die levende wezens. II.

PROJECT OZMA.

in april 1960 is men, onder leiding van Drake en Waltman, begonnen de naaste omgeving van de sterren Epsilon Eridiani en Tau Ceti af te luisteren met een radio22

telescoop, van 85 voet diameter, van de National Radio Astronomy Observatory te Green Bank (West Virginia). Daarbij richt men afwisselend op de ster zelf en op zijn omgeving, waardoor men de achtergrondruis elimineert. De kans, dat men van de planeten van deze sterren, zo zij die al hebben, een kunstmatig signaal ontvangt, is uitermate gering. Die planeten dienen bovendien levende wezens te hebben en reeds zo lang te bestaan (orde van grootte 5 miljard jaar), dat evolutionnaire processen de kans hebben gekregen deze levende wezens te maken tot redelijke wezens, die de beschikking hebben over zenders, sterk genoeg om de signalen de afstand van hun planeet tot de onze te laten overbruggen. Ook dient, daar wij slechts luisteren, een gericht sein juist naar ons zonnestelsel gestuurd te worden. De golflengte, waarop dit sein uitgezonden moet worden, ligt nog al voor de hand: 2 1 em, de golflengte van de wateïstofstraling in liet heelal. Ook als aan alle genoemde voorwaarden is voldaan, dan nog is de kans deze signalen gemist te heKIen, zeer en zeer groot. Tenslotte zijn wij pas 25 jaar in staat radiotelescopen te bouwen en pas enlrele jaren zijn wij geneigd ons oor te luisteren te leggen naar signalen van mogelijke, andere levende wezens. Signalen, die ons misschien al tijden en tijden geleden gepasseerd zijn! 111. O N T W E R P E N VOOR E E N KOSMISCHE T A A L . Na liet stadium van het passieve luisteren naar kunstmatige signalen uit het heelal zal het actieve tijdvak aanbreken, n. 1. dat van he* zenden van gerichte seinen naar zonnestelsels waar we leven mogen verwachten en mogelijk dat van het contact opnemen met levende wezens, waarvan wij signalen hebben opgevangen. Om eventuele bewoners van Mars en Venus attent te maken op leven op aarde, ontwierp Gauss, rond 1850, het plan om in de Siberische vl en een, een grote oppervlakte beslaande, rechthoekige driehoek van pijnbomen te planten, aan binnenen buitenzijde begrensd door korenvelden. Een ander plan was het maken van een prentenboek, met cijfers, tekens voor wiskundige operaties, plaatjes van voorwerpen en symbolen, betreldsing hebbend op ons leven en ons zonnestelsel, om bij een ontmoeting met wezens van andere planeten deze duidelijk te maken, waar zij zich bevinden o€ waar de aardse reizigers vandaan komen. Een poging om contacten te leggen met bewoners van andere planeten, welke gebruik maakt van de mogelijkheden, gegeven door de huidige stand van de techniek, is die van Prof. Dr. H. Freudenthal uit Utrecht, beschreven in zijn "Lincos, Design o€ a Language €or Cosmic Intercourse". Na een inleiding van taalkundige strekking volgt een uitgebreide uitwerking van het ontwerp. Lincos moet onderwezen worden aan de ontvanger. In de vorm van radiosignalen worden allerlei begrippen overgeseind. In het boek wordt een mogelijk programma van teksten aangegeven. Elk van de teksten dient bij uitvoering aangevuld te worden, tot men vindt, dat de ontvanger de in de voorbeelden uitgedrukte bedoeling Irm ' generaliseren. In het eerste stadium kan men nog niets definiëren; dat Iran pas veel latei, als de ontvanger genoeg aardse begrippen tot zijn beschikking heeft. Zo kan b. v. het natuurlijke getal n aangegeven worden door n korte radiosignalen, gescheiden door korte en gelijke intervallen. Een mogelijkheid om dit Lincosgetal voor ons op papier te zetten is een groep van n punten. Hoe wij echter OP papier willen zetten is onbelangrijk, daar het uiteindelijk at OM de overdracht van taal van de ene naar de andere planeet. Om het teken (groter dan) over te dragen, zou men b. v. kunnen seinen: . /. . . /, enz., net zo lang tot men vermoedt, . /. . . . /. dat de ontvanger het wel zal begrepen hebben. In deze vo eelden staat I' ) alleen maar als een schrijfwijze voor een radiosignaal, dat in de Lincos-taal "groter dan" betekent.

.. . . > . .

.. >

...

. . . > . ..

23

e schuine.slreep geeft een pauze a de ontvanger raden moet, wat ee schappen slechts bén onbekend s zou b. v. op deze wijze kunnen geschieden:

. .+. =. +. .

..+...=...+.. ..+....=.e..+..

.

+a=a+.

o

Deze boodschap moet herhaald worden met andere variabelen dan a. Een voorbeeld als a+. =. +a

. . a+. . .=. ..+a a+. =. +a

a+b=b+a kan gebruikt worden om de commutatieve wet voor de optelling voor de natuurlijke getallen bekend te maken. Na invoering van rationale en reële getallen kan men dit voorbeeld herhalen en uitbreiden met voorbeelden met rationale en reële getallen, om te laten zien dat deze wet ook dan nog geldt. Op deze wijze langzaam opbouwend kan men allerlei mathematische begrippen en stellingen overdragen. Freudenthal geeft daarvan zeer vele voorbeelden in Lincos, zoals hij dat ook doet voor onderwerpen als tijd, ruimte, beweging, massa en gedrag. IV. B E S L U I T . Om tot een enigermate zinvol contact te komen dienen zeer zware voorwaarden vervuld te worden. Enige daarvan noemden wij eerder. Voor het zo ver is, zullen vele duizenden jaren verlopen'zijn. Misschien is e r dan wel zo iets ontstaan als een supra-individueel wereldbewustzijn, dat gebruikt kan worden om contact op te nemen met bewoners van ahdere planeten. Thans reeds ontstaat toch al de neiging om in termen van gemeenschappen te gaan denken. Terwijl het tevens zo is dat een individu in een menigte niet meer geheel zichzeH is en collectief gaat handelen en denken. Een contact op deze wijze eist dat de geestelijke ontwikkeling op beide planeten zich in ongeveer hetzelfde stadium bevindt. Het is dus wel denkbaar dat er communicatie in de wereldruimte zal plaatsvinden, maar of het ooit in de practijk zal geschieden is een geheel andere zaak. In dit verband is het interessant een opmerking van Prof. Dr. G. v. d. Bergh te memoreren, die zegt dat als de Schepper het heelal zo had willen scheppen, dat de verschillende levenseenheden geen contact met elkaar zouden krijgen, dat Hij het dan had moeten scheppen, zoals het heelal nu is. LITERATUUROPGAVE. Br. Ernst en Tj. E. de Vries, W. P. Atlas van het heelal, Elsevier (b.v. bij llzonnestelsel", voor overzicht ontstaanstheorieën planeten). Tj. E. de Vries, Het Heelal, Elsevierpocket E l l . Newsweek, 22 Febr. 1960, artikel "Life out there?" 24

Time, 18 April 1960, artikel "Project Ozma". Elseviers Weekblad, 23 dec. 1961, artikel "Gedragsregels en de kosmos". Fawcett Book 166, The Mystery of other Worlds revealed. Prof. Dr. H. Freudenthal, Lincos, Design of a Language for Cosmic Intercourse, North-Holland Publishing Company, Amsterdam, 1960. Pierre Teilhard de Chardin, Het verschijnsel mens, Aula 35.

