Ruimtelogs - Blogs over ruimtevaart en astronomie

Acht decennia radio-astronomie!

Philip Corneille — Wed, 09 Nov 2011 20:18:38 +0100

Radio-astronomie blijft ontzettend actueel en eind dit jaar en begin volgend jaar viert deze weinig bekende tak van de sterrenkunde zijn 80ste verjaardag!

De geschiedenis van de radio-astronomie begon 80 jaren geleden, toen de Amerikaanse fysicus Karl Guthe Jansky (1905-1950) tijdens het uittesten van trans-Atlantische radiotelefonie verbindingen voor Bell Laboratories, regelmatig geruis opving vanuit een vaste positie aan de hemel. Elke dag kwam het geruis 4 minuten vroeger op en Jansky realiseerde dat dit te maken had met de positie van de Aarde ten opzichte van de hemel. De bron van het geruis lag in het sterrenbeeld Sagittarius (Boogschutter) en was afkomstig van de Galactische kern van onze Melkweg. In 1932, had Karl Jansky, bij toeval, een nieuw venster op het heelal geopend!

Echter weinig astronomen zagen het potentieel van radio-astronomie en Jansky’s voorstel om een grotere antenne te bouwen werd afgewezen. In 1936 las de 25-jarige radioingenieur Grote Reber (1911-2002) het verslag van Jansky’s ontdekking en besloot om eigenhandig een radioantenne te bouwen in z’n tuin in Wheaton, Illinois – VSA. Vanaf 1937 kon Grote Reber met z’n revolutionaire 9,30 m parabolische radioreflector uitstekende radio-waarnemingen uitvoeren en gedurende de Tweede Wereldoorlog maakte hij de allereerste radio hemelkaarten. Reber was tevens de eerste om z’n bevindingen te publiceren in Astrophysical Journal, waardoor de professionele astronomische gemeenschap beter op de hoogte werd gebracht over de mogelijkheden van radioastronomie. Een decennium lang bleef Grote Reber de enige radio-astronoom totdat de Brit James Stanley Hey (1909-2000) radiostraling van de zon detecteerde tijdens het testen van radars in de Blitz op Londen. Tijdens de oorlogsjaren was het verspreiden van wetenschappelijke data aan banden gelegd, maar één van Rebers artikelen bereikte de Nederlandse astronoom Jan Oort op de Leidense sterrenwacht. Dit was de impuls die Jan Oort ertoe aanzette om Hendrik van de Hulst (1918-2000) verder onderzoek inzake de 21 cm golflengte van neutrale waterstof op te dragen. In de jaren 1950 bracht dit onderzoek de structuur van ons Melkwegstelsel in beeld!

Medio de jaren 1950 kreeg radioastronomie een enorme boost, mede dankzij het hergebruik van militaire radioapparatuur en antennes voor astronomisch onderzoek.

In 1956 bouwden de Nederlanders een 25,0 m radio antenne en één jaar later voltooide de Britse professor Bernard Lovell (1913-.) de 76,2 m Jodrell Bank radiotelescoop. Bij wetenschappers in de VSA lag de focus veeleer bij nucleair onderzoek totdat, in 1951 Harold Ewen en Edward Purcell (1912-1997) de 21 cm lijn detecteerden, en in 1955 Bernard Burke en Kenneth Franklin (1923-2007) radiostraling van de planeet Jupiter ontdekten. Deze radiostraling was afkomstig van de 4 Galileïsche maantjes en hun interacties met de magnetosfeer van de gasreus.

Amerikaanse astronomen zagen de noodzaak om hun optische waarnemingen te koppelen aan radio-waarnemingen maar beseften dat radio-astronomie grootschalige apparatuur vereiste die buiten de financiële scope van één enkele universiteit viel. Aangemoedigd door de National Science Foundation (1950), verenigden universiteiten zich in AURA (Association Universities for Research in Astronomy) hetgeen in 1956 aanleiding gaf tot het ontstaan van NRAO (National Radio Astronomy Observatory).

NRAO.

Wereldwijd planden radio-astronomen grotere antennes (122 m Mark V in GB en 183 m Sugar Grove in VSA) maar de praktische haalbaarheid van deze projecten werd in vraag gesteld. Intussen werkten ingenieurs van Caltech (California Institute of Technology) aan een interferometer bestaande uit twee 27,5 m radio telescopen op de Owens Valley sterrenwacht. Hun werk was gebaseerd op het onderzoek van Martin Ryle (1918-1984) en Antony Hewish (1924-.) in het Cavendish Laboratorium van de Cambridge universiteit.

De techniek van interferometrie plaatst twee of meerdere radio-telescopen op verschillende afstanden van elkaar, zodat je verschillende aperturen (effectieve diameter van de ontvangers) krijgt, waarbij de radioantennes zich als één grote denkbeeldige telescoop gedragen. Bij de eerste interferometers bestond de noodzaak om een fysieke link tussen de antennes te hebben, maar dankzij de ontwikkeling van precieze klokken, stabiele frequentie standaarden en data-taperecorders viel werd deze link medio de jaren 1960 overbodig. Bij moderne interferometers sturen de ontvangers hun signalen naar een centrale correlator, een supercomputer die de rekenintensieve Fourier-transformatie-inversies uitvoert, waardoor een hoog opgelost beeld wordt samengesteld.

NRAO plannen voor een radio-interferometer om een groter scheidend vermogen (resolutie) te verkrijgen, resulteerden in de Green Bank interferometer (1964) die het prototype werd voor de Very Large Array (VLA). In 1974 begon de VLA-constructie op de San Augustin vlakte (2124m) nabij Socorro in de staat New Mexico. De site werd gekozen omwille van de “radio stille” omgeving, lagere atmosferische druk en het woestijn klimaat. De eerste van zevenentwintig 25,0 m radio antennes werd in 1975 geplaatst en de radio-astronomen verkregen “First Light” in 1977 met een matrix van zes antennes. Uiteindelijk werd de volledige VLA op 10 oktober 1980 officieel ingehuldigd en het geheel had een prijskaartje van 77 miljoen US dollar.

