Enkele markante feiten uit een halve eeuw sterrenkunde en ruimtevaart: de jaren 1980-1999


Een halve eeuw MIRA staat ook voor heel wat markante feiten in de loop van ruim een halve eeuw sterrenkunde en ruimtevaart.

Hier deel 2 over de jaren 1980-1990.

De jaren 1980

De jaren tachtig luidden een belangrijk decennium in voor de radioastronomie. Sinds hun ontdekking in de jaren 1930 waren radiogolven vanuit de ruimte in zeer korte tijd uitgegroeid tot een nieuwe belangrijke invalshoek voor de astronomie. Denk bv. aan de ontdekking van de 21 cm-lijn van waterstof, aan de ontdekking van de kosmische achtergrondstraling of aan de waarneming van de eerste pulsar in 1967.

In 1980 werd een grote nieuwe radiotelescoop in gebruik genomen, de VLA-radiotelescoop (VLA staat voor Very Large Array). Deze telescoop is op een hoogte van meer dan twee kilometer boven de zeespiegel gebouwd en bestaat uit 27 antennes, elk met een diameter van 25 meter. Het instrument wordt ingezet voor het onderzoek naar allerlei minder goed gekende hemelobjecten, zoals radiosterrenstelsels, quasars, pulsars en zwarte gaten. De VLA speelt tevens in het kader van het SETI-project een belangrijke rol bij het opsporen van buitenaards intelligent leven. Het is ook met deze telescoop dat Jacqueline Hewitt in 1988 de eerste Einsteinring ontdekte. Het is een ringvormig beeld dat men bekomt wanneer het licht van een ster, als gevolg van de algemene relativiteitstheorie, wordt afgebogen door een tussenliggend melkwegstelsel of zwart gat. In plaats van een puntvormig voorwerp zien wij dan soms de veraf gelegen ster als een ring- of meervormig beeld. De VLA onderging ondertussen verschillende technologische aanpassingen. Soms wordt hij ook de EVLA (Expanded Very Large Array ) genoemd.

Voor de kosmologie zal vooral het jaar 1981 een uiterst belangrijk jaar worden. Alan Guth publiceerde in dat jaar immers zijn inflatietheorie van het heelal. Volgens Guth heeft het heelal in zijn prille begin een extreem grote expansie gekend. Met zijn nieuwe theorie kon Guth een sluitende verklaring geven voor enkele nog onopgeloste problemen waarmee de Big Bang theorie geconfronteerd werd, met name het horizonprobleem en het vlakheidsprobleem. Sindsdien hebben metingen van de WMAP-satelliet de inflatietheorie van Guth bevestigd.

Op 26 januari 1983 werd IRAS (Infrarood Astronomische Satelliet) gelanceerd voor waarnemingen in het infrarode gedeelte van het spectrum. Het was een gezamenlijk project van de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Nederland. De satelliet werd in een polaire baan rond de Aarde geplaatst en draaide op een hoogte van 900 km in iets meer dan 100 minuten rond de Aarde. Het groot succes van IRAS was vooral de realisatie van de eerste volledige hemelatlas van infrarode stralingsbronnen. Ook werden zes nieuwe kometen en drie nieuwe planetoïden ontdekt. IRAS bleef, zonder problemen, tien maanden actief en dit was zeker een succes. Voor infrarode waarnemingen worden immers zeer lage temperaturen vereist, en bij IRAS werden die lage temperaturen bekomen door de verdamping van vloeibare helium. Maar eenmaal alle helium verdampt was, kon de satelliet zich niet langer meer op die lage temperatuur handhaven.

Op experimenteel vlak was 1989 een buitenbeentje voor de kosmologie. De COBE-satelliet (Cosmic Background Explorer) werd toen gelanceerd, en deze bezorgde ons een eerste nauwkeurige hemelkaart van de kosmische achtergrondstraling, een overblijfsel van de oerknal, die in de jaren dertig door de Belgische professor Georges Lemaître werd voorspeld. COBE leerde ons dat de intensiteit van die straling minieme verschillen vertoont en het zijn juist door die minieme temperatuurverschillen dat er in het verre verleden ooit sterren zijn kunnen ontstaan in het heelal.

