Ruimtevaart

In deze praktische opdracht wilde ik graag de ruimtevaart bespreken. Ik heb voor dit onderwerp gekozen omdat het me, al sinds dat ik klein was, fascineert. Bovendien is er bijzonder veel goede informatie op het internet te vinden over de ruimtevaart. Helaas is veel van deze informatie in het Engels, gelukkig zijn er ook veel Nederlandse organisaties die zich bezig houden met de ruimtevaart. Rehon is een van deze organisaties, zij hebben mij met hun site enorm geholpen om deze praktische opdracht te schrijven. De probleemstelling is: Wat heeft de ruimtevaart voor ons betekend? Om hier achter te komen zal ik eerst van alles over de ruimtevaart gaan vertellen zoals. De geschiedenis, toekomst en wat er allemaal bij komt kijken om een raket de ruimte in te krijgen.

De geschiedenis Ruimtevaart zoals wij die kennen is nog niet zo oud maar de echte oorsprong ligt al veel verder terug in de geschiedenis. Het begon allemaal met de oude Chinezen die in de eerste eeuw tijdens hun oorlog tegen de Tartaren een soort van kruitraket gebruikten om de vijand te verslaan. Dan is het lang wachten voor er weer wat beweging in de ruimtevaart komt. Pas in 1865 als Jules Verne zijn boek schrijft over de reis naar de maan(De la terre a la luna). Hij beschrijft daarin een raket met een 3 mans capsule, die later in de buurt van Florida zou moeten terug komen. Zijn neef, die astronoom is, rekent voor Verne uit dat de snelheid om los te komen van de aarde 11 km/sec moet zijn. Dan is het weer een tijdje rustig op het gebied van ruimtevaart. Totdat de Russische wiskundige, Konstantin Eduardovich Tsiolkovski, in 1903 zijn boek raketten in de kosmische ruimte schrijft. Waarin hij berekeningen maakt over het voortstuwen van raketten en hij suggesties maakt om gebruik te maken van vloeibare brandstof. Dan een paar jaar (1907) later komt de Amerikaan Robert Hutschings Goddard met zijn experimentele raketten, die voor het eerst in de vroege ruimtevaart geschiedenis op vloeibare brandstof loopt. Dan komt de Duitser Herman Oberth in 1923 met zijn boek en vormt daarmee de basis van de huidige wiskundige ruimtetheologie. Hij zou later meedoen met de ontwikkeling van de Duitse V2 raketten. In 1926 lukt het dan eindelijk om een raket te lanceren. Het is de Amerikaan Goddard die er in slaagt zijn raket te lanceren tot een hoogte van 13 meter en 60 meter ver. Zijn raket loopt op een mengsel van lampenolie en zuurstof. Hij gaat door met zijn proeven en zijn raketten komen steeds iets verder en iets hoger. Toch is het in 1933 de Rus Korolev die als eerste een geslaagde lancering doet met zijn zelf gebouwde, 19 kilo zware, raket. Hij lanceert zijn raket namelijk tot een hoogte van 400 meter, een record voor die tijd. Dan op 3 oktober 1942 wordt met succes de eerste V2 gelanceerd in het plaatsje Peenemunde. Deze raket was ontwikkeld onder leiding van Von Opel en Von Braun. Tijdens de tweede Wereldoorlog zijn veel van deze raketten afgevuurd in Nederland, met als doel de stad Londen. Na deze oorlog vechten de Amerikanen en de Russen om de Duitse raketingenieurs om zo hun eigen raketten te kunnen bouwen. Er ontstaat een wapenwedloop tussen de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie en daar profiteert de ruimtevaart ontwikkeling natuurlijk van. De Amerikanen schrokken dan ook behoorlijk toen ze hoorde dat de Russen de eerste kunstmaan ter wereld in