* * * * COMMTJ'NICATIE-SATELLIETEN. EEN OVERZICHT VAN DE VERSCHILLENDE PROJEKTEN, door G. J. A. Arinli. INLEIDING. Onder een communicatie-satelliet moet worden verstaan, een kunstmaan die gelanceerd wordt met het speciale doel een mogelijkheid te scheppen om radiografisch signalen over te brengen. De naam is gekozen in aansluiting aan de amerikaanse benaming 'kommunication satellite". Een andere, eveneens veel gebruikte aanduiding is : verbindingssatelliet. Bij dit type kunstmanen moet onderscheid gemaakt worden tussen aldieve en passieve. Eerstgenoemde kunnen de door hen ontvangen berichten bewaren en op kommando naar de aarde terugzenden. Terwijl de laatste als zodanig slechts een reflektor vormen die de uitgezonden signalen onversterkt naar de aarde terugkaatst. De projekten die reeds voltooid zijn of zich nog in ontwikkeling bevinden zijn: PASSIE F : Echo; Is-werelds eerste ballonsatelliet Echo 1welke een overvloedige hoeveelheid gegevens verschaft heeft over de omstandigheden buiten de dampkring en die gebruikt is bij zeer veel communicatie-experimenten, zal in 1962 gevolgd worden door Echo 2, waarvan de eerste start op 15 januari mislukte. Reboud; volgens dit projekt zal in 1963 een drietal ballons met één raket gestart worden. in een later stadium (1964) is zelfs de start van 6 ballons in eens gepland. I

AKTIEF: Score; het eerste communicatie-experiment der V. S. waarbij de apparatuur zich bevond in een Atlas raket die een satellietbaan bereikte. eerste volledig als relais-station uitgeruste kunstmaan. Advent; militair projekt voor een stelsel van 3 kunstmanen op een 24 u u rs in ontwikkeling is. De eerste lancering van de ca. 500 kg. maan zal eind 1962 plaatsvinden met een Atlas Centaur raket.

Telstar; deze satelliet die ook in 1962 gestart zal worden, wordt geconstrueerd en gefinancierd door enige Amerikaanse firma's, waarvan de belangraph Co. t ? de NASA-installaties in Cape

25

Syncom: deze 15 kg. wegende satelliet, zal in een 24-uurs baan gebracht worden. Net is evenals Relay, een NASA-project. In deze aflevering zullen alleen, de tot heden uitgevoerde projecten besproken worden, n. 1. Echo I; Courier 1 B. , en Score.

GEGEVENS VAN REEDS UITGEVOERDE LANCERINGEN: start datum startplaats ontwildceling van de satelliet

ECHO 1 12. 8. '60 Cape Canaveral NASA Langley Researcl Center en de 6. T. Schjeldahl Co.

startraket (aantal trappen)

Thor Delta (3)

gewicht in satellietbaan(@) specificatie (1%)

109, 8 ballon 62 gasvulling 14.% instrumenten O , 63 bol, diameter 30,5

afmetingen (m) dd. baangegevens : spogeum (km) perigeum (km) hoekmet de equator (grd) omlooptijd (min. ) rotatie van de satelliet om zijn a s (omw. /min. zendïrekwentie (vermogen)

geschatte levensduur einde levensduur na

SCORE 18.12. '58 Cape Canaveral U. S. Army Signa Research and Development Laboratory en de Radio Corporation of America Atlas C (2)

.

396 8 instrum. 68

COURIER 1 B 4. 10. '60 Cape Canaveral U. S. Army Signal Research and Development Laboratory en de Philco Corporation. Thor Able Star (2) 227 instrum. 136

diam. 3,05 lengte 25,9

bol, diam. 1,3

1482 177 32,3 101,46 1

1060 807 28, 3 107 40

2 zenders 107,94 MHz (5 mW) plaatsbepaling

132,435 MHz (8 mW) 132,905 MHz (8 mW) 107,94 MHz (10 mW) 107,97 MHz (10 mW)

2 zenders

1 jaar

35 dagen 34 dagen

23. 8.'60 1690 1520 47,24 118,23

-

4. 10. '60 1877 1315 47,24 118,lO

-

-

1700-2300 MHz (5-8 mW) voor radioverkeer 107,94 MHz (150 mW) voor plaatsbep. 135 MHz (50 mW) kommandoontvanger 200 jaar

-

KORTE BESPREKING VAN DEZE KUNSTMANEN.

E C H O 1. Het doel van deze eerste lancering was voornamelijk het beproeven van de ballon in een satellietbaan en het uitvoeren van communicatie-experimenten. De ballon heeft in opgeblazen toestand een diameter van 30,5 meter. 26

Foto i. De houder met de Echo 1ballon gemonteerd boven op de Thor Delta-raket, zonder de neuskap. Direct onder de houder bevindt zich bovenaan de derde trap een zender met antennes. De houder is met explosieve bouten aan de derde trap bevestigd. Daaronder de vaste brandstof motor van de derde trap, die met een overgangsstuk bevestigd is aan de tweede trap. Langs de rand daarvan is een aantal raketjes aangebracht welke dienen om hem na de scheiding een rotatie te geven. Boven in de tweede trap bevinden zich telemetrie-zenders waarvan de zwarte uitsteeksels de antennes zijn. Het omhulsel bestaat uit O , 0127 mm. dik mylar (polyester) folie, waarop aan weerszijden een O , 002 mm. dikke laag aluminium is opgedampt. De ballon is samengesteld uit 82 stroken van dit materiaal, die als het ware vanpool lopen en aan elkaar zijn vastgelijmd. De ballon weegt 62 kg. Aan de equator van de bol bevinden zich op twee diametraal tegenover elkaar gelegen plaatsen 2 plaatsbepalingszenders en telkens 70 zonnecellen plus 5 Ni-Cd batterijen. De zenders wegen per stuk bijna 300 gram, Bij de start was de ballon opgevouwen in een bolvormige magnesium houder, diameter O , 67 meter, gewicht 11 kg. Na het bereiken van de omloopbaan werd de houder door explosieve bouten in twee helften gedeeld. De ballon wordt opgeblazen dooi de lucht die zich e r in opgevouwen toestand nog in bevindt, maar vooral dooi het verdampen van 5 kg. benzoë-zuur en 9 kg. anthrachinon. De inwendige druk daardoor bedraagt 3. 10T6ato., hetgeen voldoende is om de ballon zijn volledige bolvorm te geven. In het omhulsel zullen echter in korte tijd gaten worden geslagen door meteorieten. Het gasverlies wordt aangevuld door de langzame verdamping vCmhet anthrachinon.

27

I

is de temperatuur van de ballon 115 graden Celsius. Komt hij daarop in de schaduw van de aarde dan daalt de temperatuur in een paar minuten tot -62 Ip1 het zonlicht

graden Celsius, waarbij de anthrachinbn gedeeltelijk weer vast wordt. Door de temperatuursvariaties komen er weer vouwen in het omhulsel die e r de oorzaak van zijn dat de ballon gedeeltelijk inzakt waardoor de helderheid varieert tussen de sterklassen O, 4 en 1. De ballon is 98% reflectief voor radiosignalen tot 20.000 MHz. Het werkzaam oppervlak voor een gerichte radiobudel heeft een diameter van ongeveer 30 em. , hetgeen een grote nauwkeurigheid vereist. De eerste proefneming werd reeds tijdegs de eerste omloop uitgevoerd. Het betrof één-richtingsverkeer tussen een station in Goldstone, California, uitgerust met 2 stuks 25, 8 m paraboolantennes, en Holmdel in New Jersey, waar een 18 m paraboolantenne en een trechtervormige antenne aanwezig zijn. Hierbij werd een boodschap van president Eisenhouwer overgebracht. Het tijdstip viel samen met een zonneuitbarsting, waardoor het normale kortegolfverkeer zeer gestoord werd. De proef met de Echo verliep succesvol. De proeven kunnen telkens gedurende ca. 10 min. plaatsvinden, zolang de satelliet boven de horizon staat. Kort na de eerste proef werd via Echo 1 een twee-richtingstelefoongesprekgehouden tussen het Jet Propulsion Laboratory te Goldstom en het Bell Telephone Laboratory in Holmdel. 28

i: 8

i

Op 18 augustus 1960 werd een bericht overgezonden naar een station bij Parijs.

foto overgesein Texas. Op 22 a Jodrell Bank in ciale expres post. In de met Echo 1 uitgevoerd werd met Echo 1vo hiervoor op een hoo die men in 1956 nog blijkt ook de grote i gelang de ~ c a n dten wordt. Eind 1960 wa

-

oto 3

oration te Richardson, van Holmdel naar met het Post. atie over de Atlantische Oceaan. Ook ten boven 650 Inn. Men vond i, i 10-18 g/cm3, een waarde de veranderingen in de baan waardoor de baan, naar g of sterker elliptisch lager gekomen, terwijl

