 Onder
ruimtevaart verstaan we het transport van mensen en materialen buiten de
aardse dampkring met behulp van voertuigen voortgestuwd door middel van
daartoe geschikte motoren, die alle berusten op het principe van de
raketmotor.
1. Historisch overzicht
1.1 Fantasieën en theorieën
Historische ruimtevaartfantasieën zijn weliswaar schaars, maar toch
reeds duizenden jaren oud. Een van de vroegste denkbeeldige reizen naar
de Maan is afkomstig van Lucianus van Samosata (2de eeuw v.C.). Johannes
Kepler (1571–1630) beschreef een maanreisfantasie in zijn werk Somnium.
In 1687 toonde Isaac Newton in zijn Principia aan dat, indien aan een
projectiel een snelheid van 11,2 km/s kan worden gegeven, het aan de
aantrekkingskracht van de aarde zal weten te ontsnappen (zie ook
ontsnappingssnelheid). In de 19de eeuw gebruikte Jules Verne dit
resultaat om er zijn Reis naar de Maan mee te beschrijven. De Duitser
Hermann Ganswindt (1865–1934) bedacht nog in 1891 een primitief
ruimteschip, voortgedreven met behulp van een reactieprincipe door het
afschieten van kogels vanaf het ruimteschip. Aan de Russische
schoolmeester Konstantin Tsjolkovski (1857–1935) valt de eer te beurt
voor het eerst de wiskundige vergelijkingen te hebben afgeleid voor het
realiseren van ruimtevaart met behulp van raketvoortstuwing. Hij
publiceerde deze in 1903 in een boek over ‘exploratie van de ruimte met
behulp van raketaandrijving’. Tsjolkovski bepaalde het verband tussen de
uitstroomsnelheid van de verbrandingsgassen van een raket en de
raketsnelheid. Andere pioniers van de theoretische ruimtevaart waren de
Amerikaan Robert Hutchins Goddard, die in 1919 een verhandeling
publiceerde, getiteld: A method of reaching extreme altitudes, en de
Duitse leraar Hermann Julius Oberth, die in 1923 in een publicatie: Die
Rakete zu den Planetenräumen stelde dat de stand van wetenschap en
techniek het toelaat machines te bouwen die zich buiten de aardse
dampkring kunnen verheffen zonder op aarde terug te vallen, geschikt om
mensen te vervoeren, en dat onder bepaalde omstandigheden de
vervaardiging van zulke machines economisch lonend wordt. Deze
historische publicaties werden gecompleteerd met Walter Hohmanns boek:
Die Erreichbarkeit der Himmelskörper (1925), een boek van Robert
Esnault-Pelterie over ‘het onderzoek van de hogere dampkringlagen met
behulp van raketten en de mogelijkheid van interplanetaire reizen’
(1928) en Eugen Sängers Raketenflugtechnik (1933).
1.2 Duitsland
De basis voor de praktische uitvoering van deze theorieën uit het begin
van de 20ste eeuw werd gelegd in de Tweede Wereldoorlog met de bouw van
de Duitse V-2, ontworpen door Walter Dornberger en Wernher von Braun. De
V-2 was de eerste krachtige raket met grote mogelijkheden voor de
ruimtevaart (zie ook V-wapens).
1.3 Sovjet-Unie
In 1945 werden meer dan 4000 Duitse medewerkers aan de V-2 naar de
Sovjet-Unie overgebracht, waar zij al hun ervaringen aan de
Sovjettechnici afstonden. In 1949 lanceerden de Russen reeds raketten
tot hoogten van 100 km boven het aardoppervlak. Op een congres in Wenen
(nov. 1953) onthulde de Russische hoogleraar Nesmejanov voor het eerst
Russische ruimtevaartplannen. Op 4 okt. 1957 werd de eerste Russische
kunstmaan, Spoetnik-1, met succes gelanceerd. Nog op 3 nov. van dat jaar
werd de hond Laika als eerste proefdier voor de ruimtevaart in een
kunstmaanbaan rond de aarde geschoten. Op 2 jan. 1959 werd voor het
eerst een Russische raket in de richting van de Maan geschoten. Deze
Loena-1, gelanceerd door een drietrapsraket, passeerde 34 uur na de
start de Maan op een afstand van 6500 km en verdween vervolgens in een
baan om de zon. Acht maanden later sloeg de Loena-2 als eerste aardse
voorwerp op het maanoppervlak te pletter. Enige dagen later, op 4 okt.