Europa doet niet onder want in augustus 1972 werd de 100 m Effelsberg-radiotelescoop (hieronder) ingehuldigd nabij Bad Munstereifel in Duitsland. Voor bijna dertig jaren was dit de grootste beweegbare radio-telescoop ter wereld totdat de 110 m Robert Byrd radio-telescoop operationeel werd in Green Bank – Virginia VSA.

Radiotelescopen zijn ontworpen om een veelheid aan astronomische objecten te bestuderen, zoals quasars (actieve galactische kern), pulsars (roterende neutronenster), zwarte gaten, supernova’s, gamma-ray bursts, gravitatielenzen, sterrenstelsels en astronomische masers. Het meest astro-exotische object ooit waargenomen is ongetwijfeld MG1131 +0456, een Einstein ringstructuur van een quasar veroorzaakt door gravitatie lens.

Voor de volledigheid vermelden we het inzetten van diverse radio-telescopen in wereldwijde matrixen, zodat een betere resolutie wordt verkregen. Voorbeelden hiervan zijn de Very Long Baseline Interferometers (VLBI) in Europa, Canada, Australië, China en Japan alsook de Very Long Baseline Array (VLBA) in de VSA.

Momenteel is voor vele radio-astronomie observatoria een verjongingskuur in de vorm van een “digitale” modernisering afgerond, zodat de radio-astronomen klaar zijn voor de wetenschappelijke uitdagingen van de 21^ste eeuw!

Post Scriptum:

Nederland vervult, met ASTRON - LOFAR, ongetwijfeld een rol van wereldformaat in de Radio-astronomie. De voorbije jaren hebben we meermaals de radio sterrenwachten in Nederland aangeschreven om een bezoekje te plannen en aldus hun geschiedenis eens goed uit de doeken te doen. Noch Dwingeloo, noch Westerbork antwoordden op onze aanvraag. Ondanks ITAR regulering blijkt het gemakkelijker een sterrenwacht op 15000 km te bezoeken dan ééntje bij onze noorderburen op slechts 150 km! Blijkbaar moet men in Europa nog heel veel leren om een degelijke " Outreach en PR " te verzekeren...

A.L.M.A. operationeel !

Philip Corneille — Tue, 11 Oct 2011 16:10:37 +0200

Deze maand kondigde ESO, de Europese Zuidelijke Sterrenwacht, het eerste wetenschappelijk gebruik aan van ALMA, de Atacama Large Millimeter Array, een interferometer bestaande uit een twintigtal 12,0 m radio antennes, opererend in het Zuidelijke halfrond vanuit de Andes in Chile. Tussen 1987 en 2004 was de 15,0 m SEST (Swedish ESO Sub-millimeter Telescope) op La Silla de enige radiotelescoop in het zuidelijke halfrond, maar dankzij ALMA gaat een nieuw venster op het heelal open voor radio-astronomen. ALMA is een samenwerking tussen ESO, de Amerikaanse NRAO (National Radio astronomy Observatory), de Canadese raad voor wetenschappelijk onderzoek (NRCC), de National Astronomical Observatory of Japan, ASIAA, ALMA-Taiwan en de Chileense republiek. In het Spaans betekent “ALMA” overigens “ziel”…

Astronomen kunnen hun waarnemingsvoorstellen aanbieden bij ARC (ALMA Regional Centre) in Garching bei Munchen, van waaruit men toegang heeft tot een wetenschappelijk data netwerk. Naast operations support, data opslag en archivering staat ARC tevens in voor de taak van ALMA HelpDesk. Het ALMA hoofdkwartier ligt in het ESO-gebouw te Vitacura in de Chileense hoofdstad Santiago, zo’n 1200 kilometers verwijderd van de observatieplek.

De hoge-precisie radio-antennes bevinden zich immers op de 5.055 m hoog gelegen AOS (Array Operations Site) op Chajnantor plateau temidden de Chileense Atacama woestijn, aan de rand van het Andesgebergte. ESO begon de bouw ervan in 2003 en momenteel zijn een twintigtal antennes operationeel, die hun digitale data doorsturen naar een correlator supercomputer in het AOS technisch gebouw. Er is tevens een centrale cluster van 7,0 m antennes die door Japan werd voorzien. Tegen 2014 zal de gehele interferometer matrix van 66 antennes (54 X 12,0 m en 12 X 7,0 m) zijn voltooid.

Voor assemblage, onderhoud en testen van de antennes bouwde ESO de OSF (Operations Support Facility) die tevens de servers bevat voor opslag van alle wetenschappelijke data. De afstand tussen AOS (5050 m) en OSF (2900 m) bedraagt 28 kilometers opslag en het transport gebeurt via een speciaal aangelegde weg, waarlangs tevens de glasvezelverbindingen lopen. Europese, Amerikaanse en Japanse werknemers verdragen de werkomstandigheden op het lager gelegen OSF beter dan op AOS. De antennes worden geleverd door Vertex, Mitsubishi en Alcatel. In opdracht van ESO, bouwde de firma Scheuerle uit Pfedelbach twee speciale voertuigen om de antennes te verplaatsen in hun opstelling of van/naar OSF te transporteren Deze 130 ton zware geelkleurige mastodonten, genaamd “Otto” en “Lore”, rijden op 28 wielen en hebben twee 500 kW dieselmotoren. De 115 ton zware antennes dienen met grote precisie op één van de 240 voorziene docking stations te worden geplaatst. Naargelang de configuratie kunnen de astronomen werken met basislijnen tussen de 150 m en 16 kilometers.

ALMA doet observaties in het sub-millimeter gedeelte van het elektromagnetisch spectrum, meer bepaald op golflengtes van 0,3 mm tot 0,9 mm, tussen het microgolven- en Infra-rode gebied. In frekwenties vertaalt zich dit vanaf lage band 1 (40 GHz) tot hoge band 10 (950 Ghz) en dit wordt gerealiseerd met een vacuüm cryogeen gekoelde (4 Kelvin) ontvanger. Deze waarnemingen beogen het “donkere en koude heelal” waar de scheikunde tussen de sterren plaats vindt. Astronomen zijn vooral geïnteresseerd in de gassen van protosterren en protoplanetaire accretieschijven rond Zon-achtige sterren. De eerste wetenschappelijke data werd verkregen op vrijdag 30 september en drie dagen later aan de wereldpers voorgesteld; waarneming van de botsende Antenne sterrenstelsels NGC4038 en NGC 4039. In de pers wordt ALMA verkeerdelijk voorgesteld als de hoogst gelegen telescoop ter wereld, maar die eer is weggelegd voor de 6,0 m ACT (Atacama Cosmology Telescope), een Röntgenstraling (X-rays) telescoop die functioneert vanop de flanken van de 5190 m hoge Cerro Toco.

De Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO – European Southern Observatory) werd in 1962 opgericht en in 1964 door 5 naties (België, Duitsland, Frankrijk, Nerderland en Zweden) geratificeerd. ESO werd gemodelleerd op de structuur van CERN (Centre Européen de Recherche Nucléaire) en heeft sinds 1980 z’n hoofdkwartier in Garching bei Munchen in het zuiden van Duitsland. Na een halve eeuw is ESO uitgegroeid tot de belangrijkste intergouvernementele sterrenkunde organisatie in Europa, en het meest productieve astronomische observatorium ter wereld ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland.

ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerp, de bouw en het beheer van krachtige grondobservatoria die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. ESO speelt ook een leidend gevende en coördinerende rol bij het ontwikkelen en testen van nieuwe apparatuur en instrumenten voor sterrenkundig onderzoek.

ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla (2400m), Cerro Paranal (2635m) en Chajnantor (5050m). Op La Silla staan de 3,6 m ESO telescoop (waaraan HARPS is verbonden om exoplaneten te detecteren), de 3,6 m NTT (New Technology Telescope) en de 2,2 m Max-Planck ESO telecoop. Op Paranal staat ESO’s VLT (Very Large Telescope - interferometer bestaande uit 4 X 8,2m Ritchey-Chrétien telescopen), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee survey telescopen: VISTA (4,1 m Visible & Infrared Survey Telescope for Astronomy) en VST (2,6 m VLT Survey Telescope).

Op Cerro Armazones (3060m) werkt ESO momenteel reeds aan de bouw van de E-ELT (European Extremely Large Telescope), een 40,0 m klasse telescoop die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden. First Light is voorzien voor het jaar 2018…

De LHC en het Higgs-deeltje: eerste balans

Nick Van Remortel en Pierre Van Mechelen — Mon, 10 Oct 2011 10:52:31 +0200

Zoeken naar het Higgs deeltje is zoals de Belgische regeringsvorming: het kost tijd, en ontzettend veel moeite.

In tegenstelling tot de politieke toestand in ons land is het kader voor de mogelijke ontdekking van het langgezochte Higgs-deeltje optimaal. Laten we nog eens recapituleren: de Large Hadron Collider, het duurste en meest omvangrijke experiment ooit gebouwd ging met veel bravoure van start in september 2008, waarna het na een paar weken even dramatisch in panne viel na een kortsluiting in de supergeleidende magneetspoelen met een gasontploffing tot gevolg. Het kostte een jaar om van de ramp te herstellen, maar zodra het experiment weer op de rails zat in de herft van 2009, ging de LHC er als een sneltrein vandoor, op halve snelheid weliswaar, want het risico van het doorsmelten van een supergeleidende lasverbinding maande tot voorzichtigheid en we wachten nog steeds op een volledig nazicht van alle verbindingen en de installatie van een bulletproof veiligheidssysteem, gepland voor 2013.

Waar zit dan het goede nieuws? Dat zit ‘m in het opvoeren van de bundelintensiteit van de versneller, die op 2 jaar tijd de maximale ontwerpintensiteit benadert. Ter vergelijking: het kostte de Tevatron-versneller, de voorgaande Amerikaanse recordhouder in versnellertechnologie, 6 jaar tijd om op maximale intensiteit te geraken. Het belang van deze parameter zit in het zoeken naar zeldzame processen, zoals de productie van Higgs-deeltjes. Zodra men voldoende energie beschikbaar heeft om Higgs-deeltjes te maken, wat met de huidige energie van 7 tera-elektronvolt ruim genoeg is, is het zaak om zoveel mogelijk botsingen te realiseren. Het vinden van 1 Higgs-boson tussen 100 achtergrondprocessen is namelijk minder significant dan het vinden van 100 Higgs-bosonen tussen 10.000 achtergrondprocessen. Zo werkt de statistiek nu eenmaal. Daarom kost het zoeken naar Higgs-deeltjes tijd, veel tijd. Toch is er goede hoop: de performantie van de LHC in termen van aantal gerealiseerde botsingen overstijgt al geruime tijd alle verwachtingen. Het staal van gegevens die we gedurende 2010 en de eerste helft van dit jaar verzamelden waren voldoende om deze zomer een eerste balans op te maken.

Dat gebeurde tijdens twee van de belangrijkste conferenties in ons vakgebied: de conferentie georganiseerd door de European Physical Society in Grenoble en de Lepton Photon conferentie in Bombay.

Tussen beide conferenties, die nauwelijks een maand uit elkaar lagen, was de hoeveelheid verwerkte gegevens van de LHC al met de helft toegenomen. In Grenoble was de euforie erg groot met de volgende conclusies:
1. Indien het Higgs-boson, zoals het voorspeld wordt in het Standaardmodel van de elementaire deeltjes (verhelderende video: CERN: The Standard Model Of Particle Physics) bestaat, is zijn massa laag, want we kunnen met grote zekerheid het bestaan van een zwaar Higgs-boson uitsluiten.
2. Er zijn meer botsingen geregistreerd bij een lage massa, rond 140 giga-elektronvolt, dan de verwachte achtergrondprocessen alleen.

Beide observaties zijn belangrijk. De eerste impliceert dat de LHC de leiding in het Higgs-onderzoek nu heeft overgenomen van de Amerikaanse Tevatronversneller omdat ze in staat is een groter energiegebied uit te sluiten waar het Higgs zich niet bevindt. Het impliceert ook dat er alleen nog een kleine ruimte over is voor een Higgs-deeltje dat compatibel is met het Standaardmodel en dat deze ruim binnen het huidige energiebereik van de LHC is gelegen: kwestie van tijd dus om dit gebiedje uit te klaren.