Het materiaal van het omhulsel bestaat uit 3 lagen: een middenlaag van O , O09 mm dik mylar folie met aan weerszijden een laag van O, 005 mm dik aluminium. Up 14 0 0 ) voor hct ontwikkelen en februari 1961 werd door de NASA het kontract ( Company, welke ook Echo 1 fabriceren van deze ballon verstrekt aan de SC maalde. Het programma staat onder leiding v SA Langley Research Center. Daarna vond op 5 juni het opblazen van het eerste prototype plaats, waarbij de ballon gevuld werd met helium en lucht. Het materiaal van Echo 2 is 50 maal sterker dan dat van zijn voorganger en ook beter kreukherstellend, waardoor de vouwen van het inpakken vrijwel geheel vvrdwijnen. Hierdoor behoudt de satelliet ook na verlies van de gasvulling zijn bolvorm. Het werkzaam oppervlak bij het reflecteren is eveneens veel groter. De ballon weegt ongeveer 230 1%. Voor het handhaven van een goed thermisch evenwicht gedurende de tijd dat de ballon zich in het zonlicht bevindt, is de binnenzijde voorzien van een d m e laag zwarte verf, terwijl op de buitenzijde witte verfpunten zijn aangebracht. De witte verf helpt bij het weerkaatsen van het zonlicht en de zwarte verf zorgt voor een uniforme verdeling van de warmte binnen de ballon. Deze satelliet zal gelanceerd worden met een Thor Agena B raket in een baan op ongeveer 1100 Ian. hoogte. A l s de derde trap met de satelliet in zijn baan is gekomen, iliseerd. Hierna wordt de verbinding tussen de bolvormige houder wen ballon en de derde trap met explosieve bouten verbroken, waarna een aantal ingedrukte veren afgestoten wordt. ongeveer 120 meter van de derde trap gekomen is wordt hij door ading in twee helften gedeeld, en de ballon wordt opgeblazen. In opgeblazen toestand is de spannin in het omhulsel 280 kg/crn2, bij proeven op s dit 1250 kg/em Door deze spanning worden de vouwen geheel

%.

ral zal door middel van hoogtevluchten de afscheiding en het opblazen beproefd worden. De lancering in een satellietbaan zal plaatsvinden vanaf de Pacific Missile Range. SC OR E

. Signal Communication Orbit Delay Experirrient.

nt waarbij gebruik gemaakt werd van een Dit was het eerste co gehele Atlas raket minus de twee buitenste kunstmaan. Die in dit ge ormige constructie verbonden zijn, welke motoren met de pompen die door een na de start wordt afgeworpen. Vandaar het grote gewicht dat in een satellietbaan gebracht is, ten opzichte waarvan het gewicht aan instrumenten (68 kg, ) bijzonder klein te noemen is. De instrumenten werden ontwikkeld door de Radio Corporation of America (RCA) en liet U. S. Army Signal Research and Development Laboratory, Zij bestaan uit 2 gelijke, 16 kg. wegende, sets wellre een zend- en ontvanginstallatie met een bandopnemer bevatten relais die het zenden en ontvangen regelen, en een zender voor plaatsbepaling. De resterende 36 kg. wordt ingenomen door batterijen, spanningsregelaar, bed Het bekendste resultaat rengen van de kersttoespraak van president Eisenhouwer in l gelijktijdig over 7 kanalen gesprekken opnemen, beware uitzenden. COURIER 1 B. De gestarte Courier 1B satelliet is het prototype van de kunstmanen waarmede men een wereldomvattend communicatie-systeem wil opbouwen.

30

I

Foto 4. De Courier satelliet. Duidelijk zijn de 4 staafantennes en de vele zonnecellen te onderscheiden.

I

De Courier werd in een tijd van 3 jaar geheel ontworpen en gebouwd door Philco Western Development Laboratories in opdracht van het U. S. Army Signal Research and Development Laboratory dat onder leiding van de ARPA (Advanced Research Projects Agency van het U. S. Department of Defense) de plannen voor deze kunstmaan heeft uitgewerkt. De start van Courier 1 A was eerder, namelijk op 18 augustus 1960 mislukt. De capaciteit van de succesvol gelanceerde Courier 1 B is 74.500 woorden per minuut waartoe in totaal 5 bandopnemers dienen, 4 voor teletype signalen en l voor gesproken woord. De satelliet wordt bediend door 2 grondstations welke gevestigd zijn respectievelijk in het U. S. Army Signal Research and Development Laboratory Astro-Observation Center bij Fort Monmouth, New Jersey en in het U. S. Army Caribbean Signal Agencys Space Communications Center bij Ponce in Porto Rico. De periode gedurende welke de satelliet in het bereik van deze 2500 km. uit elkaar gelegen stations is varieert en bedraagt maximaal 15 minuten. De signalen worden in de vorm van een gecomprimeerde code, d. w. z. signalen met verkorte amplitude, uitgezonden, ontvangen en bewaard en in het ontvangstation teruggebracht in de oorspronkelijke vorm. Om de invloed van storingen op de radioverbinding, veroorzaakt door magnetische stormen en het drukke verkeer op de ultra-korte golf, zoveel mogelijk te elimineren werd een frequentie van ongeveer 2000 MHz gekozen met een bandbreedte van 50 kHz. Zoals uit foto 5 blijkt, is de instrumentatie uitgevoerd in de vorm van blokken. Daarbij is veelvuldig gebruik gemaakt van gedrukte bedradingen en van in totaal ongeveer 1300 transistors.

31

Foto 5. De epoxy fiberglas schalen welke de buitenzijde van de satelliet vormen worden gesteund door een frame van aluminium buizen, waaraan ook de bedrading voor de zonnecellen bevestigd wordt. Telkens zijn 84 zonnecellen verenigd tot een eenheid. E r zijn 228 van deze eenheden op het buitenoppervlak gemonteerd. Op de foto ziet men hoe de schalen gepast worden op een dummy buizenframe waartussen de in blokken verdeelde instrumenten geplaatst worden. Op de achtergrond ziet men hiervan een houten model.

32

Foto 6. De twee-traps Thor Able Star raket welke gebruikt werd voor het lanceren van de Courier 1 B. De 24 meter lange en 47,5 ton zware vloeibare stuwstofraket bestaat uit een gemodificeerde Thor, brandtijd 160 sec., en een Able Star als tweede trap. Deze werkt 285 sec. en wordt dan radiografisch uitgeschakeld. De raket vliegt zonder aandrijving verder totdat in het hoogste punt van zijn baan de motor nog eens 15 sec. wordt aangezet waardoor de nuttige last de cirkulaire snelheid bereikt. Ruim 60 % van het buitenoppervlak van de satellietbol wordt ingenomen door de 19152 zonnecellen. Z i j leveren een vermogen van 62 Watt waarmede ook de Ni-Cd batterijen gevoed worden. De instrumenten gebruiken konstant 10 W en bij vol bedrijf 225 W. Zie voor de konstruktie van de satelliet de. onderschriften bij de foto's.

33

De instrumenten zijn ondergebracht in 38 eenheden. De meeste apparaten hebben een vervanger welke bij een storing onmiddellijk ingeschakeld wordt. . het gehele systeem wordt gevoerd door het ando-dekoderingsapparaat dat alle binnenkomende signa kontroleert, fout mmando's weigert en juiste ook het terugzenden van de gedoorgeeft aan het betrefknde instrument. Zij kodeerde berichten. Het Courier programma is met deze s a d l i e t geeindigd. De ervaringen zullen gebruikt worden bij de Advent satelliet, waarvan er 3 in een 24 u u r s baan gebracht zullen worden, Ook de Telstar gelijkt in ~ o n s t ~ . u ~opzicht ief zeer veel op de Courier.

Hiermee zijn in het kol% deze drie typen de revue gepasseerd. Wij staan thans aan het begin van het n de opgedane ervaringen gebruikt zullen worden onrans-atlantische kabel s te ontlasten. Het direlde nut der andere om de het dagelijkse leven komt hier duidelijk naar voren. van het r-uimteNaar gegevens van:

Schjeldahl Company (Echo) Philco Corporation (Courier)