Aan de eigenlijke opdracht van COBE kwam er in 1993 een einde. Vandaag wordt hij enkel nog gebruikt voor technologische experimenten. Later zouden andere satellieten, zoals de WMAP in 2001 en de Planck ruimtelescoop van de ESA in 2009, de resultaten van COBE met een grotere nauwkeurigheid bevestigen.

Kosmische achtergrondstralingKosmische achtergrondstraling

Nog andere satellieten werden in de jaren 1980 gelanceerd. Zo maakte de Venera 7 in 1981 voor de eerste keer een zachte landing op Venus en stuurde ons gedurende 23 minuten gegevens door van het Venusoppervlak. Het jaar daarop, in 1982, maakten de Venera 13 en 14 op hun beurt een zachte landing op de planeet Venus. Zij stuurden ons de eerste kleurenfoto's van de planeet en analyseerden enkele bodemmonsters van de planeet.

In 1988 was het de beurt aan Phobos 1 en 2 om de planeet Mars te bezoeken. Maar hier verliep niet alles naar wens. Enkel Phobos 2 zou Mars bereiken, maar ook met deze ruimtesonde viel alle communicatie uit nog voordat de lander kon neerdalen

1986 was het jaar waarin de beroemde komeet van Halley opnieuw zichtbaar was aan de sterrenhemel. Er werd van deze gelegenheid gebruik gemaakt om een ruimtesonde, de Giotto, langs de komeet te sturen en er informatie in te winnen over de vorm en de samenstelling van de kern ervan. Halley zelf heeft een omloopstijd rond de Zon van ongeveer 76 jaar. Tot weerzien, Halley, in 2061!

Giotto bij komeet van HalleyGiotto bij komeet van Halley

Het jaar 1987 werd het jaar van de ontdekking in de grote Magellaanse Wolk van supernova 1987A. De waargenomen maximale helderheid van deze supernova bedroeg 2,8, waardoor deze op het zuidelijk halfrond met het blote oog goed te zien was. Enkele uren voordat het licht van de supernova ons bereikte, heeft men op Aarde ook een sterk verhoogde emissie van neutrino's vastgesteld.

Het jaar 1986 zorgde voor een première. Voor het eerst werden verschillende modules van een ruimtestation geassembleerd in de ruimte. Op 19 februari werd een eerste module van het op te bouwen Russische ruimtestation Mir in een baan om de Aarde gebracht. De laatste module kwam er tien jaar later, in 1996. Mir werd ook het eerste permanent bemande ruimtestation. Het werd méér dan twaalf jaar door mensen bewoond. Gedurende lange tijd een record!.

Ruimtestation MirRuimtestation Mir

Eenmaal volledig opgebouwd toerde Mir met zijn massa van 140 ton rond de Aarde op een hoogte van gemiddeld 375 km. Oorspronkelijk was het de bedoeling Mir vijf jaar in dienst te houden, maar uiteindelijk zouden dat er vijftien worden. De terugkeer van Mir naar de Aarde, in maart 2001, veroorzaakte wel wat onrust. Niet alle stukken van Mir zouden, gezien hun omvang, door de atmosfeer volledig kunnen verbrand worden. Gelukkig kwamen de resterende brokstukken terecht in de Stille Oceaan, ten oosten van Nieuw Zeeland. De laatste jaren had Mir regelmatig af te rekenen met problemen. Zo moest men o.a. het hoofd bieden aan een brand, elektriciteitspannes en lekkende leidingen.

Helaas, 1986 zal voor de ruimtevaart de geschiedenis ingaan als nieuw rampjaar. Op 28 januari werd de spaceshuttle Challenger vanop Cape Canaveral gelanceerd. Maar reeds na 73 seconden ontplofte het ruimtetuig. De vlucht eindigde in een catastrofe waarbij de zeven bemanningsleden, twee vrouwen en vijf mannen, omkwamen. De stoffelijke resten van de bemanning werden enkele weken later teruggevonden in de oceaan. Na het onderzoek naar de oorzaak van de ramp kwam veel kritiek los. Het Amerikaanse shuttle-programma had in die periode een grote achterstand opgelopen en de druk om zo vlug mogelijk de Challenger te lanceren was zeer groot geweest. Dit gebeurde, helaas, ten koste van de veiligheid.