De tweede conclusie is meer subtiel: Het wijst op een mogelijke Higgs-ontdekking, want we zien meer Higgs-achtige gebeurtenissen dan men verwacht onder de aanname dat er geen Higgs-deeltje bestaat, maar nog niet genoeg om iets ondubbelzinnings over het bestaan van het deeltje te vertellen: weerom een kwestie van tijd.

Figuur 1: Limieten van het CMS-experiment voor het bestaan van het Higgs-deeltje, in juli 2011.

Beide conclusies zijn af te leiden uit een nogal ingewikkelde grafiek (zie Fig. 1). De interpretatie is kortweg het volgende: de rode horizontale lijn is de voorspelling van het Higgs-deeltje door het Standaardmodel. De zwarte lijn drukt de compatibiliteit uit van onze meetgegevens met de Higgs-hypothese; duikt hij onder de rode lijn dan sluiten we het Higgs deeltje in dat massagebied uit, stijgt hij erboven dan zijn de voorspellingen van de model nog steeds geldig.

Je ziet dat de gegevens van het CMS-experiment, waar ik aan werk, het bestaan van het Higgs-deeltje uitsluiten in een vrij breed massagebied boven 149 GeV. Wat ook van belang is, is de zwarte stippellijn met daarond de groene en gele band. Dit zijn de verwachtingen indien het Higgs-deeltje niet bestaat. Hier komt het subtiele tweede deel van de conclusie: de observaties (volle zware) lijn liggen overal binnen de gele band (de hypothese waar er geen Higgs-deeltje is, maar liggen erboven rond een massa van 140 GeV. Het verschil is echter te klein om nu al conclusies te trekken, maar zorgt toch voor opwinding, vooral omdat het concurrerende experiment, ATLAS, hetzelfde effect ziet (hier niet afgebeeld).

Met spanning keek iedereen uit naar de updates van de resulaten die in Bombay gepresenteerd zouden worden, met 50% meer gegevens (zie figuur 2). De eerste conclusie wordt hier bevestigd: het Higgs-boson uit het huidge Standaardmodel wordt sterk ontkracht in een hoog massagebied dat nu is uitgebreid tot 145 GeV. De tweede conclusie geldt ook nog steeds, maar de significantie is niet vergroot. De gegevens zijn nog steeds niet 100% compatibel met de hypothese dat er geen Higgs-deeltje bestaat bij 140 GeV, maar ze wijken niet beduidend meer af dan een maand geleden. Een teleurstelling voor sommigen, maar statistisch gezien is er geen vuiltje aan de lucht: men verwacht niet dat een gegevensstaal dat 50% keer groter is plots een grote revolutie teweegbrengt. Tijd en een goede performantie van de versneller zullen snel uitsluitsel brengen ...

Bemoedigend is de consistente observatie van 2 concurrenten: ATLAS (niet getoond) en de Tevatron-versneller die ook boven de verwachtte nul-hypothese zit in hetzelfde massagebied rond 140 GeV.

Figuur 2: Limieten van het CMS-experiment voor het bestaan van het Higgs-deeltje, in augustus 2011. Ook de Tevatron-experimenten (blauwe curves) liggen boven de verwachtte nul-hypothese in het lage massagebied.

De rapporteur van de conferentie vat het als volgt samen: “The design parameters of the LHC were chosen so that the LHC could explore for the Standard Model Higgs boson in its entire mass range. Already, early in the LHC experimental program, we have tantalyzing hints of a Higgs boson at a mass of about 140 GeV. Both experiments see small excesses consistent with this hypothesis. ATLAS and CMS expect that a Higgs boson of mass 140 GeV can be discovered with 5 fb-1 of data. That should be achieved this year. It is hard not to be impatient … The evidence for the Higgs is tantalizing, but it is not yet in place. We need to wait until Christmas. The current signs could easily have gone away by then.”

Hij erkent de zenuwslopende situatie van de kleine afwijking die mogelijk op het bestaan van het Higgs-deeltje wijst, .. maar sluit ook niet uit dat dit bewijs in de toekomst zal slinken. Een kwestie van tijd ... tot kerstmis!

Figuur 3: Het aantal verzamelde gegevens in functie van de tijd. Het aantal is tussen juli en vandaag verviervoudigd.

Wat is de situatie vandaag? De versneller doet het ontzettend goed. Figuur 3 toont aan dat de hoeveelheid verwerkte gegevens sinds juli dit jaar verviervoudigd zijn! We zijn zeker dat de balans voor de kerst wordt opgemaakt. Verdwijnt het excess of hebben we meer vertrouwen dat de Higgs zich aan ons prijsgeeft? Hou je ogen en oren open, het is alleen een kwestie van tijd.

Nick Van Remortel in Labyrint (januari 2011):

Jodrell Bank - GB wordt SKA hoofdkwartier!

Philip Corneille — Wed, 14 Sep 2011 20:18:41 +0200

De Universiteit van Manchester en Jodrell Bank, de best bekende sterrenkundige site in Groot Brittannië, zijn uitgekozen tot hoofdkwartier van de Square Kilometer Array (SKA), een radio-astronomie-interferometer die tegen 2022 's werelds grootste telescoop zal worden!

In juli 2003 werd het “memorandum of understanding” voor de SKA getekend tijdens de Internationale Astronomische Unie (IAU) bijeenkomst in Sydney – Australië. Het westen van Australië is overigens één van de mogelijke sites om de enorme radio-interferometer te huisvesten. Andere mogelijke “radiostille” gebieden zijn gelegen in het zuiden van China, Zuid-Afrika en Argentinië.

De SKA wordt een radio-interferometer waarbij de waarnemingen van diverse telescopen op verschillende locaties worden gecombineerd om verschillende aperturen (effectieve diameter van de ontvangers) te krijgen, waarbij de radioantennes zich als één denkbeeldige telescoop gedragen. Zoals de naam laat vermoeden, zal SKA een gebied van 1 miljoen vierkante kilometers bestrijken. Ter vergelijking, het Europese VLBI Netwerk (Very Long Baseline Interferometry) beschikt over 50.000 vierkante kilometers.