VERENIGINGSNIEUWS

N. V. R.

LEZING Dr. M. P. LANSBE-RG ansberg voor ons een lezing over ruimtevaartziekten. Dinsdag 30 januari hield Net speciale onderwerp dat hij behandelde was "Ruimteziel&e"; zijn lezing was een uitbreiding van wat hij ons in zijn artikel in ons vorig nummer heeft verteld. Hij kon nu daarbij tevens i j wat hij tijdens zijn laatste reis naar de V, S. aan gekregen dat ons inzicht in de medische problemen die met de ruimtev en kon verdiepen en onze belangstelling vergroten. Juist nadere uitleg en verdere bijzonderheden kwamen in de lezing zozeer tot Iiun recht dat de aanwezige idelijker kijk op de problemen konden krijgen. Wie belangstelling voor lemen heeft en niet aanwezig was heeft veel gemist! Om herhaling te vermij lden we in het volgende verslag alleen feiten en bijzonderheden die niet in het bewuste artikel staan; dit is dan ook geen chronologische weergave van de lezing. Uiteraard kunnen slechts enkele hoofdzaken vermeld worden. Hoewel van Russische zijde weinig bijzonderheden zijn vrijgegeven omtrent de gezondheidstoestand van hun ruimtevaarders, is het toch wel bekend geworden dat Titov na de derde of vierde rondgang om de aarde ziek werd; dit ging pas over nadat hij geslapen had. Dr. Lansberg schreef deze zielde niet toe aan de hoeveelheid radio-actieve straling die Titov ondergaan heeft: die kan daarvoor niet groot genoeg geweest zijn, al was die groter dan een mens op aarde onder normale omstandigheden ondergaat. De oorzaak zal vermoedelijk gelegen liebben in de tegenstrijdige gegevens, die T. tijdens zijn gewichtsloosheid gekregen heeft van zijn zintuigen en zijn evenwichtsorganen, en vooral ook van de beide delen van zijn evenwichtsorgaan, de ringvormige kanalen en de evenwichtssteentjes (otolieten). Men zie hiervoor het artilcel in onze tiende jaargang, afl. 4, blz. 126-130. Blijkbaar is de langdurige toestand van gewichtsloosheid met de oriëntatiemoeilijlcheden die 34

d

8

daaruit voortvloeien toch van groter invloed op de algemene gezoEdheidstoestand dan totdusver in het Westen werd aangenomen. Met spanning wordt dan ook uitgezien naar de ervaringen in dit opzicht van de eerste Amerikaanse ruimtevaarder om de aarde. Nieuw voor ons was, dat de oriëiitatiemoeilijleden nog niet algemeen worden toegeschreven aan tegenstrijdigheid in de berichtgeving van de verschillende organen of delen daarvan, al wint deze opvatting veld. Sommigen zoeken de oorzaak nog in de afwijkende informaties van één van de onderdelen van het evenwichtsorgaan. Medegedeeld werd, dat de otolieten hoofdzakelijk niet de versnellingen, maar de veranderingen van de versnellingen registreren. Uitvoerig werd ingegaan op andere vormen van bewegingsziekten, in verband met de ruimteziekte: de zeeziekte, de wagenziekte en de luchtziekte. Zeeziekte geeft minder kans QP beschadiging in het evenwichtsorgaan en daardoor vervorming van de signalen dan men zou denken; deze ziekte zal dus eerder aan een conflict tussen informaties door verschillende organen dan aan afwijking in é6n orgaan moeten worden toegeschreven. Ook het "kunstmatig gewicht", de middelpuntvliedende kracht die wordt opgewekt door het ruimteschip om een as te laten draaien was onderwerp van bespreking. Het bleek daarbij, dat het voordeel van het "gewicht" vermoedelijk niet zal opwegen tegen de nadelen bij de oriëntatie: aangetoond werd dat bij verschillende bewegingen die men in zo'n ruimteschip uitvoert ook tegenstrijdige berichtgeving in de organen zal optreden. In dit verband werd medegedeeld, dat in de V. S. een proef gedaan wordt met een kamer, die om een verticale as draait; de proefpersonen ondervinden de draaiing als hoogst onaangenaam als de hoeksnelheid de betrekkelijk geringe grootte heeft van 100 per seconde, en wennen eraan pas langzaam; na afloop duurt hun readaptatie op de begane grond ook weer zeer lang. Waar in het ruimtevaartuig het lamstmatig gewicht evenredig is met de afstand tot het rotatiecentrum en evenredig met het kwadraat van de hoeksnelheid zal die afstand wel zéér groot moeten zijn om tot een aanvaardbaar systeem te komen, waarbij de hoeksnelheid niet te groot en het kunstmatig gewicht niet te Idein is. Uit het groot aantal vragen dat na afloop van de lezing gesteld werd bleek duidelijk hoe zeer de spreker de aanwezigen had weten te boeien. Aan het begin van de vergadering herdacht de heer Le Grand, het overlijden van onze vice-voorzitter, Dr. J. J. Raimond Jr. Zijn woorden werden door de aanwezigen staande aangehoord, waarna een minuut stilte in acht werd genomen.

,

35

LEZING Dr. J. HOUTGAST. 22 februari j. 1. hield dr. Boutgast voor ons een lezing over "De stralingsgordels en het magnetisch veld van de aarde". Spreker begon met op te merken, dat de van-Allen-gordels een onderdeel vormen van het magnetisch veld van de aarde, en dat van Allen en zijn medewerkers de eersten zijn geweest clie hieraan onderzoekingen hebben gewijd, voornamelijk met behulp van Explorers. De bijzonderheden van het aardmagnetisch veld aan de oppervlakte van de aarde en in de onmiddellijke omgeving daarvan zijn reeds zeer lang onderzocht. Over de oorzaak waaraan het veld zijn ontstaan dankt heerst nog wel enige onzekerheid, maar vermoedelijk is deze gelegen in een langzame werveling van de "buitenste binnenkern" van de aarde, het gebied dat tussen 1400 en 3500 km van het middelpunt ligt, en dat vloeibaar moet zijn. Door die werveling ontstaat een elektrische stroom die het aardmagnetisch veld tot gevolg heeft. Dit veld kan met karakteriseren als het veld van een dipool op enkele honderden km van het middelpunt van de aarde. De veldsterkte is aan de aardoppervlakte gemiddeld O, 5 6 (hrsted); het is dus een zwak veld. Het vertoont talrijke onregelmatigheden, en is aan veranderingen onderhevig. Sommige van die veranderingen komen overeen met de veranderingen van het etmaal. Men gebruikt voor de waarnemingen zeer gevoelige magnetometers, die het aardmagnetisme direct absoluut meten. Bij de maan heeft men (met de Lunik 11op 50 Inn van de maan) geen magnetisch veld ontdekt; de apparatuur was gevoelig tot 10-3 8. Dit houdt wel verband met het feit dat de m,aan vermoedelijk geheel gestold is. Bij Mercurius verwacht men hetzelfde. Buiten de aarde lopen de magnetische krachtlijnen zoals verwacht werd voordat deze omgeving met satellieten werd onderzocht.

\

\ \

\

\

I I

f /

/

/

A l s een atoom zich beweegt in een magnetisch veld treedt e r een precessie op: het atoom tolt om een krachtlijn. De hoeksnelheid 1 ~ / wordt gegeven door = 2 TC i/ = e H, en deze grootheid is tot in 6 cijfers nauwkeurig bepaalbaar. In deze formule stelt V de frequentie voor; e is de elektrische lading, g een atoomkonstante (de verhouding van het magnetische en het mechanisch moment in' zekere eenheden); m is de massa, c de lichtsnelheid en H de sterkte van het magnetisch veld.