Werd in 1987 een eerste exoplaneet ontdekt? Onderzoekers kondigen in elk geval aan dat ze rond de ster γ Cephei een exoplaneet hadden ontdekt. Later zou deze bewering ingetrokken worden omdat de beelden verre van duidelijk waren. De ster γ Cephei bekleedt voor ons wel een belangrijke plaats aan de hemel omdat ze als gevolg van de wiebeling van de aardas binnen afzienbare tijd onze nieuwe poolster zal worden.

Ten slotte nog dit. Sinds het begin van de jaren 1970 hadden astronomen een anomalie ontdekt in de beweging van melkwegstelsels die zich rondom ons binnen een afstand van enkele honderden miljoenen lichtjaren bevinden. Ze vermoedden deze anomalie te kunnen verklaren door het bestaan aan te nemen van een zeer grote concentratie massa, die een duidelijke invloed moest uitoefenen op de eromheen liggende melkwegstelsels. In astronomische kringen kreeg die grote massa de naam van de Great Attractor of de grote aantrekker. In 1986 zou men deze grote aantrekker gelokaliseerd hebben in de richting van de Zuiderdriehoek, een sterrenbeeld van het zuidelijk halfrond. Maar … niet alle astronomen zijn het eens met het bestaan van een Great Attractor.

De jaren 1990

Het begin van de jaren 1990 luidde voorgoed het tijdperk in van de ontdekking van exoplaneten, dit zijn planeten die niet rond de Zon maar rond een andere ster draaien. Het prille begin ligt wel veel vroeger want in 1961 had Frank Drake al een formule opgesteld waarin hij de kans berekende om in ons melkwegstelsel nog andere intelligente beschavingen aan te treffen. Maar het zou nog wachten worden tot in 1990 voordat een eerste exoplaneet als dusdanig erkend zou worden. Sindsdien werden er reeds duizenden exoplaneten ontdekt en hun aantal stijgt nog elke maand. Gezien de verre afstanden waarop men exoplaneten moet gaan zoeken, zijn rechtstreekse waarnemingen ervan vooralsnog uitgesloten. Ze kunnen enkel onrechtstreeks worden waargenomen.

Vijf jaar later, in 1995, werd rond de ster 51 Pegasi een voor ons speciale exoplaneet ontdekt, 51 Pegasi b. De ontdekking van deze exoplaneet was belangrijk omdat het de eerste ontdekking was van een exoplaneet rond een ster die zich maar op 50 lichtjaar afstand van de Aarde bevindt en dit rond een ster die gelijkaardige eigenschappen vertoont als onze Zon. 51 Pegasi b beweegt zich in een cirkelvormige baan op een afstand van slechts 7,5 miljoen kilometer van de ster en heeft een omlooptijd van maar 4,2 dagen.

Het eerste jaar van dit decennium zal zeker nog jaren als een belangrijke mijlpaal worden beschouwd voor de astronomie. Op 24 april 1990 werd de Hubble-ruimtetelescoop gelanceerd. Omdat hij geen hinder ondervindt van de atmosfeer kan deze ruimtetelescoop ons vanuit de ruimte zeer mooie beelden sturen van verre hemelobjecten. Enkele van die beelden zijn klassiekers geworden in de astronomische wereld. Aan de Hubble-telescoop waren ondertussen wel reeds enkele onderhoudsbeurten noodzakelijk en in 2004 maakte de NASA bekend in de toekomst te zullen afzien van verdere onderhoudsmissies. Naar verwachting heeft de Hubble-telescoop nog een nuttige levensduur van enkele jaren, maar het is de bedoeling om in 2018 een meer geperfectioneerde ruimtetelescoop in een baan rond de Aarde te plaatsen, de James Webb Space Telescope.