De SKA wordt complementair aan ALMA (Atacama Large Millimeter Array – betekent tevens “ziel” in het Spaans), gelegen op het 5.100 m hoge Llano de Chajnantor-plateau in Chili. ALMA, een project van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO – European Southern Observatory) zal eind 2013 uit 66 12-meterantennes (Europa: 25, VSA: 25 en Japan/Taiwan: 16) bestaan en richt zich tot het submillimeter-domein (3 mm tot 350 μm). De SKA zal waarnemingen verrichten op golflengtes tussen 3 meter en 1 cm.

Het sterrenkundig onderzoeksgebied voor de SKA situeert zich bij de studie van het ontstaan van de eerste chemische elementen (H, C en O) in het heelal alsook mysterieuze “Donkere materie” die 23% van het heelal uitmaakt.

Sinds 2010 zijn twee testsites volop in aanbouw; SKA-Pathfinder in Australië en MeerKAT in de Zuid-Afrika.

De SKA-pathfinder (ASKAP), een beperkte interferometer met zesendertig 12 meter-radiotelescopen wordt in Boolardy, West-Australië gebouwd door de Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation (CSIRO). Deze “radiostille” zone maakt deel uit van de Murchison Radio-sterrenwacht en beschikt wellicht over de beste troeven om het SKA-project binnen te halen.

MeerKAT wordt momenteel uitgetest met KAT-7, een array van zeven radioschoteltelescopen in de Noord-Kaap provincie van Zuid-Afrika. MeerKAT zal golflengtes van 30 cm to 3 cm bestuderen en over een maximum basislijn van 20 km beschikken. Uiteindelijk zal MeerKAT bestaan uit vierenzestig 13,5 m-radiotelescopen met een “offset Gregorian” configuratie, net zoals de Allen Telescope Array (ATA) in Hatcreek – Californië.

Gezien beide projecten in afgelegen gebieden liggen blijft het een uitdaging om alle apparatuur van de nodige energie te voorzien en vonden de astronomen een oplossing in het gebruik van hernieuwbare energie, voornamelijk zonne-energie.

Beide test sites gebruiken revolutionaire optische glasvelzel computernetwerken en werken volop aan een supercomputercorrelator om de rekenintensieve Fourier-transformatie-inversies uit te voeren. Deze hoge bandbreedtenetwerken (10 Gbps) zullen geautomatiseerde waarnemingen mogelijk maken alsook gelijktijdige real-time correlatie en dataopslag in een internationaal gedistribueerd archief met faciliteiten voor gegevens uitbating. Radioastronomie staat nog altijd bekend als een hoogdrempelige tak van de sterrenkunde, maar in dit nieuwe millennium wordt er alles aan gedaan om het de waarnemende astronoom zo aangenaam mogelijk te maken.

Momenteel is het SKA-project een samenwerking tussen 20 landen: Australië, Brazilië, Canada, China, Duitsland, Frankrijk, Groot-Brittannië, India, Italië, Japan, Korea, Nederland, Nieuw-Zeeland, Polen, Portugal, Rusland, Spanje, de Verenigde Staten van Amerika en Zweden. Intussen zijn de mogelijke sites voor SKA teruggebracht tot Australië en Zuid-Afrika, waarbij de laatste het meest last heeft van radio-interferentie. Wellicht valt de uiteindelijke beslissing in augustus 2012 tijdens de 28^ste algemene bijeenkomst van de IAU in Peking – China. De geschatte totaal kost voor het SKA-project zal Euro 1,5 miljard bedragen.

In mei 2011 werd Jodrell Bank – Universiteit van Manchester uitgekozen om als hoofdkwartier te gaan fungeren voor de SKA en één maand later werd het gloednieuwe bezoekerscentrum geopend. Naast een belangrijke historische “radioastronomie” site, blijft Jodrell Bank een unieke plek waar vele Britten voor het eerst met wetenschappen en sterrenkunde in contact zullen komen!

10 jaar Super-WASP North

Philip Corneille — Fri, 19 Aug 2011 12:50:52 +0200

Sinds de 18^de eeuw heeft de mensheid het besef dat onze Zon een ster is, en met dit besef kwam de vraag of er rond andere sterren ook werelden draaien. Astronomen beschikten echter niet over de apparatuur om planeten rond andere sterren op te sporen. De helderheidsratio tussen een ster en mogelijke planeten, voor Aardachtige planeten van grootte orde 10 miljard, bleek het grootste struikelblok om exoplaneten (planeten rond andere sterren) direct waar te nemen.

In 1990 ontdekte de Poolse astronoom Alexander Wolszcan de pulsar PSR B1257+12 in het sterrenbeeld Maagd. Deze pulserende neutronenster ligt op 980 lichtjaar van de Aarde verwijderd en is het in elkaar gestorte supernova restant van een blauwe reuzenster. Doordat de Aarde precies in het pad van de pulsar ligt, wordt deze waargenomen als een knipperende bron van radio straling. De pulserende radiobundels, veroorzaakt doordat het sterke magneetveld gas omheen de neutronenster in beweging brengt, hebben een uiterst precieze timing (in milliseconden) die Wolszcan kon meten met de 300m radio-telescoop in Arecibo op Puerto Rico. Daarbij vond hij, in samenwerking met Dave Frail van de Very Large Array in New Mexico, regelmatige variaties in de radiosignalen van de neutronenster. Dankzij deze “pulsar timing” techniek werden drie exoplaneten ontdekt: PSR B1275+12a, PSR B1275+12b en PSR B1275+12c. Ondanks het feit dat het om Aardachtige exoplaneten ging, schonken de media weinig aandacht aan de ontdekking aangezien deze drie werelden baadden in de straling van een pulsar.