&

36

b

P

Dit tollen om de krachtlijn, waardoor de baan van het atoom van te voren vaststaat , ve roo r zaal& verscliillende verschijnselen. De fluittoontjes (whistlers) werden in de radio al tijdens de eerste wereldoorlog waargenomen. Z e beginnen hoog en zakken af tot laag. In 1953 heeft Storey deze verklaard: Als ergens op of bij de aarde in A ontladingen plaatsvinden, b. v. bij onweders, dan zullen de stoten zich langs de krachtlijn voortplanten tot het geconjugeerde punt B; aangezien de hogere frequenties groter snelheid hebben dan de lagere, hoort men een toon die in hoogte afneemt. Bij B worden de impulsen teruggekaatst langs de krachtlijn naar A, waar het tijdsverschil tussen hoge en lage tonen tweemaal zo groot geworden is. In A volgt weer terugkaatsing, enz. Is een onweerswolk 10 km boven de aarde, dan is een golflengte van 20 k m te verwachten; deze komt overeen met een frequentie van 15.000 Hz, die dus binnen de gehoorgrens ligt. Een moeilijkheid voor Storey's verklaring was, of er genoeg electronen aanwezig waren in de punten van de krachtlijn die een eind van de aarde verwijderd zijn, maar tegenwoordig weten we sinds de ontdekking van de van-Allen-gordels dat het noodzakelijke minimum van 500 electronen per cc daar bereikt wordt. Met het project Argus werden in 1958 proeven gedaan om de loop van protonen en electronen in het magnetisch veld vast te stellen. Op 27 en 30 augustus en op 6 september werden op 480 k m hoogte l<ernladingen tot ontploffing gebracht; in het magnetisch geconjugeerde punt B ontstond een intensief poollicht. Met behulp van raketten en satellieten werd de straling bij de betreffende krachtlijn gemeten; deze bleek inderdaad groter te zijn geworden, er1 toen (toevallig) op 4 september een magnetische. storm ontstond, bleken er deeltjes weggelekt te zijn uit de krachtbuis. Van de van-Allen-gordels blijkt de binnenste deeltjes te bevatten met een grote verscheidenheid aan energie: merendeels protonen en elektronen met een energie van enkele MeV tot 700 MeV. De andere van-Allen-gordel, de buitenste (de Russen zeggen evenwel nog een derde te hebben ontdekt), bevat deeltjes met energieën tòt 1 MeV. (M=millioen)) De binnenste gordel is nogal veranderlijk, de buitenste konstant in gedrag. (Men zie hiervoor liet Bulletin IGY (intern. geophys. year) no. 53, nov. 1961). De deeltjes, die in de gordels worden ingevangen, blijven daar, behoudens lekken, heen en weer lopen, in een schroefvormige beweging om een krachtlijn. Nun kinetische energie blijft daarbij konstant ( =&mv2), en dus hun totale snelheid. Waar het magnetisch veld sterker wordt, dus dichter bij de aarde, wordt hun snelheid loodrecht op de krachtlijn groter, ten koste van hun snelheid in de richting van de krachtlijn. Is deze laatste O geworden, clan zal een (kleine) storing de deeltjes in omgekeerde richting in een schroefvormige beweging langs de krachtlijn sturen, eerst met groter snelheid daar het veld zwakker wordt, daarna met kleiner snelheid tot het met het eerste omkeerpunt geconjugeerde punt, waarna het weer teruggaat. (Voor een meer wiskundige be handeling van dit soort problemen zie het artikel van Ir. Dr. Kooy in dit nummer). nu kosmische straling kan invangen en vasthou e bimenste gordel wor oor de ~ u i ~ e n s t ~ ~ e verlilaring van het bestaan van menste gordel is als volgt: misclie straling de aardatmosfeer vinden omzettingen plaats ioniseerde atomen aldaar, Daarbij en O. a. (vrij langzame) ne stoten, waarop het magnetisch veld geen vat heeft. Voorzover deze neutronen zich van de aarde verwijderen, zijn ze na enkele ininuten in of bij de b anger beslaan ze echter niet: ze vallen eleh%ronen, en deze wor

37

, die op 15 augustus 1961 werd gelanceerd, zijn instrumenten meegestuurd om, beter dan totdusver, de bepaalde energiegebieden te meten. Voor de kosmische straling, de van-Allen-protonen en de van- Allen-electronen heeft men namelijk aparte instrumenten moeten bouwen, maar dat kon pas toen men een &obaal overzicht had over de energiegebieden die bij ieder van de drie soorten stralingen speciaal optreden. Van het magnetisme van de planeten is maar weinig bekend. De fluctuaties van de radiostraling van Jupiter I m e n alleen langs een lange omweg gemeten worden. Bij Venus daarentegen kan het magnetisch veld in principe worden bestudeerd door de opslorping van de kosmische straling te meten als Venus tussen aarde en zon staat. Helaas echter is de uitstraling van de zon niet altijd konstant, en maakt de Venusbaan een hoek van %O met de aardbaan; er is géén effect, als de hoek tussen de voerstralen van beide planeten naar de zon groter is dan 5 O , of als het zonnevlelrlrengetal groter dan 50 is. Een dia die hierover werd vertoond wees wel op de waarschijnlijke. aanwezigheid van een veld om Venus; nadere bijzonderheden hoopt men te ontdekden òf door bestudering van de kosmische straling op aarde of door het sturen van een kunstplaneet naar de omgeving van Venus. Talrijke dia's verduidelijkten de voordracht van dr. Houtgast; na afloop van de voordracht werden nog tal van vragen gesteld, waaruit duidelijk de grote belangstelling van de aanwezigen bleek. D.

LEZING VAN DE HEER M. A. KERKHOVEN over: Het Raketonderzoek van NERO. Op donderdag 15 maart jl. hield de heer Kerkhoven, lid van NERO, van de N. V. R. en van de studiegroep van de N. V. R. , voor onze leden een lezing over de activiteiten van NERO. Hoewel zo langzamerhand in ons blad al veel gepubliceerd is over wat NERO onderneemt, en welke problemen daarbij moeten worden opgelost, was deze voordracht zeer verhelderend: de apparatuur die daarbij gebruikt wordt stond opgesteld en trok bij de demonstratie in de pauze veel belangstelling. De films die vertoond weiden gaven duidelijk blijk van de omstandigheden waaronder de proeven genomen worden en van de practische problemen die naast de wetenschappelijke overwonnen moeten worden. Men realiseert zich, zonder de films te zien, te weinig wat het wil zeggen dat tijdens de stuwkrachtmetingen in het duinterrein de proeven niet door het menselijk oog direct kunnen worden waargenomen, maar dat de waarneming moet geschieden door op afstand bediende camera's met telelenzen. Het is dan ook voor een goede organisatie nodig achter de heuvel een tentenkamp op te richten, van waaruit de gehele gang van zaken gedirigeerd wordt, en waar de waarnemingen samenkomen. Spreker liet in zijn lezing bijna alle belangrijke problemen de revue passeren; die problemen zijn apart besproken in vele afleveringen van ons orgaan. Toch doet juist zulk een samenvattende lezing véél meer recht wedervaren aan het belang dat we kunnen hechten aan wat NERO onderneemt. Het is nu zover, dat voor NERO het voorbereidende werk grotendeels achter de rug is; met inschakeling van de Ned. Springstoffenfabriek gaat men nu speciale brandstoffen testen.

38

Aan het eind van zijn voordracht stelde spreker in het licht, waarom NERO dit werk doet, terwijl e r toch instanties in de wereld zijn, die veel beter technisch ingericht zijn en over veel meer €inanciën kunnen beschikken. A l s eerste punt noemde spreker in dit verband de noodzakelijkheid zelf te doen als men de problemen goed wil leren kennen. Voorts hebben grotere lichamen eenvoudig geen tijd om zich met sommige détailproblemen bezig te houden die juist bij kleinere objecten zozeer van belang kunnen zijn. Tenslotte: wie met zeer beperkte middelen moet werken is in diY. opzicht in het voordeel, dat hij, om te slagen, eenvoudiger middelen moet uitdenken om zijn doel te bereiken dan de instanties, die zich minder behoeven te bekommeren om de kosten die ze daarbij maken. En zeker geldt dan, dan iedere mogelijke vereenvoudiging verbetering van methode betekent, waarvan ieder kan profiteren die zich met deze problemen bezig houdt. Uit applaus en de aan het eind gestelde vragen bleek duidelijk de belangstelling, waarmede de aanwezigen de lezing gevolgd hadden. D.

Nagekomen bericht. EEN HOGE ONDERSCHEIDING VOOR DE VOORZITTER VAN DE N. V. R. Op het ogenblik, dat deze aflevering klaar is gedrukt te worden, komt het bericht dat de voorzitter van de N. V. R.,

Ir. Dr. Z.M.J. KOOY, door de Franse Regering benoemd is tot COMMANDEUR in de "Ordre du Merite pour la Récherche et l'invention", en hommage de M. Esnault-Peltérie, Zijn plechtige installatie als zodanig geschiedt op zondag 25 maart in Parijs, Tegelijk met hem ontvangen deze onderscheiding o. a. Wernher von Bram, van Allen, Oberth, von Karman, E. Sänger, Sedov, en enkele andere pioniers van de ruimtevaart. Wij wensen onze Voorzitter van harte geluk met deze onderscheiding. En tevens de N.V. R.

Verschillende leden dragen, door de resultaten van hun studie op het gebied van de ruimtevaart ertoe bij, dat de stem van de N. V. R. in binnen- en buitenland gehoord wordt, maar het aanzien dat de N.V. R. over de gehele wereld geniet, is vóór alles te danken aan het feit dat onze Voorzitter tot de internationale topfiguren behoort.

DE R E D A ~ T ~ E .

*

*

*

39

RUIMT E V A A

NAAL

November

-

Januari door 6. J. A. Arink

23 oktober. Door een voortijdig beeindigen van de Mislukte start van Discoverer brandtijd van de Agena tweede trap werd de cirkulaire snelheid niet bereilct.

.

24 oktober. De op 21 olctober gelanceerde Midas IV satelliet meldde de start van een Titan raket 90 sec. na het moment van lift-off.