een baan rond de aarde hadden gebracht, de naam was: Spoetnik-1. De Spoetnik was een bol met een middellijn van 58 centimeter en de bol had een gewicht van 83,6 kilo. Toen de Amerikanen dit hoorden dachten ze dat de russen een fout hadden gemaakt met het doorgeven van het gewicht, want de Amerikanen werkte aan een satelliet van nog geen 1,5 kilo en hielden het voor onmogelijk dat zoiets zwaars de ruimte in kon. De spoetnik zelf heeft 21 dagen gewerkt en viel op 4 januari 1958 terug in de dampkring waarna hij bijna meteen compleet verbrande. Op 3 november 1957 kwamen de Russen weer met een verbazingwekkende ontwikkeling. Zij hadden namelijk een satelliet gelanceerd (Spoetnik-2) van maar liefs 508 kilo. Deze spoetnik vloog in een baan rond de aarde met 225 km als laagste en 1670 km als hoogste punt. Bovendien hadden de russen een hondje genaamd Laika in de satelliet gestopt ( het hondje is nooit terug gekomen, ze was namelijk in haar capsule overleden toen er geen zuurstof meer aanwezig was, De russen hebben nog wel een video gemaakt waarop te zien was dat Laika veilig terug op aarde kwam, maar dit was allemaal in scène gezet.). Door deze ontwikkelingen kwam er in Amerika groot protest op de huidige president Eisenhower die beschuldigd werd van laksheid. Het was niet de schuld van de president dat Amerika niet de eerste was maar van het leger, marine en de luchtmacht omdat deze niet goed met elkaar samenwerkten. De Amerikanen probeerde later dat jaar wel iets de doen maar de faalde jammerlijk. Het project brak vlak na de lancering in 2 stukken en het hele lanceerplatform brak in stukken..De Amerikanen riepen nu de hulp in van Von Braun (die ze in WO2 hadden meegenomen naar de Verenigde Staten). Met zijn hulp boekten de Amerikanen op 1 februari 1958 toch nog een klein succesje door de Explorer 1 te lanceren. Deze satelliet woog 8,3 kilo en ontdekte de van Allen gordel (een gordel rond onze aarde). Op 12 april 1961 maakt de rus Joeri Gagarin als eerste mens een ruimtereis, in zijn Wostok capsule, rond de aarde. De capsule had een gewicht van 4725 kilo. Op 5 mei van hetzelfde jaar maakt ook de eerste Amerikaan een ruimte vlucht. Het is Alan Shephard die met zijn Mercury capsule een reis maakt 15 minuten. Hij bereikt een hoogte van maximaal 180 km boven de aarde. Op 25 mei 1961 maakt president Kennedy in zijn toespraak duidelijk dat het Amerikaanse ruimtevaart programma versnelt zal worden, om de Russen bij te houden. Het startsein wordt gegeven voor een nieuwe reeks ruimtevluchten. De Apollo ruimtevluchten. Ook belooft Kennedy dat er voor het einde van het decennium een Amerikaan op de maan is geweest. Op 20 februari 1962 maakt John Glenn een ruimtevlucht voor Amerika. In zijn Mercury6 capsule maakt hij 3 keer een rondje rond de aarde. Ook in dit jaar wordt er door de Amerikanen een communicatie satelliet ( Telstar) gelanceerd hij wordt voornamelijk gebruikt voor het leger. In 1963 maakt ook de eerste vrouw een ruimte reis, het is de Russische Teresjkova. In het jaar 1964 is er de oprichting van de Europese ruimtevaart organisatie, de ELDO. Zij krijgen de opdracht om Europese raketten en satellieten te ontwikkelen. Op 31 januari 1964 voert de Russische robotverkenner een verkenning uit op de maan en stuurt verbazende gegevens terug. In maart 1965 maakt Leonov als eerste mens een ruimte wandeling. Hij zit vast met een slang aan zijn