In oktober 1995, kondigde het Frans-Zwitserse astronomen team van Michel Mayor en Didier Queloz de ontdekking aan van een exoplaneet rond een zonachtige ster in het sterrenbeeld Pegasus. Deze exoplaneet was een “hete Jupiter”, genaamd 51 Pegasi b, die om de 4,2 dagen en ontzettend dicht rond haar moederster draaide. De astronomen maakten gebruik van de 'radiaal snelheid dopplermethode', waarbij de bewegingen van de ster, veroorzaakt door eventuele exoplaneten, worden opgemeten als periodieke rode en blauwe doppler verschuivingen in het sterlicht. In feite draaien een ster en haar planeten om een gezamenlijk massamiddelpunt waardoor de ster heen en weer beweegt. Mayor & Queloz deden de ontdekking met de ELODIE-spectrograaf gekoppeld aan de 1,93 m reflector van het Observatoire de Haute Provence (OHP) in Frankrijk. Hun spectrograaf had een beperkte gevoeligheid en kon dopplerverschuivingen meten die overeenstemden met reflexbewegingen van 12 m/s van de ster (de planeet Jupiter creëert een Zon reflexbeweging van 12,5 m/s maar om de aanwezigheid van Jupiter te detecteren moet men periodes van 12 jaren opvolgen om de periodiciteit van de omloopbaan vast te stellen). De ontdekking van 51 Pegasi b haalde het wereldnieuws en heeft het OHP verzekerd van een plaats in de geschiedenis!

Het opsporen en opvolgen van exoplaneten werd een gespecialiseerde tak binnen de sterrenkunde en sinds 1999 kreeg de “transit-methode" de overhand. Deze techniek is gebaseerd op het meten van de helderheidsdip wanneer een exoplaneet tijdens een ster overgang een klein deeltje van de moederster afdekt (te vergelijken met een Venus-overgang op de Zon gezien vanaf de Aarde). Het waarnemen van een transit laat toe om de grootte van de exoplaneet te bepalen en tevens de aanwezigheid van een atmosfeer vast te stellen. In combinatie met de dopplerverschuiving, waarmee de massa van een planeet kan worden bepaald, levert een transit de densiteit van de exoplaneet op. Deze foto-metrische methode heeft echter ook enkele nadelen. Teneinde exoplaneten met de transitmethode op te sporen, dienen deze vanuit Aards standpunt precies over hun moederster te defileren. Bovendien zijn er veel valse detecties aangezien de helderheid van sterren op vele andere manieren kan wijzigen (dubbel sterren, samenvallend licht met voorgrond ster, vlekken op ster oppervlak). Gedetailleerd analyse van de lichtcurven en opvolging met andere methodes geven uitsluitsel inzake deze detecties. Intussen hebben zowel ESA (0,27m CoRoT, gelanceerd in december 2006) als NASA (0,95m Kepler, gelanceerd in maart 2009) een ruimtetelescoop die aan de hand van de transit methode naar exoplaneten speurt.

Eind de jaren 1990 maakten de vooruitgang in robot technologie, betaalbare krachtige computers en het internet het opzetten van kleine geautomatiseerde sterrenwachten mogelijk. Wereldwijd toonden exoplanetenjagers een grote interesse in geautomatiseerde projecten om grote stukken van de nachtelijke hemel af te speuren met de transitmethode. Het huidige WASP-project (Wide Angle Search for Planets) begon in 1999 met de samenwerking tussen Queen’s University Belfast (Noord-Ierland) en de University of St. Andrews (Schotland) waarbij gebruik werd gemaakt van korte zoom fotocameralenzen gecombineerd met gekoelde elektronische licht sensoren of CCDs (Charge-Coupled Device). Tijdens de zomer van 2000 werd, vanop het Canarische eiland La Palma, de WASP 0 uitgetest met een 6,3 cm F/2.8 lens en 14-bit 2 Megapixel CCD op een Celestron equatoriaal montering. Observaties van HD 209458 (ster uit de Henry Draper catalogus) toonden aan dat het systeem de nodige fotometrische precisie had om exoplaneet overgangen (transits) te detecteren.

In januari 2001 werd het WASP exoplanetenproject officieel goedgekeurd door de Britse onderzoeksraad PPARC (Particle Physics & Astronomy Research Council). Begin 2002 voorziet de Queen’s University Belfast het project van de nodige fondsen en konden de astronomen van start gaan met de bouw van een 4 camera systeem, dat intussen de naam Super-WASP kreeg. Terwijl de WASP 0, voor verdere tests, naar Kyroneri in Griekenland verhuisde, vervoegden Leicester University en de Open University het project ten einde de ontwikkeling van de software en het complex data archiveringssysteem op te starten.

In 2003 verkreeg het project een bouwtoelating nabij de Britse telescopen op de 2400 m hoge ORM-sterrenwacht (Observatorio del Roque de los Muchachos) van het Canarische eiland La Palma. De garage-achtige Super-WASP sterrenwacht werd geconstrueerd door Glendall Rainford Products (Cornwall – GB) en bestaat uit een houten structuur bekleed met glasvezel beplating. Het schuifdak opent naar de computer kamer toe en stelt de telescoopruimte bloot aan de nachtelijke hemel. Super-WASP beschikt over een eigen geautomatiseerd weerstation met wolken en bliksem detectoren die het schuifdak aansturen in geval van slecht weer. Het gebouwtje bewees zijn degelijkheid en kwam ongehavend uit een tropische storm met winden van 200 km/u en weerstaat de strenge winters zonder enige problemen.

Aanvankelijk bestond de Super-WASP uit 4 Canon 200 mm, f/1.8 foto telelenzen, elk met een diameter van 11 cm en gekoppeld aan een gekoelde 2048 X 2048 pixels elektronische CCD detector. Het geheel staat op een equatoriale vork montering (Optical Mechanics Inc.) aangestuurd met TALON controle software. Elke nacht worden de waarnemingen (tot 100 Gigabytes per nacht) opgeslagen op de servers in de computerruimte. Daarna worden de gegevens over het internet opgeslagen naar een Beowulf-cluster archiveringssysteem met de nodige rekencapaciteit om data-mining op grote schaal toe te laten op een kost efficiënte manier.

Op 16 april 2004 werd de telescoop, door het slechte weer op 2400m, vanop afstand ingehuldigd. Vanuit het hoofdkwartier in Santa Cruz de la Palma op zeeniveau, zagen techniekers en astronomen hoe hun projectleider, Dr Don Pollacco, de telescoop aanstuurde. Deze unieke ceremonie werd via webcams gevolgd en was de meest gepaste manier om een volledig geautomatiseerde telescoop in te wijden.