27 oktober. Van de reeds in ons vorige nummer vermelde start van de eerste Saturn raket (SA-1) werden door de NASA de volgende gegevens bekendgemaakt: grootste bereikte hoogte 136,490 krn afgelegde afstand 345,560 Irm grootste snelheid 5793,045 km/uur startgewicht 415945 kg stuwkracht: bij start 587384 kg bij einde brandtijd 687,810 kg brandtijd: 4 birmenste motoren 109,37 sec. (nominaal 111 sec.) 4 buitenste motoren 115,15 sec. (nominaal 117 sec.) totale vliegtijd: 483,7 sec. erval van O, 3 sec. ontstoken. e motoren werden in paren met ee ussen het ontsteken van de eerste oren en het opheffen van de startplaats verliep 3,97 sec. Gedurende deze tijd werd de raket met 8 steunen op het startplatform vastgehouden. Bij deze start werden de waarnemingen van 610 meetpunten overgeseind. De volgende Saturn start (SA-2) zal waarschijnlijk in maart plaatsvinden, eveneens mat nabootsingen van de bovenste trappen. Pas bij de vijfde start zal een echte tweede trap gebruikt worden. Bij deze start die omstreeks midden 1963 verwacht wordt, zal ook een grotere booster, met 45 ton stuwstoE meer, toegepast worden. zullen ook de 8 motoren de volledige stuwkracht van 680 ton leveren. Met SA-7 tot SA-10 zullen modellen van het Apollo-toestel beproefd worden. Na het schrappen van Saturn C2 (zie Ruimtevaart Oktober 1961) is ook C3 door een Irraclitiger toestel vervangen. Eerst ontstond de 6 4 met 4 F 1 motoren inplaats van 2 en een grotere booster. Tenslotte koos de NAS een 65 versie met 5 Fl motoren om een extra kapaciteit te hebben. e C5 zal dus bestaan uit: l e trap: booster S lB, 2e trap: S 11, 3e trap: S IV B. Op 20 december verkreeg Douglas van de NASA een opdracht ($ 50 miljoen) voor het wijzigen van de S IV in de S IV B. Net betreît in totaal 10 toestellen waarvan 4 voor grondtests en 6 voor vluchten. De S IV B he& 1 motor van het type 5-2, de lengte is 23 m, diameter 5 , 6 m. Hij zal ook gebruikt worden als derde trap van de NOVA-raket. De NASA verstrekte op 15 december een $ 300 miljoen opdracht voor de bouw van 24 vergrote boosters (SIB). Tevens werd met Chrysler een kontralct gesloten ($200 miljoen) voor de bouw van 20 boosters S I met levertermijn 1964-66, EIierdoor heeft men op het Marshall SFC waar de eerste 10 boosters gemaakt worden, ruimte vrij kunnen maken voor het ontwerpen van de NOVA raket, waarmee een aanvang gemaakt is. 1november. Mislukte stai-t van een "Project Mercury Tracking Satellite" met een Blue Scout raket.

40

De raket werd 30 sec. na de stai-t vernietigd omdat hij niet gestabiliseerd werd. De satelliet bevatte radar-bakens, 2 telemetriezenders, 2 kommando-ontvangers en 2 minitrack zenders voor het testen van het wereldomvattende net van Mercury minitrack stations. 5 november. Start van Discoverer XXXIV in een poolbaan, De afscheiding van de kapsule mislukte. 9 november.

Het X-15 raketvliegtuig bereikte haar ont-werpsnelheid, Mach 6 , De nauwkeurige waarde was, na een brandtijd van 86 sec. , 1813 m/sec (d. i. 6526,8 k?2 uur ) op een hoogte van 29,2 km. O Bij deze vlucht werd een maximale vleugeltempeiatuur van 620 C gemeten. De totale vliegtijd van de X-15 was 10 min. Op 12 oktober werd een hoogterecord van 65,9 k m gevestigd. in beide gevallen was maje R. M. White de piloot. De volgende vluchten zullen wederom gericht zijn op liet bereiken van grote hoogten. 10 november. Een Atlas raket met een aap in de neuskegel moest 60 sec. na de start vernietigd worden. 15 november. t extra instrumenule werd in de cht opgevangen.

e US Navy lanceerde 2 satel (Transit Research and Attitude Contro

e 2 kunstmanen werden gesch e Traac satelliet dient voor h

geven van e

17 november. lancering van een

inuteman raket uit een ondergro~dsesilo.

e raket legde een afstand van ongeveer 5000 18 n o v e m ~ e r ~

21 novembe~*

28 november.

41

e aanv vluchten met dit toestel, gekozen voor het rendezvous principe, waarbij eerst een volledig getankte rakektrap en daarna het Apollotoestel in een satellietbaan gebracht worden en daar zullen worden samengevoegd. 29 november. Lancering van MA-5 met aan boord de Chimpansee Enos, welke 2 omwentelingen rond de aarde maakte op een hoogte tussen 159 en 236 km,omlooptijd ongeveer 89 min. , inklinatie 320. Enos was gedurende 3 uur, 21 min. gewichtsloos. De kabine werd 4 uur, 44 min, na de start geborgen op ongeveer 400 Ian ten zuiden van Bermuda. De vlucht werd voortijdig beëindigd omdat e r een aantal €outen waren opgetreden. Tengevolge van een te hoge stroomsnelheid in de uitlaatleiding van het kabinekoelwatersysteem ontstonden ijskristallen die een goede temperatuurregeling onmogelijk maakten waardoor de temperatuur in de kabine steeg tot 38OC en in de box van Enos tot 27OC. Deze storing zou opgeheven kunnen worden door een astronaut. Een tweede fout was het niet goed funktioneren van het stabilisatie-systeem van de kabine waardoor deze onderhevig was aan slingeringen. 4 december. De USAF lanceerde een Blue Scout Junior raket van Point Arguello voor een hoog tevlucht tot 44000 km over de zuidpool. De nuttige last, 13 kg, bestond uit instrumenten voor str alings meting. 1 2 december. welke was uitgerust met een 4 , 5 kg wegende Lancering van Discoverer =VI radioamateur-zender voor 145 MHZ. Het projekt wordt aangeduid met Oscar (Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio). De terugkeerkapsule werd op 16 december geborgen na gedurende een recordtijd van 98 uur, 29 min. in zijn baan geweest te zijn. De startraket was een Atlas Agena B.

Een nieuw type Atlas raket legde 8000 Inn a€. De start was bedoeld om gegevens te verkrijgen voor het ontwerp van een kernreactor voor satellieten. 13 december. Een Titan 1 raket legde een afstand af van 8000 Ian,waarmee het testprogramma van deze raket beëindigd is. Sinds 6 februari 1959 zijn 40 raketten gelanceerd waarvan e r 4 mislukten, 8 gedeeltelijk gelukten en 28 succesvol waren. 18 december. Tweede geslaagde lancering van een Minuteman, ICBM uit een ondergrondse silo. De raket legde 5800 k m af. 19 december.

De USAF lanceerde een Atlas raket met een aap in de neuskegel. De raket bereikte een hoogte van 1000 I a n en legde 8000 km af. De berging mislukte. 23 december. De USAF kreeg toestemming om een Titan 111versie te ontwikkelen, met een stuwkracht van 680 ton. Hij zal gebruikt worden in een later stadium van de Dyna Soar vluchten. werd door de USAF wederom een geheime satelliet gestart. Op 22 december Nadere gegevens werden niet bekendgemaakt. 14 januari. De lancering van Discoverer XXXVII mislulrte doordat de tweede trap niet ontbrandde. 42

15 januari. Start van de Echo II ballon met een Thor-raket. Bij het opblazen van de ballon werd deze door nog onbekende oorzaak vernield. 24 januari. De lancering van 5 kunstmanen met één Thor Able Star raket mislukte doordat de tweede trap niet voldoende stuwkracht ontwikkelde en de raket door de vliegveiligheidsofficier moest worden vernietigd. De satellieten, die in afzonderlijke banen hadden moeten komen, waren gebouwd door de USAF en de US Navy en waren gedeeltelijk geheim. Het waren: - SR 4, met instrumenten om zonnestormen te bestuderen - injun II, met instrumenten om het verband tussen de van-Allengordels en het poollicht te onderzoeken - Lofti II, voor het bestuderen van de voortplanting van radiogolven in de ionosfeer. - Secor, met proefapparatuur voor verkenningssatellieten. - Surcal met instrumenten voor het opsporen van satellieten.

