Inleiding

Ik heb mij altijd geïnteresseerd voor foto's van de Aarde, Maan en planeten die door ruimtevaartuigen gemaakt werden. Vooral de eerste Marsfoto's van de Mariner maakten veel indruk. Foto's, zover van de Aarde genomen en waarvan de signalen met de lichtsnelheid er wel 12 minuten over deden om de Aarde te bereiken. Een regelrecht wonder!
Daar wilde ik meer van weten en bouwde zo kennis op over de ruimtevaart en het fotografische gedeelte in het bijzonder. 
In mijn tijd als bestuurslid van de Helderse afdeling van de Nederlandse Vereniging voor Weer- en Sterrenkunde "Zenit" heb ik hierover een aantal lezingen gehouden en begin tachtiger jaren een tentoonstelling ingericht.
De eerste ruimtevaartuigen zijn misschien wel oververtegenwoordigd, maar het waren wel de pioniers voor de huidige missies. Mijn voorkeuren (project Viking, Voyager en Lunar Orbiter) blijken ook wel uit de lengte van die onderdelen. Het is als met de eerste poolreizigers. Amundsen en Scott maakten heroïsche tochten en nu wordt de Zuidpool overstroomd door wetenschappers en toeristen.

Deze pagina's zijn een bewerking van een serie artikelen die rond 1980 in "Orion", het blad van "Zenit"  hebben gestaan. Ze zijn in 2009 voor deze website aangevuld met gegevens over meer recente missies. En nu is er ook een lezing over dit onderwerp gebaseerd op deze website, maar toch flink afwijkend; een presentatie is immers iets anders dan tekst).

Begin 2023 heb ik samen met mijn broer Rob een boekje over de 'Voyagers' geschreven.

Viking Lander op Mars

De verwondering over de prachtige foto's van onze Maan en planeten, die in de jaren zestig en zeventig van de vorige eeuw werden gemaakt liggen aan deze website ten grondslag. Hoe kunnen ruimtevaartuigen perfecte foto's maken bij soms zo weinig zonlicht en hoe is het mogelijk dat hun zwakke signalen, die er soms uren over deden om de Aarde te bereiken, toch nog sterk genoeg waren om er mooie foto's te kunnen printen?

Die interessante foto's verschenen in kranten en tijdschriften. Foto's van totaal nieuwe werelden spreken heel erg tot de verbeelding. Toch moeten we wel bedenken dat de meeste ruimtevaartuigen veel meer instrumenten aan boord hadden. Het fotografische deel was er meestal maar een onderdeel van. Al die andere wetenschappelijke instrumenten vulden de foto's aan en gaven een totaalplaatje van een planeet. Als we naar de Voyagers kijken, die heel veel informatie hebben verzameld over de planeten Saturnus, Jupiter, Uranus en Neptunus (en hun vele manen!), dan waren er behalve de fotocamera's ook nog deze wetenschappelijke instrumenten aanwezig:

• IRIS - om de infrarode straling te meten (die vertelt iets over de chemische samenstelling en temperatuur van een atmosfeer en de samenstelling van ringdeeltjes en oppervlakten van manen). Infrarode straling heeft een langere golflengte dan zichtbaar licht.
• Fotopolarimeter - meet de polarisatie van het zonlicht dat weerkaatst wordt door een planeet, atmosfeer of oppervlak. Dit vertelt iets over de samenstelling.
• Ultraviolet spectrometer - om waarnemingen te doen naar straling met een kortere golflengte dan zichtbaar licht. Dit onderzoek wordt voornamelijk gebruikt om gassen in atmosferen te bekijken.
• Radio - Ruimtevaartuigen hebben altijd een grote parabool antenne (een satellietschotel), waarmee de waarnemingen naar de ontvangststations op aarde gezonden worden. De verandering in het radiosignaal kan ook gemeten worden als een ruimtevaartuig zich achter de ringen van een planeet  bevindt of achter een atmosfeer van een planeet verdwijnt. Dit vertelt de wetenschappers ook iets over de samenstelling.
• Magnetometer - meet het magnetisch veld van een planeet, als het aanwezig is. Een magnetisch veld vertelt iets over het binnenste van een planeet.
• CRS - neemt de aanwezigheid van kosmische stralingsdeeltjes waar. Die deeltjes reizen bijna met de lichtsnelheid door de ruimte. Het instrument meet de lading, massa en energie van deze deeltjes, die een hoge energie hebben. Met dit instrument kan men de magnetosfeer van een planeet in kaart brengen.
• LECP - Dit instrument meet de kosmische deeltjes met een lagere energie en vult het CRS instrument aan.
• PLS - Dit instrument doet metingen in het lage energiegebied, dat van de plasmadeeltjes. Plasma is een gas dat bestaat uit geladen deeltjes, "kapotgeslagen" atomen.
• Plasmagolven - dit instrument gebruikt twee 10 meter lange sprietantennes en neemt golven in het plasma waar. Deze hebben frequenties van 0,1 Hz tot 100 kHz. We zouden ze haast kunnen horen, want het gehoor van een jong iemand neemt frequenties tussen 20 Hz (20 trillingen per seconde) tot 20.000 Hz waar. Dit instrument kan ook bliksemontladingen in de atmosfeer van een planeet waarnemen.
• Radiogolven - de twee sprietantennes worden ook gebruikt voor een experiment om radiogolven waar te nemen die door een planeet worden opgewekt. Het kan ook de polarisatie van de radiogolven waarnemen. Dit vertelt iets over de de thermische (warmte) oorzaak van de radiostraling en dus iets over de atmosferen van planeten. Bedenk hierbij dat de Voyagers alleen langs de vier grote gasplaneten vlogen.