ruimteschip voor de nodige zuurstof. Deze ontwikkeling was zeer belangrijk omdat astronauten nu ruimtestations konden bouwen terwijl ze in de ruimte zweefde. In 1967 vindt een eerste test plaats met de vernieuwde Apollo, dit als voorbereiding op een bemande reis naar de maan. Dan brengt apollo8 in 1968 de eerste mensen in de buurt van de maan. Dan tenslotte in 1969, na nog wat testwerk met Apollo 9 en 10, vertrekt op 16 juli de Apollo 11 met aan boord drie Amerikanen die op weg gaan naar de maan. Een paar dagen later ( 21 juli) komen de astronauten aan op de maan. Neil Armstrong zet vervolgens als eerste mens voet op de maan en spreekt kort daarna zijn legendarische woorden. Rusland laat het er niet bij zitten en stuurt op 15 december 1970 de VENERA 7 naar Venus. De satelliet land op Venus en geeft gedurende een half uur waardevolle informatie af aan het thuisstation in Rusland. Dan stuurt Amerika in 1972 de Pioneer op verkenning naar Jupiter. De Pioneer passeert in december 1973 Jupiter en verteld de Amerikanen waardevolle dingen over deze planneet. De Pioneer gaat nog steeds vooruit en is inmiddels Pluto al voorbij. Op 14 mei 1973 is er door de Amerikanen de lancering van het Skylab ruimte station, dit is het eerste ruimte station ter wereld. In 1975 is het dan zover, de Amerikaanse Apollo en de Russische Soyuz koppelen bij elkaar aan en de astronauten kunnen elkaar de hand schudden, ondanks de grote politieke verschillen tussen beide landen. Ook in het jaar 1976 gebeurt er van alles op het ruimtevaart vlak. Zo is er de lancering van de Viking 1 op 20 juli en de lancering van de Viking 2 op 3 september 1976. deze karretjes landen op Mars om daar onderzoek te verrichten. In 1977 lanceert de NASA voyager 1 en 2 ze worden weggestuurd om opnames te maken van de planeten Jupiter en Saturnus. Ze maken vele foto´s van de planeten haar manen en ringen. In 1990 worden de camera´s van de Voyager weer aangezet en men ziet alle planeten in een foto gevangen. De Voyager is het object dat het verst verwijderd is van onze aarde. Voor buitenaardse wezen die deze satelliet ooit nog vinden zit er nog een koperen plaat in met de beschrijving van onze aarde. Zodat de eventuele buitenaardse wezen weten waar het vandaan komt. In 1979 is het voor het eerst dat Europa een raket de ruimte inschiet. Het is de Ariane 1, later volgen nog verbeterde versies van deze raket. In 1981 tests de NASA voor het eerst de gloednieuwe Space Shuttle Columbia. Deze raket is zo bijzonder omdat de shuttle meer dan 1 keer kan worden gebruikt. De russen lanceren hun Salyut 7 in 1986. Deze Salyut is de eerste module voor het bekende ruimtestation MIR. (Inmiddels neergestort) In 1991 wordt de beroemde en beruchte, Amerikaanse Hubble telescoop de ruimte ingeschoten. De miljarden kostende telescoop blijkt niet goed te werken en lijkt verspilt geld. Na enkele reparaties werkt de telescoop nu toch en heeft inmiddels waardevolle foto´s terug naar de aarde gestuurd. Op 4 Juli 1996 landt de Pathfinder robot op Mars. Het karretje, dat door een grote zonnecel word aangedreven, doet bodemonderzoek en stuurt veel informatie terug naar huis. In 1997 wordt begonnen aan een groot internationaal Space Station. Op deze plek kunnen astronauten van elke organisatie dan ook hun Shuttle aankoppelen. Dit was een overzicht van alle belangrijke gebeurtenissen in de geschiedenis van de ruimtevaart.