Hubble Space TelescopeHubble Space Telescope

Nog in 1990, op 6 oktober, werd de Ulysses-ruimtesonde gelanceerd met als opdracht ons een nauwkeurig beeld te bezorgen van de heliosfeer. Het was de bedoeling om, vanaf de evenaar tot de polen, metingen uit te voeren van de zonnewind en de magnetische velden van de Zon. Eenmaal ter plaatse werd Ulysses in 1992 in een heliocentrische polaire baan geplaatst. Na zeventien jaar trouwe dienst kwam in 2009 een einde aan deze missie. De sonde heeft in die tijd drie circuits om de Zon gemaakt en ons tal van wetenschappelijke gegevens bezorgd. Maar Ulysses beperkte zich niet tot zijn hoofdopdracht. Gedurende zijn missie maakte hij in 1996 ook een doortocht door de staart van de komeet Hyakutake en ontdekte voor het eerst methaan en ethaan op een komeet. In 1997 bestudeerde Ulysses ook de invloed van de zonnewind op de komeet Hale-Bopp.

Een andere belangrijke ruimtetelescoop die aan het eind van het decennium, in 1999, in een baan om de Aarde werd gelanceerd was het Chandra X-Ray Observatory. Deze satelliet heeft vanuit een baan om de Aarde astronomische waarnemingen verricht in het röntgengebied van het spectrum. Dergelijke metingen zijn onmogelijk uit te voeren van op de Aarde aangezien röntgenstraling moeilijk door de aardatmosfeer kunnen dringen. De satelliet heeft een uitgebreid gamma van waarnemingen verricht, meer speciaal van neutronensterren, zwarte gaten, massieve sterrenstelsels en andere energierijke hemelvoorwerpen. Chandra stuurde ons op 19 augustus 1999 ook een eerste foto door van het supernova-overblijfsel Cassiopeiae A.

In juli 1994 waren wij voor het eerst de rechtstreekse getuigen van een botsing tussen twee hemellichamen. Onder invloed van de gravitatiekracht van Jupiter spatte de komeet Schoemaker-Levy 9 bij het naderen van de planeet uiteen met als gevolg dat een twintigtal brokstukken op een spectaculaire manier op Jupiter terechtkwamen. De feitelijke botsing was door astronomen voorzien en werd nauwkeurig opgevolgd. Sommige van die stukken waren meerdere kilometers groot en die lieten in de Jupiteratmosfeer spectaculaire sporen na.

Brokstukken van een komeet bij JupiterBrokstukken van een komeet bij Jupiter

In 1996 werd de ruimtesonde NEAR Shoemaker (waarbij NEAR staat voor Near Earth Asteroid Rendez-vous) gelanceerd naar de planetoïde Eros. Na meer dan 200 omwentelingen rond de planetoïde te hebben volbracht maakte de sonde er in februari 2001 een gecontroleerde landing. NEAR Shoemaker bracht ons heel wat nieuwe kennis bij over het gedrag van planetoïden en kometen. En nog hetzelfde jaar, op 31 januari 1996, werd de komeet Hyakutake ontdekt. Deze komeet benaderde het dichtst de Aarde op 1 mei 1996 en was in die periode maandenlang zichtbaar met het blote oog. De komeet heeft ons nu wel voor een heel lange periode verlaten. Haar geschatte omloopstijd rond de Zon wordt immers op ongeveer 10.000 jaar geschat.

Komeet Hale-BoppKomeet Hale-Bopp

De ontdekking in juli 1995 van een andere komeet, de komeet Hale-Bopp, kende wel een meer dramatische afloop. Bij haar periheliumpassage in 1997 bleek ze één van de helderste kometen te zijn van de laatste decennia en was, net als Hyakutake, gedurende lange tijd zichtbaar met het blote oog. De helderheid van de komeet was zo indrukwekkend dat ze in 1997, helaas, aanleiding is geweest tot de collectieve zelfmoord van de leden van de Heavens Gate sekte. Zij beweerden dat ze door zelfmoord te plegen hun lichaam konden verlaten en zodoende een ruimteschip vervoegen dat in de staart van de komeet verborgen was. Het volgende bezoek van de komeet in de buurt van onze Aarde is voorzien voor het jaar … 4377.