1959, werd de Loena-3 in een baan achter de Maan om geschoten. Aan deze
Loena-3 heeft men de eerste foto's van de achterkant van de Maan te
danken. In 1961 werd voor het eerst een mens buiten de dampkring
gebracht (Joeri Aleksejevitsj Gagarin). Pas in 1966 slaagde men erin met
behulp van de Loena-9 een zachte landing op het maanoppervlak te maken.
Eveneens in 1966 slaagden Sovjettechnici erin de eerste kunstmaan van de
Maan tot stand te brengen met de Loena-10. In sept. 1970 landde het
onbemande maanvoertuig Loena-16 op het maanoppervlak voor het winnen van
grondmonsters, die op 24 sept. 1970 op aarde werden afgeleverd. Tevens
werd in 1970 een eerste onbemand maanvoertuig, Loenochod-1, op het
maanoppervlak gebracht.
Russische onbemande ruimtesondes naar Mars zijn weinig succesvol
geweest; weliswaar slaagde men er op 2 dec. 1971 in als eerste een
capsule op Mars te deponeren, doch wetenschappelijke resultaten bleven
uit. Meer succes boekten de Russen bij het onderzoek van Venus. Eind
1966 kwam een eerste bolvormig voorwerp van aardse makelij op deze
planeet terecht en op 15 dec. 1970 registreerde een door Venera-7 op
Venus afgeworpen sonde, die gedurende 21 minuten na de landing
functioneerde, een temperatuur van 500 °C en een druk van bijna 10 MPa
(100 bar). De eerste beelden van het oppervlak werden in okt. 1975 door
Venera-9 en -10 naar de aarde gezonden.
De bemande Russische ruimtevaart maakte aanvankelijk achtereenvolgens
gebruik van de ruimtevaartuigen Vostok, Voschod en Sojoez. Op 19 april
1971 werd daar het eerste experimentele ruimtestation Saljoet-1 aan
toegevoegd, dat onbemand van de aarde vertrok en in juni van dat jaar
door een koppeling met Sojoez-11 van een bemanning werd voorzien.
Saljoet-6 werd een zeer succesvol ruimtestation dat sinds zijn lancering
in sept. 1977 gedurende 31 jaar door tientallen kosmonauten bezocht is
en dat door onbemande ruimtevaartuigen van het type Progress, afgeleid
van de Sojoez, voortdurend voorzien werd van nieuwe voorraden. Daarna
volgden Saljoet-7 en Mir . Dankzij deze ruimtestations konden sommige
kosmonauten gedurende een half jaar tot meer dan een jaar in de ruimte
verblijven, wat belangwekkende medische gegevens heeft opgeleverd. Om de
sleur van het lange verblijf in de ruimte te breken, kregen de
kosmonauten in Saljoet en Mir regelmatig bezoek van andere groepen
kosmonauten, die dan een week tot een maand aan boord bleven. De Russen
introduceerden in 1988 een eigen space shuttle, de Boeran, als opvolger
van de Sojoez. De opvolger van de Mir is samen met de Freedom (VS)
omgewerkt tot het ruimtestation Alpha.
1.4 Verenigde Staten
Ook in de Verenigde Staten werd sinds 1945 verder geëxperimenteerd met
de Duitse V-2-raketten. Duitslands grootste raketdeskundige, Wernher von
Braun, was een van degenen die in de Verenigde Staten terechtkwamen na
het beëindigen van de Tweede Wereldoorlog. Op 17 dec. 1946 bereikte een
V-2 boven New Mexico een recordhoogte van 175 km. Op 24 febr. 1949
bereikte een tweetrapsraket, bestaande uit een V-2 samen met een
Amerikaanse raket, een nieuw hoogterecord van 375 km. In 1953 was uit de
V-2 een nieuwe krachtige raket ontwikkeld, de Redstone. Een tweede
model, Redstone-II, legde in 1957 een afstand van 2400 km af. Later
kreeg deze raket de naam Jupiter. Op 31 jan. 1958 werd met een speciale
getrapte raket, met de Jupiter als basis, een eerste Amerikaanse
kunstmaan, Explorer-1, in een baan rond de aarde gebracht. Inmiddels
werd ook in 1958 de NASA opgericht, een instelling die de verantwoording
kreeg voor alle civiele ruimtevaartontwikkelingsprogramma's. Sindsdien
werd de ruimtevaart in de Verenigde Staten krachtig ter hand genomen.