Wanneer de Keele University (Staffordshire – GB) het project vervoegde, kwam de St. Andrews University met de nodige fondsen over de brug om de telescoop uit te breiden naar 8 cameras. De Canon “paparazzi” fototelelenzen waren echter niet langer beschikbaar en het team zocht op de veilingsite eBay naar 12 exemplaren. Hiervan gingen er 4 naar Super-WASP-North en 8 naar de geplande Super-WASP-South in het zuidelijke halfrond op de SAAO sterrenwacht (South African Astronomical Observatory) in Sutherland - Zuid-Afrika. Met 8 cameralenzen heeft de telescoop een zichtsveld van 480 X 480 graden en elke 40 minuten kan de gehele nachtelijke hemel worden gescand!

De 4 camera configuratie zag “First light” op 27 november 2003, waarbij het Andromeda sterrenstelsel (M31) werd waargenomen. Volledig geautomatiseerd “First light” met 8 telelenzen vond plaats in juli 2005, waarbij Orion werd waargenomen. Super-WASP-South zag “First light” in augustus 2005, waarbij Crux, het Zuiderkruis werd waargenomen.

Sinds 2006 vond het project 52 exoplaneten, waarvan WASP-17b in het zuidelijke sterrenbeeld Schorpioen de meest opmerkelijke was. De Jupiter-achtige exoplaneet draait immers in een retrograde baan omheen haar ster. WASP-29b, een Saturnus-achtige wereld, was de kleinste exoplaneet door Super-WASP gespot.

In 2009 kreeg Super-WASP-North een grondige update van het koelingsysteem, hetgeen resulteerde in betere data-verwerking. Momenteel worden diverse gedetecteerde exoplaneten opgevolgd door andere telescopen.

Eind 2010 kreeg het SuperWASP team de RAS-prijs (Royal Astronomical Society) voor beste groepsproject. Naast de vele ontdekkingen, was het opzetten van een exoplaneten gemeenschap aan de Britse universiteiten de grootste erfenis van het WASP-project, waardoor Europa een belangrijke blijft spelen in de meest fascinerende tak van de sterrenkunde!

De 'atoombom van Hitler'

Sebastian de Haro — Fri, 22 Jul 2011 21:20:06 +0200

Welke van de natuurkundigen die onder het Derde Reich actief waren, waren ‘fout’ in de oorlog? Is het feit dat een wetenschapper in de Duitse wetenschap een leidende positie bekleedde nadat Hitler aan de macht kwam, voldoende aanleiding om hem of haar als ‘Nazi wetenschapper’ te bestempelen? Bestaat er zoiets als ‘Naziwetenschap’?

Een paar weken geleden mocht ik, toen ik voor een conferentie in Berlijn was, ‘Heisenbergs Atomkeller’, zoals ze dat noemen, bezoeken. Eerder deze maand heb ik een aantal berichten en foto’s hierover getwitterd. Deze atoomkelder is het lab waar Heisenberg en zijn collega’s onderzoek deden naar kernsplijting. De kelder is afgescheiden van de rest van het gebouw door een drie of vier meter dikke muur. In het midden van de kelder was er in de grond een kuil gegraven waar de experimenten met kernsplijting plaatsvonden. Je kunt nog drie enorme flessen koelwater zien en natuurlijk de enorme energietoren die naast het gebouw staat - dit is het voormalige Kaiser Wilhelm Institut für Physik. De toren is hoger dan het gebouw zelf. Maar voor de rest zijn alle sporen van het lab na de oorlog zoveel mogelijk uitgewist. Ook die kuil ligt nu onder de vloer en is dus uit het zicht. De kelder is nu een onderdeel van het archief van de Freie Universität von Berlin geworden en verkeert in een deplorabele staat.

Heisenberg heeft de leiding over het atoomenergie project gehad. Was hij ‘fout’? Ten eerste werkten de Duitse wetenschappers niet met het vooruitzicht dat ze een atoombom zouden kunnen produceren die ook in deze oorlog ingezet zou kunnen worden. Heisenberg heeft er zelf toe bijgedragen dat deze boodschap duidelijk werd: het was zeker mogelijk om met kernsplijting ‘veel energie’ te produceren, en daar was hij ook zeer enthousiast over, maar er waren de nodige ‘technische problemen’ waardoor dit pas na het einde van de oorlog zou kunnen. Veel andere dingen spreken ook in zijn voordeel: ten eerste is hij zelf zwaar door de Nazi’s aangepakt. Hij werd in een artikel in Das Schwarze Korps, het weekblad van de SS, als ‘witte Jood’ bestempeld. Hij miste zijn hoogleraarschap in München omdat invloedrijke mensen hem om politieke redenen dwarsboomden - hij zou ‘geestelijk Joods’ zijn en deed aan ‘niet-Arische wetenschap’. Heisenberg heeft er ook voor gezorgd dat het Kamerlingh-Onnes laboratorium in Leiden, dat door de Duitsers geplunderd en gesloten was, weer heropend werd. En nog veel meer. Toch blijf je, als je over zijn rol tijdens de Tweede Wereldoorlog nadenkt - Heisenberg werd, waarschijnlijk tegen beter weten in, voor de Nazi propagandamachine gebruikt - met gemengde gevoelens achter. Zoals Mark Walker in zijn boek Nazi Science uitlegt, zijn ‘goed’ en ‘fout in de oorlog’ geen toereikende categorieën om na te denken over de complexe rol die Heisenberg voor de Duitse en voor de internationale wetenschap heeft gespeeld. Enkele van deze vragen komen in mijn aankomende boek (dat eind 2012 bij Prometheus/Bert Bakker zal verschijnen) ook aan de orde.

China bouwt 's werelds grootste radiotelescoop

Philip Corneille — Fri, 15 Jul 2011 13:19:19 +0200

Na de Tweede Wereldoorlog trachten astronomen de militaire “radio”-applicaties toe te passen voor sterrenkunde. In Groot-Brittannië besloot de Royal Astronomical Society (RAS) om de telescopen van Greenwich naar Herstmonceux in Sussex aan de zuidelijke kust van England te plaatsen.