Het is onmogelijk voor een ruimteschip om genoeg zuurstof, voedsel en water mee te nemen voor een lange reis omdat de ruimteschepen simpel weg te klein zijn. Om in lange ruimtevluchten toch genoeg zuurstof, voedsel en water mee te nemen moet men bij de NASA een manier vinden om dit allemaal mee te nemen of te hergebruiken. Ook energie aan boord moet worden opgewekt. Daarover gaat het volgende stukje, omdat het toch belangrijk is dat de astronauten in leven blijven tijdens hun ruimte reis.

Hergebruik van zuurstof water en de winning van energie. De elektriciteit aan boord van een spaceshuttle wordt geleverd door brandstofcellen. Deze cellen bestaan uit twee elektroden, die gescheiden zijn door een tussenstof. De brandstof van deze cellen is waterstof samen met zuurstof. De twee reageren met elkaar en er ontstaat water. Dat weer gebruikt wordt om van te leven. Door de elektroden ontstaat een soort spanning en die spanning wordt stroom als er een stroomverbruiker op is aangesloten, een gloeilamp bijvoorbeeld. Er zijn heel veel soorten brandstofcellen, maar in de ruimtevaart gebruikt men de alkalische cel,deze loopt op waterstof en op zuivere zuurstof.. Dit omdat deze soort het beste bestand is tegen de omstandigheden in de ruimte. Het vermogen van 1 cel levert 0,8 Volt op. Om een groter vermogen te krijgen moet met de brandstof cellen in serie plaatsen. In de Space Shuttle zijn drie brandstof cellen geïnstalleerd die een ieder een vermogen kunnen leveren van 27 tot 32 Volt en ze hebben een stroom bereik van 60 tot 400 Ampère. De drie batterijen kunnen een continue belasting van 21 Kilowatt aan en hebben een piek belasting van 36 Kilowatt. De 36 Kilowatt kunnen de brandstofcellen voor 15 minuten aan, langer dan springen ze kapot. Als de spaceshuttle is gelanceerd, leveren deze cellen de gehele vlucht de eclectische stroom voor de shuttle. Het eten aan boord van de space shuttle gaat er gewoon normaal aan toe, met als enige verschil misschien dat de astronauten een schaar gebruiken om de verpakking van hun ruimtevoedsel open te knippen. Eten klaarmaken gebeurt in de zogenaamde Gally dit is een soort aanrecht met een waterkraan en een oven. De waterkraan dient er voor om het gedroogde ruimte voedsel klaar te maken voor menselijk gebruik. De oven dient er natuurlijk voor om het voedsel warm te maken. De astronaut gebruikt tijdens zijn verblijf in de ruimte per dag zo´n 0,75 kilo gedroogd ruimtevoedsel verder drink hij ongeveer 2,5 liter water en gebruikt 2 liter waswater. Voor korte verblijven in de ruimte is het mogelijk om al het benodigde water mee te nemen, als echter de reizen wat langer worden(zoals een retourtje Mars), dan is het nodig om het aanwezige water en de zuurstof te zuiveren. Hiervoor heeft de NASA de zogenaamde Life Support Systems bedacht. Dit zijn systemen waarmee de lucht, afvalwater en urine worden gezuiverd tot weer gewoon drinkwater en inadembare lucht. Het systeem om urine te zuiver kan op 2 manieren. De eerst manier is het simpelst. Het werk als volgt. De urine wordt vermengd met nog wat andere biologische stoffen en wordt daarna ingedampt. De condens wordt opgevangen en dit is dan het zuivere water. Een andere manier om het water terug te winnen uit de urine van de astronauten is om de urine te laten verdampen en om het daarna te mengen met lucht of zuurstof. Dit mengsel gaat vervolgens naar een oxidatiereactor waarin ammoniak, ureum en organische stoffen zitten. Als het mengsel hier uit komt dan laat men de damp weer condenseren en wordt het vervolgens ontleed in zuurstof en stikstof.