Via eenpersoons Mercury-kunstmaanvluchten rond de aardbol en
tweepersoons Gemini-kunstmaanvluchten werd ten slotte met behulp van het
Apollo-project een bemande vlucht naar de Maan en terug mogelijk. Vóór
die tijd hadden Rangers, Surveyors en Lunar Orbiters de Maan
gefotografeerd, resp. tijdens harde maanlandingen, zachte maanlandingen
en vanuit omloopbanen rond de Maan. Tussen 1960 en 1970 ondernam de NASA
ook onbemande verkenningsvluchten naar Mars en Venus. Met de Mariner-4
werden op 14 juli 1965 de eerste foto's van het Marsoppervlak verkregen.
Aanvankelijk kreeg men daaruit de indruk dat Mars net als de Maan alleen
een kraterlandschap vertoonde, maar fotowaarneming gedurende langere
tijd vanaf een kunstmatige satelliet rond de planeet Mars in begin 1972
leverde een stroom van gedetailleerde opnamen op die zowel tektonische
als eroderende verschijnselen laten zien (Mariner-9, winter 1971–1972).
In de zomer van 1976 arriveerden de Viking-1 en -2 in de omgeving van
Mars, die elk een landingsgedeelte op het oppervlak van de planeet
lieten afdalen. Aan de hand van foto's en de resultaten van een
miniatuur-biologisch laboratorium heeft men moeten concluderen dat er
zeer waarschijnlijk geen leven op Mars bestaat. Andere Mariner-capsules
verkenden de omgeving van Venus, terwijl de Pioneer Venus-1 in 1979
vanuit een baan om de planeet het altijd door wolken verborgen oppervlak
in kaart bracht met behulp van een radarhoogtemeter. De Mariner-10
leverde (voorjaar 1974) veel nieuwe en verrassende informatie over
Mercurius. Pioneer-capsules verrichtten in een baan rond de zon talrijke
onderzoekingen over de verschijnselen in de interplanetaire ruimte en op
de zon. Pioneer-10 passeerde Jupiter in dec. 1973 en leerde toen o.a.
dat Jupiter een zeer sterk stralings- en magnetisch veld bezit.
Pioneer-11 volgde een jaar later en maakte gebruik van het
zwaartekrachtveld van Jupiter om zijn baan af te buigen in de richting
van Saturnus, alwaar de sonde in sept. 1979 arriveerde. Inmiddels waren
de Voyager-1 en -2 al weer onderweg naar Jupiter en ontdekten in de
lente van 1979 dat ook deze planeet omgeven is door een dunne ring,
terwijl het maantje Io sterke vulkanische activiteit bleek te vertonen.
Beide vervolgden hun weg naar Saturnus en toonden in nov. 1980 resp. aug.
1981 dat het ringenstelsel van deze planeet in werkelijkheid uit
duizenden individuele ringetjes bestaat, samengesteld uit stofdeeltjes
en ijsbrokken. De Voyager-2 vervolgde daarna zijn weg naar Uranus (1986)
en Neptunus (1989).
De bemande ruimtevaart in de Verenigde Staten werd aanvankelijk bedreven
met ruimtevaartuigen van het type Mercury, Gemini en Apollo, terwijl bij
de maanlandingen van de Lunar Module gebruik gemaakt werd. Op 14 mei
1973 werd Skylab, het eerste Amerikaanse ruimtestation, gelanceerd, dat
driemaal werd bemand voor resp. vier, acht en twaalf weken. Daarbij
werden talrijke experimenten verricht op het gebied van astronomie,
zonne- en aardwaarneming, metallurgie en biologie. Daarna is men zich
gaan concentreren op de ontwikkeling van een in beginsel efficiënter
ruimtetransportmiddel dat grotendeels honderdmaal opnieuw bruikbaar is,
de Space Shuttle. Tot 1986 maakten toestellen van dit type 24 geslaagde
vluchten. Er werden vier ruimtevliegtuigen operationeel: Columbia,
Discovery, Atlantis en Challenger. Op 28 jan. 1986 explodeerde de
Challenger 73 seconden na de start, waarbij de zeven bemanningsleden om
het leven kwamen. In 1988 werden de vluchten hervat. Tevens werd gewerkt
aan een groot permanent ruimtestation, Freedom, dat eind jaren negentig
operationeel zou moeten worden. Het is inmiddels onderdeel van het
internationale ruimtestation Alpha.