Het spectrum hierboven laat zien dat de foto's van planeten en manen voornamelijk in het zichtbare licht (optisch) worden gemaakt.

Alle andere golflengen zijn voor ons oog onzichtbaar, maar maken het "plaatje" van een planeet wel compleet.

De bovengenoemde instrumenten vullen de visuele waarnemingen in het zichtbare licht goed aan.

Voor meer informatie bevelen wij de boeken van Rob Walrecht aan, die heel veel informatie geven over de planeten, ruimte en het zonnestelsel; (van wie ook de spectra hierboven afkomstig zijn).

Wat is er op deze website te vinden?

Deze website behandelt alleen de methoden om op verre plaatsen foto's te maken en die naar de Aarde te sturen.

Foto's
Dat gebeurt met gewone camera's (bediend door astronauten) of speciale grote camera's. Uiteraard nemen die de belichte films weer mee. In het geval van spionage satellieten werden in het begin de filmrollen in een capsule terug naar de Aarde gestuurd.

Vidicon
Dit is een type televisie opnamebuis dat lang gebruikt is in de ruimtevaart. Ze waren klein, stevig en gebruikten weinig energie. De vidicon werd niet gebruikt om bewegende beelden op te nemen, maar om foto's te maken.

CCD
De opvolger van de vidicon. Een CCD is steviger, lichter en gebruikt nog minder energie dan een vidicon. Een dergelijke sensor zit ook in digitale camera's

Scannen
Soms is het beter om een scantechniek te gebruiken, omdat je dan in één scanlijn tegelijkertijd een groot aantal sensoren in verschillende golflengte gebieden kunt gebruiken.

Combinatie
Een van die onderbelichte technische prestaties uit de ruimtevaart is de de Lunar Orbiter, die heel gedetailleerde foto's van de Maan moest maken, voorafgaand aan de bemande landingen. Allerlei eisen zorgden voor een heel bijzondere oplossing.

Vertalen in licht
Een radiotelescoop meet radiostraling in de ruimte. Radiostraling kunnen wij niet zien. Door verschillende sterkten van radiostraling te vertalen in verschillende lichtwaarden, of zelfs kleuren, kunnen wij toch een afbeelding krijgen van bijvoorbeeld een voor het oog onzichtbaar iets zoals de vorm van ons Melkwegstelsel.

In deze serie worden voornamelijk Amerikaanse ruimtevaartuigen als voorbeeld genomen, omdat hiervan veel meer informatie is vrijgegeven. NASA is een erg open organisatie en doet bovendien altijd heel veel op het gebied van educatie. Rusland is heel lang erg terughoudend geweest in het verstrekken van informatie. De laatste tijd is er meer bekend geworden en dan hoofdzakelijk nog door niet-Russen. De ESA heeft ook heel interessante missies gevlogen, maar geeft daar altijd weinig bekendheid aan.

En, last but not least: deze pagina's geven een beschrijving van een klein gedeelte van alle satellieten en ruimtevaartuigen die ooit gelanceerd zijn. De besproken voorbeelden dienen enerzijds als voorbeeld van bepaalde typen fotografische vastlegging en anderzijds als een mijlpaal in het onderzoek van de Aarde, Maan en planeten.

Hans Walrecht

Op- en aanmerkingen, aanvullingen, correcties s.v.p. naar:

(En dit is ook het e-mail adres i.v.m. een lezing die ik voor sterrenkunde- en ruimtevaart verenigingen kan verzorgen; die duurt ongeveer 2 uur)

(Zie alle projecten op www.hansonline.eu )

Een of meer  pagina's zijn bijgewerkt op 19-07-2023  De hele website is hiermee geactualiseerd.

Ontworpen voor resolutie 1920 bij 1080 (HD).