Hoewel ik al een paar keer wat gezegd heb over de Space Shuttle. Zou ik nu een apart hoofdstukje aan deze speciale raket willen wijden. Dit omdat de shuttle het meest gebruikte ruimteschip is en omdat het schip keer op keer kan worden gerecycled.

De Space Shuttle De shuttle is een zogenaamde RLV, dat staat voor: Reusable Lauch Vehicles. Deze naam betekend dat je een space shuttle, die als eens in de ruimte is geweest, nog vaker dan deze ene keer kunt gebruiken. De shuttle is niet helemaal herbruikbaar omdat sommige onderdelen standaard moeten worden vervangen. De shuttle is het meest gebruikte ruimteschip van de NASA. Het heeft nu al meer dan 600 astronauten de ruimte ingebracht en de honderdste vlucht met de Shuttle was in 2001. men hoopt om de shuttle nog minstens 10 jaar in de lucht te houden. De shuttle is vooral zeer belangrijk om de bouw van het internationaal ruimtestation te realiseren. Ook worden er nog vaak veranderingen doorgevoerd in de Space Shuttle, zo is laatst nog een nieuwe brandstof tank ontworpen. Deze tank is gemaakt van een Aluminium- lithium legering en is zo´n 3500 kilo lichter dan zijn voorganger. Ook is de nieuwe tank 30% sterker. Verder is er nog een bewakingssysteem geplaatst. Dit om elk klein foutje in de motoren van de shuttle op te sporen. Op het moment werkt NASA aan een nieuwe cockpit, die totaal van glas is en volledig automatisch alle systemen aanboord kan controleren. De nieuwste verbeteringen zullen binnenkort op de Shuttle Atlantis worden getest.

Enkele wetenswaardigheden over de Space Shuttle. # De Space shuttle is gebouwd uit meer dan 2,5 miljoen onderdelen en is daarmee de meest complete machine ooit gebouwd door mensen. # Bij de lancering van de shuttle bereikt deze in 8,5 minuten een snelheid van 28.000 km/uur. Dat is ongeveer even snel als een kogel. # In deze 8,5 minuut gebruikt de shuttle 1,6 miljoen liter brandstof. Het totale lanceer gewicht was 2 miljoen kilo, dat is inclusief de brandstof. # Omdat de hoofdmotor van de Shuttle op zuurstof en waterstof loopt is het grootste deel van de uitlaatgassen waterdamp. # Bij de lancering leveren de motors van de Shuttle een kracht van 44 miljoen pk # De motor van de Shuttle bereikt tijdens de vlucht een temperatuur van 3315 graden Celsius, terwijl de brandstof van deze zelfde motor ( waterstof) een temperatuur heeft van min 252,8 graden Celsius. # De temperaturen die de shuttle tijdens zijn vlucht ondervindt verschillen van min 159 graden Celsius in de ruimte tot 1648 graden Celsius bij zijn terug keer naar de aarde

Omdat het zo´n grote impact heeft gehad op de ruimtevaart en op de hele geschiedenis zou ik nu wat willen vertellen over de maanlanding van apollo 11 en de legendarische astronaut Neil Armstrong.