1.5 Europa
Verschillende West-Europese landen hebben in 1975 de Europese
ruimtevaartorganisatie ESA gesticht, waarin de eerdere organisaties voor
ruimteonderzoek ESRO en raketontwikkeling ELDO zijn opgenomen. Daarnaast
zijn in opdracht van ESA door de Europese industrie het bemande
ruimtelaboratorium Spacelab en de Ariane-draagraket ontwikkeld. De ESA
werkt ook mee aan het ruimtestation Alpha.
1.6 China
Sinds 1970 lanceert de Chinese Volksrepubliek eigen kunstmanen met eigen
raketten. Op 24 april 1970 ging de Mao-1 omhoog, een lichte
wetenschappelijke kunstmaan met een massa van 173 kg. De kunstmaan zond
het lied Het oosten is rood uit. Voor deze en volgende lanceringen
werden en wordt gebruik gemaakt van raketten van het type Lange Mars. Op
26 nov. 1975 ging de China-5 omhoog, de eerste Chinese kunstmaan,
waarvan de capsule naar de aarde kon terugkeren. De capsule werd na vijf
dagen geborgen. Dit type satelliet wordt gebruikt voor het maken van
fotografische opnamen, die zowel voor militaire doeleinden als voor de
economie van belang zijn. Op 8 april 1984 lanceerden de Chinezen hun
eerste telecommunicatiekunstmaan, de China-15. De 450 kg wegende
satelliet kwam in een vrijwel cirkelvormige baan om de aarde, op 36.000
km boven de evenaar. De omlooptijd is hier 24 uur, zodat de satelliet
boven hetzelfde punt van de aarde blijft hangen en dus ideaal is voor
het verzorgen van verbindingen in een groot gebied. De experimentele
kunstmaan werkte twee jaar. De Chinezen bieden hun draagraketten Lange
Mars-2 en Lange Mars-3 op de wereldmarkt aan voor het lanceren van
kunstmanen van derden. De Lange Mars-2 is vooral geschikt om satellieten
tot 2,5 ton in een lage baan om de aarde te brengen. De Lange Mars-3 kan
lichte communicatiesatellieten van ca. 0,5 ton naar een geostationaire
baan brengen op 36!000 km hoogte.
1.7 Japan
In Japan houden twee organisaties zich met ruimtevaart bezig: ISAS (afk.
v. Eng. Institute of Space and Astronautical Science) en NASDA (afk. v.
Eng. National Space Development Agency). ISAS concentreert zich op de
ontwikkeling van lichte wetenschappelijke satellieten, die met
betrekkelijk eenvoudige en lichte raketten (Mu-serie) worden gelanceerd,
zoals de röntgensatellieten gelanceerd in 1979, 1983 en 1987, en een
verkenner (Planet-A) van de komeet Halley, die de komeet in maart 1986
passeerde. In 1990 werd een kleine satelliet (Hagoromo, 10 kg) in een
baan om de maan gebracht, maar de zender bleek niet te werken.
Satellieten voor radioastronomisch onderzoek, voor zonneonderzoek en
voor de verkenning van de planeet Venus staan op het programma. NASDA
ontwikkelt satellieten voor praktische toepassingen en de daarvoor
benodigde zwaardere draagraketten (N-serie en H-serie), zoals Kiku-2 (de
eerste geostationaire kunstmaan van Japan, 1977); Himawari
(geostationaire weersatelliet, 1977); experimentele
communicatiesatelliet (1977); Yuri (communicatiesatelliet, 1978);
Himawari-2 (geostationaire weersatelliet, 1981); Sakura-2a en -2b
(geostationaire communicatiesatellieten, beide 1983); Momo-1 (marine-observatiesatelliet,
1987). Japan heeft twee lanceerbases: Tanegashima Space Center op het
eiland Kyushu en Tsukuba Space Center op het eiland Honshu.
NASDA's H-2-raket kan tot 2 ton in een geostationaire baan brengen. Deze
baan (op 36.000 km hoogte) is m.n. geschikt voor communicatie- en
weerkunstmanen die in deze 24-uurs baan boven hetzelfde punt van de
equator blijven ‘hangen’. Japan werkt met andere landen samen in het
ruimtestation Alpha. |
|
|
|
|
|
|