In 1997 bracht de mensheid andermaal een bezoek aan Mars. In december 1996 werd de Mars Pathfinder gelanceerd, met aan boord het robotwagentje Sojourner. Beide instrumenten bereikten Mars op 4 juli 1997. Terwijl de ruimtesonde ons mooie foto's van de planeet stuurde, diende Pathfinder tevens als ondersteuning van de Sojourner. Pathfinder en Sojourner bleven actief werken tot 27 september 1997. Dan werd alle contact verloren en verschillende pogingen om dit contact te herstellen bleven vruchteloos.

Het rovertje Sojourner op MarsHet rovertje Sojourner op Mars

Eind jaren 1990 is één van de meest tot de verbeelding sprekende ruimtevaartevenementen ongetwijfeld de beslissing om het internationale ruimtestation ISS (International Space Station) in een baan om de Aarde te plaatsen. Na vele jaren van politieke besprekingen werd uiteindelijk op 29 januari 1998 een akkoord bereikt, dat ondertekend werd door 16 landen, waaronder in de eerste plaats de Verenigde Staten en Rusland, maar waar ook België tot de medeondertekenaars behoorde. Het was het begin van het grootste internationale wetenschappelijk project uit de geschiedenis van de ruimtevaart.

Op 20 november 1998 werd reeds een eerste module in een baan om de Aarde geplaatst. Die moest zorgen voor de energievoorziening, de opslagruimte en de nodige bijsturing tijdens de verdere bouw van het station. Om de volledige opbouw van het ISS te realiseren zouden later nog een vijftigtal andere missies volgen. Het geheel was pas voltooid in mei 2011, ook al zijn er nog een drietal missies voorzien. Het ISS bevindt zich op een hoogte van circa 400 km en draait in ongeveer anderhalf uur rond de Aarde. De totale massa van alle samengebrachte modules bedraagt iets meer dan 262 ton en vertegenwoordigt een totale inhoud van ongeveer 574 m3. De gemiddelde snelheid ven het ISS bedraagt 27.744 km/u en de temperatuur aan boord van de woon- en werkvertrekken bedraagt overdag 27°C.

International Space StationInternational Space Station

Als gevolg van de aantrekkingskracht van de Aarde daalt het ruimtevaartuig elke dag ongeveer honderd meter zodat een continue bijsturing noodzakelijk is. Sinds november 2000 wordt het station ook permanent bewoond, afwisselend door drie of zes personen, die er diverse wetenschappelijke proeven verrichten. In de loop der jaren vertrokken er reeds een vijftigtal missies naar het ISS. In 2009 werd Frank De Winne voor de 21ste missie gedurende 2 maanden aangeduid als gezagsvoerder van een zeskoppige bemanning. Hij werd de eerste niet Amerikaanse en niet Russische gezagsvoerder over het ISS. Er zijn plannen om het ruimtestation in 2020 of ten laatste in 2028 uit zijn baan om de Aarde te halen en hem gecontroleerd in de oceaan te laten neerstorten. Het is de bedoeling om aldus de vorming van steeds meer ruimteschroot tegen te gaan.

Het jaar 1998 moet voor de verdere ontwikkeling van de kosmologie zeker gerekend worden tot één van de belangrijkste jaren van de laatste halve eeuw. In dit jaar konden twee internationale onderzoeksteams, het Supernova Cosmology Project van Saul Perlmutter en het High-Z Supernovae Search Team van Adam Riess, aantonen dat het universum de laatste miljarden jaren terug in een versneld tempo aan het uitzetten is. Dit ophefmakend nieuws vonden zij door de roodverschuiving te bestuderen in het spectrum van supernovae-sterren van het type Ia. De onderzoekers ontvingen voor hun ontdekking in 2011 de Nobelprijs.

Deze versnelde expansie die men waarneemt zou, volgens de huidige theorie, te verklaren zijn door een donkere energie die, in tegenstelling tot de zwaartekracht, een afstotende kracht uitoefent. Alleen blijft het bestaan en de aard zelf van die energie nog één van de grote vraagtekens van de hedendaagse astronomie.

Tekst: Emiel Beyens, 10 februari 2017