P

o

26 januari. Lancering van Ranger 3 welke zijn doel, de maan, niet bereikte. Hij bevindt zich nu in een baan om de zon; perihelium 147 228 832 km aphelium 173987 361 Irm periode 406,439 dagen. Op 28 januari werd op een afstand van 50000 k m van de maan het laatste kommando aan de Ranger gegeven, voor het richten van de t. v. kamera op de maan. De opnameapparatuur functioneerde goed, maar het anteme-richtmechanisme niet, waardoor het op aarde ontvangen signaal te zwak was. De overige apparatuur werkte goed. E r werd geen poging gedaan om de kapsule af te stoten. Ranger 3 asseerde de maan op een kortste afstand van 36785 k m met een snelheid van 6738 - op 28 januari. uur De Ranger 3 woog 327 kg., de bolhouder met instrumenten 43,5 kg met 25 kg instrumenten.

Ll

*

*

Men verwacht dat de NASA opdracht zal geven aan McDonnell Aircraft voor een vergrote Mercury kabine als overbrugging totdat in 1964 Apollo A beschikbaar zal zijn. De kabine moet plaats bieden aan 2 personen welke er een week in kunnen verblijven. De diameter aan de basis wordt 2,2 m; de lengte wordt overeenkomstig vergroot. Als startraket wordt een Titan II gebruikt. Omdat deze oplegbare stuwstoffen heeft kan de ontsnappingstoren vervallen, waardoor gewicht wordt gespaard. Door deze modificaties wordt de beschikbare kabineruimte 50% groter. Het gewicht van het toestel zal 2 à 3 ton zijn. Gegevens Titan II raket: lengte: 33,6 my diameter 3 m stuwkracht: l e trap 195 ton 2e trap 45 ton Hiermee zijn voor 1963 onbemande ballistische vluchten gepland.

*

*

De NASA onderhandelt momenteel met Aerojet General voor de bouw van een H2/02 motor met een stuwkracht van 550 ton (type M1) waarvan e r 4 gebruikl: zulen in de tweede trap van de Nova raket. 43

straalbuis 4,5 m

ameter van het uite

e Nova zal overigens bestaan uit: l e trap: 8 F 1motoren ~kerosine/lo~) stuwkracht per motor 680 ton 3e trap: 1 J-2 motor (H2/02), stuwkracht 90 ton. Deze trap is identiek met het S IV B toestel.

*

* , waarbij gasvormig

eerste tests met het z. g. ctor wordt geleid en verv

rt in een straalbuis,

*

*

De European Space Launcher Development Organization is van plan zijn eerste satelliet midden 1965 van Woomera te lanceren met een 3 traps raket, gebaseerd op de Blue Streak als eerste trap, een franse tweede en een duitse der Met konventionele stuwstoffen zou hiermee een nuttige last van 900 zijn, met cryogene stuwstoffen 1350 kg.

*

*

Door de USAF is het Space Technology Laboratory uitgekozen om voor haar de Vela Hotel satelliet te on~ikkelen.Deze kunstmaan dient om kernexplosies in de ruimte waar te nemen. Z i j zullen gebracht worden in een baan op 90.000 tot 140.000 km van de aarde. De eerste van een serie van 5 lanceringen van telkens 2 satellieten wordt verwacht in 1963 of 1964. Qp het buitenoppervlak zijn 12 delektors enstralen aangebracht, terwijl in de kunstmaan detektors voor gammaneutronen zijn gemonteerd.

*

*

De begroting van de NASA voor het financiële jaar 1962 is Dit bedrag werd door het Congress goedgekeurd.

* *

44

*

1,671 miljard groot.

E r hebben zich enkele mutaties voorgedaan in het hoofdbestuur, dit heei==zich thans als volgt samengesteld: II.H. Brongeisma, praeses, Dwarskorenbrugsteeg 8, Leiden, tel. 01710-31691 L. R. Wolff, abactis, Klikspaanweg 13, Leiden, tel. 01710-31819 D. M. 6. de Champeaux de Laboulaye, abactis 11, ëFene-ens Klikspaanweg 13. J. H. van der Lichte, quaestor, Hogewoerd 30, Leiden, tel. 01710-20257 H. F. R. Schöyer, assessor, Cornelis Fockstraat 25, Delft.

*

*

Afdeling Delft van de Nederlandse Vereniging voor Raketonderzoek "N E R O" Op 21 februari j. 1. werd afdeling Delft van NERO opgericht. Het ledental van deze nieuwe ddeling bedraagt nu reeds 23. Dit aantal moge dan voor een normale vereniging niet zo veel lijken, in het geval van NERO ligt dit totaal anders. Men moet dit als het ware zo beschouwen alsof onze Wetenschappelijke stal met een team van 23 man is uitgebreid. Het bestuur van afdeling Delft heeft zich als volgt samengesteld: H. F. R.Schöyer, voorzitter, Cornelis Fockstraat 25, Delft. A. P. Blom, secretaris, Hugo de Grootstraat 125, Del€t, tel. 01730-20478 H. J. Berghuis van Woortman, penningmeester, Hugo de Grootstraat 125, Delft, tel. 01730-20478 F. Rienstra, commissaris, Adriaan Pauwstraat 88, Delft. G. van Berlmm, commissaris, Aan 't Verlaat 33, Delft, tel. 01730-20533 Wij hopen dat de rivaliteit die ongetwijfeld tussen afdeling Leiden en afdeling Del8

zal ontstaan, een stimulans voor ons onderzoek zal zijn. NERO-Hoofdbestuur.

*

*

*

B E S P R E K I N G V A N DE B R A N D S T O F T E S T S No. 4 e n N o . 5 door B. N. Swanenburg.

in het vorige nummer van Ruimtevaart werden de resultaten van de eerste drie statische proeven van NERO besproken. Het bleek, dat, ook na de derde test vooral de installatie voor de stuwkrachtmeting nog gebreken vertoonde. A m de verbetering hiervan werd daarom veel zorg besteed, teneinde zo spoedig mogelijk een betrouwbaar stuwkrachtsdiagram te lwnnen opnemen. Na lang zoeken en proberen kon de fout, waardoor het "nulniveau" niet reproduceeide, geëlimineerd worden. Bij de vierde test (21-11-'61) was dit zover gevorderd, dat het nulniveau niet meer dan 2 - 3 % van het niveau bij mauimale stuwkracht veianderde. 45

'

t

o . ; =

'

%&

'

G6

'

&t

'

'

4..

.

4.-

i- S.ZG. 4

. -$ .

4 9

.&

*

-.i=

-

motor als van de N 1 name toeneemt tot een bepaalde weer snel daalt. Dit is ec

N a de ontsteking zal de tor verlopen en daarbij ment dringen de hete ve uitbreiden. Deze vergroting van de kamerdruk en van de

de raket) die in st

is zeer waarschijnlijk, dat er defen van door de gasstroom meegevoerd worden.

46

ervorinige) bran el van de uitlaat

<=%

.

'

_c__

oato

o,,o

ken een gedeeltelijke verstopping veroorzaken. Dit zou een verklaring vormen voor de fluctuaties in de stuwkracht. Ook het "naar binnen slaan van het vlamfront" zal een onregelmatig verlopend proces zijn zodat we vooral tijdens de fase waarbij de stuwkracht toeneemt aanzienlijke fluctuaties in de stuwkracht kunnen verwachten. Tijdens de vijfde test zijn e r een aantal zeer geslaagde foto's gemaakt waarop duidelijk "het uitwerpenff van delen nog brandende brandstof te zien is. Een ervan ziet U hierbij afgedrukt. Ook op het geluidsdiagram is het "hoesten" van de raket duidelijk waarneembaar

.

Teneinde de bovengenoemde theorie nader aan de praktijk te toetsen, zijn bij de vijfde test de volgende experimenten uitgevoerd. Een van de raketmotoren werd slechts voor de helft met brandstof gevuld. Dit had tol: doel de invloed van de lengte van de brandstofvulling op het stuwkrachtsverloop te onderzoeken. De andere motor werd wel geheel gevuld maar daar werden bij de kop van de b r a n a a m e r twee koperdraadjes aangebracht, één op de as van de raket en de andere geheel tegen binnenwand van de brandkamer. De opzet was dat deze draadjes terstond zouden doorbranden wanneer het vlamfront hen bereikte. Langs elelctronisehe weg zou dtt moment dan in de vorm van een pulsje worden geregistreerd op het stuwkrachtsdiagram. Het hoogste pulsje correspondeerde met het doorbranden van het draadje bij de wcand.