De maanlanding Na het grote succes van apollo 10, die een vlucht rond de maan had gemaakt, maakte de NASA bekent dat nu de Apollo 11 werd gelanceerd. Deze zou een vlucht naar de maan maken, daar landen en weer veilig terug keren naar aarde. Het zou betekenen dat de droom van toenmalig president Kennedy in vervulling zou gaan. Op 16 juli 1969 was het zover: de reis naar de maan was begonnen. De publieke belangstelling was groot en ook de media was in grote getale aanwezig. Zij hadden al dagen lang voor de poorten van de lanceerbasis Cape Canavaral gekampeerd en waren daarom ook uitzinnig toen de astronauten in hun pakken richting het lanceerplatform gingen. Om halftien bepaalde de vlucht leiding in Houston dat er gestart kon worden. De laatste seconden tikte weg en de 5 motoren sloegen aan en de Apollo 11 was op weg naar de maan. Na eerst 2 uur rond de aarde te hebben gedraaid gingen de motoren in trap 3 en de raket spoot weg met een snelheid van 40.000 km/uur, dat is 10 maal sneller dan een geweerkogel. De drie dagen durende vlucht verliep zonder problemen. De echt problemen begonnen pas na dat apollo 11 het punt was gepasseerd waar apollo 10 was gestopt, namelijk de maan landing zelf. Het begon met alles klaar zetten voor de landing, zoals het trappetje uit klappen en het ideale moment kiezen om te landen. Toen dit gebeurd was konden Neil Armstrong en Buzz Aldrinn hun capsule op de maanbodem wegzetten. Omdat er vanaf de basis nog wat twijfels waren mochten Armstrong en Aldrinn nog niet naar buiten. Ze moesten 3 uur wachten voordat Houston het groene licht gaf. De life support systems konden worden aangesloten en armstrong stapte het trapje af. Hij zette zijn voet op de grond en sprak zijn woorden: That´s one small step for a man, one giant leap for mankind. Na deze woorden was de opdracht van Armtrong om foto´s te maken en zoveel mogelijk bodem monsters te nemen. Ook de tweede man op de maan deed dit werk. Verder hebben de twee op de maan nog een seismometer, een zonnewinddetector en een laser reflectie apparaat geïnstalleerd. Toen was het tijd om terug te gaan naar het moederschip. Armstrong gooide alle overbodige dingen uit de capsule, waaronder de peperdure fotocamera´s en laadde het schip vol met zakken vol maanstenen. De astronauten kropen terug in hun capsule en wachten tot ze gelanceerd zouden worden in een baan rond de aarde. Na de lancering vanaf de maan koppelde de capsule zich na enkele uren weer aan bij het moederschip en konden de astronauten elkaar de hand schudden. Hierna konden de astronauten van de terug reis genieten want ze waren nu in een vrije val richting aarde. Toen ze weer in de buurt kwamen van de aarde koppelde ze een kleine capsule af om zo terug te reizen naar de aarde. Toen ze wilden landen bleek er een probleem te zijn de capsule ging met deze snelheid het water voorbij en zo op het land komen, wat een dodelijke afloop zou hebben voor de drie astronauten. Gelukkig konden Armstrong en zijn mannen het schip nog net onder controle krijgen, ondanks dat ze veel extra brandstof hadden gebruikt en dat er voor nog maar 20 seconden brandstof in de tanks zat. Na hun landing moesten ze nog 17 dagen in quarantaine om te zien of ze geen raar maanvirus hadden opgelopen. Dit was gelukkig niet het geval en de 3 starten hun rond reis over de wereld. Neil Armstrong is altijd de grote held gebleven, zijn maat Buzz Aldrin is altijd de tweede man gebleven en is daardoor psychisch gestoord geworden. De derde man Mike Collins is altijd bescheiden gebleven en schrijft nu ruimtevaart boeken over zijn werk bij de NASA

Conclusie en samenvatting Om maar meteen antwoord te geven op de probleemstelling: de ruimtevaart heeft veel betekend voor ons. Zonder de satellieten zouden onze mobiele telefoons niet werken en zouden we bijna niet naar het buitenland kunnen bellen, en om maar te zwijgen over vele toepassingen in de scheepvaart en industrie. Ook zijn we door de ruimtevaart meer te weten gekomen over ons bestaan op aarde. Dit is allemaal gekomen door de wapenwedloop tussen de VS en de SU, die de raket ontwikkeling stimuleerde en ons uit eindelijk op de maan hielp en de Space Shuttle ontwikkelde. Ondanks dat de SU niet meer bestaat gaat de ruimtevaart nog steeds in een hoog tempo en ben ik benieuwd wat we binnen kort kunnen verwachten van de NASA.