47

Na de proef bleek dat dit laatste draadje docrbrandde op het moment dat de stuwkracht maximaal was, geheel conform de theorie dus. Aan het eind van het stuwkrachtsdiagram was nog een ldein pulsje zichtbaar, corresponderend met het doorbranden van het draadje op de as. Ook dit was dus in overeenstemming met de eerder geformuleerde theorie. Fig. 2 toont het stuwkrachts diagram van de halfgevulde raketmotor. We zien hieruit dat stuwkracht eerder zijn maximale waarde bereikt (de weg die de vlam langs de wand af moet leggen is korter).

'

fig. 2

Opvallend is bovendien dat de stuwkracht veel minder is dan bij de geheel gevulde raketmotor (vergelijk met fig. 1). Een ruwe berekening van het verloop van het brandoppervlak in de voor de helft gevulde raketmotor, indien de verbranding volgens de vermelde theorie verloopt, leert ons dat de maximale stuwkracht van de voor de helft gevulde raketmotor meer dan de helft van die van de geheel gevulde zal zijn, hetgeen met de praktijk Idopt. Eveneens volgt hieruit dat het ahemen van de stuwkracht sneller zal geschieden.

Na deze experimenten Ininnen we dus aannemen, dat onze theorie juist was en tevens dat de meting van de stuwkracht naar behoren verloopt. Bij een volgende test (april 1962) zal een raketmotor met een double-base brandstof getest worden. Voorlopig zullen deze tests nog dienen om ervaring op te doen met dit type brandstoffen en tevens om nieuw ontwildrelde meetmethodes te testen. Zo spoedig mogelijk zullen de resultaten van de eerste van deze nieuwe serie tests in dit blad verschijnen. 48

BEl'NVLOEDDING V A N DE S T U W K R A C H T M E E T R E S U L T A T E N D O O R D E TRAAGHEID E N DEMPING V A N D E M E E T B A L K , door D. M. G. de Champeaux de Laboulaye. Bij de bepaling van de stuwkracht van een raket wordt gebruik gemaald van een balk waarvan de doorbuiging een maat voor de stuwkracht is. Uit de wet van van Hooke volgt : K = -k.x

K = reactiekracht k = konstante x = doorbuiging.

A l s e r geen andere krachten zouden werken (een statische krachtmeting bijvoorbeeld) is de uitwijking lineair a!&anlrelijkvan de belasting. Bij snelle stuwkrachtsveranderingen moet men evenwel ook rekening houden met de demping en de traagheid van de balk. De demping wordt weergegeven door: K' = reactiekracht r = dempingskonstante K" m

= =

reactiekracht massa systeem

De algemene vergelijking voor de uitwijking als functie van de kracht ligt dan besloten in de formule:

..

(1)

e

K(t)

- k.x - r.2 - m.K

= O

K(t) = belastende kracht

De Ir is een konstante van het systeem, die bepaald wordt door de elasticiteitsmodulus van het materiaal, het traaglieidsmoment en de lengte van de balk. Voor de berekeningen nemen we een ideale stuwkracht aan, waarvan figuur 1 een voorbeeld is.

-

r i e periode^ te on

snelle opbouw van de kracht; konstante kraeht ; afname van de kracht. Achtereenvolgens zullen de verschillende perioden behandeld worden.

.

1. We veronderstellen, dat de kracht lineair met de tijd toeneemt:

(2)

...

=

en

K=

q + ./qt

als t ) O

4

als t

O

De veronderstelling in formule (2) is enigszins algemener dan werkelijk plaatsvindt, doch dit schaadt de beschouwing niet in 't minst. Vul (2) in (1)in, dan: (3).

e

4 ' /It t - 1r.x -

I

r.2

-

m.k'

= O

Uit deze differentiaal-vergelijking blijkt inderdaad, dat de uitwijking een fuGctie van de tijd en dus een functie van de kracht is, Stel: x = A + Bt + C . e D. t

dan blijkt, dat e r twee oplossingen voor D zijn, nl.

D

=-

1

D = 2

r + 2m

4m2

:

m

-

De meest algemene oplossing is dus:

(4)

.. .

x = A + ~ .+ c.eDlt t + ~ . D2et

a

Een keer differentïiiren levert op: D2t (5). X = B + C . D .e D1t + E . D 2 . e 1 nog een keer differentiëren:

...

(6)

.

.

X

=

C.Dl.e 2 D1t

+ E.D2.e 2 D2t

De invulling van (4), (5) en (6) in (3) moet een met nul identieke vergelijking opleveren: (7)

. ..

O

-

(y- k.A - r.B) -1 ( 4 - Ir.B).t + 2 (li. c + r. C. D~ + m. c. D ~ )eDït . +

2 D t - (k.E+r.E.D,-:in.E.D).e 2 2 CI

Hieruit leiden we gemakkelijk af:

Voor de balk is de uitwijking op liet moment t

=O

gelijk aan g,dus:

k

Ter vermijding van een oneindig grote versnelling op het tijdstip t = O moet ook gelden :

o = o

dus : 50

E

2

"

w

II

u

t c> h

t

+

+

+

di

I

+

a,

Y

I, eSp E

cil

+

..

x

I

+

a,

g3 +

+

+

I h

II

343 x

h

03

v

c>

I

a, c>

..

a,

k

O +

a,

w5

d

.rl

o +

I

o

Een aanzienlijke vereenvoudiging van deze formules treedt op door de demping (r) gelijk nul te stellen. De uitwijking wordt dan:

zoals figuur 2 afbeeldt.

O

-> Van de eerste periode kennen we nu alle gegevens. Op elk willekeurig tijdstip kunnen we aangeven: 1.

-.

2.

-.

3.

-.

de uitslag, die verkregen zou zijn zonder traagheid en massa van de balk ( x = 3 + - I ;t) ; k k de werkelijke uitslag (formule 7, 8, 9, 10); de snelheid van de balk (de afgeleide van de formules 7, 8, 9, 10)

(II) Gedurende de tweede periode heeft de door de raket uitgeoefende kracht een constante grootte. Stel dat volgens Hooke de uitwijking dan f zou moeten zijn. De balk heeft dan evenwel de uitwijking xi, en de snelheid X 1. E r zal dus een trilling om de stand ontstaan. De algemene gedaante van de trilling is:

5

k+rx

52

id

=

0

De algemene oplossing is: (12).

. . x = A e (-a + V a2 - w02

t

+Be

a = -r 2m Zoals in de vorige fase zijn e r drie gevallen: i) r2 - 4 k m

>O

2) r 2 - 4 1 i r n = 0 3) r2 - 4 k in ( O

ad 1) De oplossing is dan: (13).

-at

..

s= { + e

( A eVa2-w-2-t O

.,.

Be -

V

n

O

t

)

in deze vergelijking zijn nog twee onbekenden, nl. A en B. De onbekenden zijn te berekenen uit twee vooiwaarden, nl. dat op t

=O

en dat op t

(verschoven tijdas) de uitwijking is sl, dus x1 = O de

-

=

A+B

;

snelheid van de balk gelijk is aan X 1 , dus

ad 2) De oplossing is dan:

..

(14)

1 -I- e-at

x=

(Af Bt)

A en B te berekenen uit x1 -

i

=

A

(-a). A + B = X

P

ad 3) De uitwijking wordt dan berekend uit: (15) . x = + xoe-at cos( o

.

i

v

y en xO worden op dezelfde manier als in 1)en 2) verkregen. Kwalitatief verkrijgt men lijnen zoals fig. 3 aangeefl.

53

c-

bi

w

x rn

.!i

.. II h 3

x

bD d

vi

.rl

x d

vi

.rl

E

Q

w II

x

11

2 , “

II

*

*

*

3i

it

i(

SAMENVATTING

Bij de meting van grote krachten maakt men gebruik van het feit dat de doorbuiging van een balk evenredig is met de belastende kracht. Bij snelle krachtsvariaties dient men rekening te houden met de massa en de demping van de balk die aan de meetfrequentie een grens stellen. In het artikel worden drie soorten formules ontwikkeld, die de drie verschillende toestanden waarin het systeem zich kan bevinden, beschrijven. Ten overvloede kan nog opgemerkt worden dat dezelfde problematiek zich voordoet bij registratie-apparatuur.

COPIE VOLGEND NUMMER '

5

GAARNE UITERLIJK EIND APRIL