Eind de jaren 1940 kwam de RAS met plannen op de proppen voor de bouw van een 2,54 m reflector (spiegeltelescoop) zodat Groot-Brittannië opnieuw een rol van betekenis kon spelen in de optische sterrenkunde. De RAS wou tevens de exodus van jonge Britse astronomen naar de VS inperken met de uitbouw van observatoria in de Commonwealth, de Britse overzeese gebieden. Hoewel de Britten sinds 1821 over observatoria in het zuidelijk halfrond beschikten, bleef er nood aan een grote optische telescoop vergelijkbaar met de 5,1 m Hale telescoop van Palomar in de VS.

Medio de jaren 1950 nam radio-astronomie echter de bovenhand en de fondsen gingen naar grote antennes zoals de 76,2 m Lovell telescoop van het Jodrell Bank Observatory in England en de 64 m Parkes dish in Australia. Het exploiteren van het “radio” gedeelte van het elektro-magnetisch spectrum zorgde voor een revolutie in de sterrenkunde met ontdekkingen zoals pulsars, quasars en het uitbaten van de 21 cm waterstof lijn waardoor astronomen de vorm van ons eigen melkwegstelsel konden bepalen.

Tijdens de jaren 1960 kreeg de bouw van gesofistikeerde radio-antennes een boost door de noodzaak aan wereldwijde communicatiecomplexen om contact te houden met satellieten rond de aarde en onbemande ruimtetuigen op weg naar de planeten in ons zonnestelsel.

Wanneer eind de jaren 1970, de Pioneer 10 & 11 alsook de Voyager I & II naar de buitenste gasreuzen reizen, anticiperen de ruimtevaartagentschappen met de uitbouw van hun 70,0 m antennes. NASA’s Deep Space Network (DSN), op locaties in Goldstone – Californië (USA), Robledo de Chavela – Madrid (Spanje) en Tidbinbilla – Canberra (Australië) is hiervan een goed voorbeeld. Bij de datacommunicatie voor de Voyager-II-flyby langs de planeten Uranus (1986) en Neptunus (1989) kreeg DSN steun van de Very Large Array (VLA), bestaande uit zevenentwintig 25,0 m antennes in de San Augustin vlakte nabij Socorro, New Mexico – VSA.

Deze laatste maakt gebruik van interferometrie, een techniek waarbij een aantal telescopen op een rij of zelfs op verschillende locaties wordt gebruikt om samen een hoog opgelost beeld samen te stellen.

Momenteel is 305 m Arecibo antenne op Puerto Rico de grootste enkelvoudige radio-telescoop, met de beweegbare 100 m Effelsberg antenne nabij Bad Münstereifel – Duitsland op de tweede plaats.

Naast de radio-astronomie interferometrie projecten, zoals de Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Chili en de Square Kilometer Array (SKA) in Australië, bestaat er tevens een trend naar grotere en preciezere enkelvoudige telescopen. Chinese radio-astronomen plannen een gigantische 500 m antenne in de Guizhou-provincie in het zuiden van China. Het project kreeg de naam FAST (Five hundred meter Aperture Spherical radio Telescope) en de enorme antenna zal in een natuurlijke depressie worden gebouwd, net als de 305 m Arecibo antenne. Bovendien ligt deze depressie ver weg van steden zodat interferenties met andere radiostations wordt vermeden. Begin dit jaar werd met de bouw van FAST begonnen en de eerste van de 4400 driehoekige aluminium panelen zijn reeds geïnstalleerd.

De Chinezen gaan er prat op dat hun 500 radio-antenna tevens bestuurbaar al zijn, aangezien de gehele vorm der panelen tot 40° kan worden bijgestuurd, hetgeen met de Arecibo-antenne niet mogelijk is. Bovendien heeft de Arecibo-antenne een weinig beweeglijke collector waardoor slechts 222 m van de 305 m kunnen worden benut.

Tegen 2016 zal FAST ongetwijfeld de meest precieze radiowaarnemingen ooit leveren van pulsars, interstellair gas, emissies van zwarte gaten en het centrum van ons eigen sterrenstelsel. Wellicht wordt de 500 m radio-telescoop ook ingezet bij het SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence) Phoenix-project om te luisteren naar radiosignalen van mogelijke intelligent leven op exoplaneten rond nabije zonachtige sterren. In theorie zou FAST naar E.T. kunnen luisteren tot op een afstand van 1000 lichtjaren!

De toekomst van de bemande ruimtevaart

EOS Gastblog — Wed, 13 Jul 2011 16:36:26 +0200

De lancering van Space Shuttle Atlantis STS-135 markeert het voorlopige einde van de Amerikaanse bemande ruimtevaart. NASA heeft geen operationele opvolger en zijn voorlopig afhankelijk van het Russische Soyuz-programma om mensen van en naar het ISS te sturen. Op 30 september 2011 wordt NASA-astronaut Daniel Burbank de eerste post-shuttle-astronaut die met een Soyuz-TMA-capsule vanuit Baikonoer wordt gelanceerd.

Dit betekent echter niet dat NASA nooit meer bemande vluchten zal uitvoeren. Al tijdens de laatste lancering was de toekomst van de Amerikaanse bemande ruimtevaart al aanwezig op Kennedy Space Center. De op de press site opgestelde ruimtevaartuigen kregen tijdens de lancering nauwelijks aandacht, maar de oplettende bezoeker kon zich hier vergapen aan maar liefst drie nieuwe ruimtevaartuigen. Elk van de drie heeft goede kansen om de opvolger van de shuttle te worden, maar geen van de nieuwe systemen is operationeel. De drie systemen hebben gemeen dat ze alledrie door commerciële bedrijven zijn ontwikkeld, met beperkte financiële steun van NASA. Ook dit is een duidelijk kenmerk van het nieuwe tijdperk, waarin de zogenaamde Low Earth Orbit (LOE) ruimtevaart wordt overgelaten aan commerciële bedrijven. NASA concentreert zich zelf meer op Deep Space Exploration (DSE), waaronder nieuwe missies naar Mars en Jupiter.

Zo zag ik ze opgesteld, de nieuwe ruimtevaartsystemen voor dichte rondjes rond de aarde:

SpaceX Dragon

SpaceX is een commercieel bedrijf dat in 2002 is opgericht door PayPal oprichter Elon Musk. In de 9 jaar dat het bestaat heeft het twee transportsystemen ontwikkeld, de raketten Falcon 1 en Falcon 9. Het is ook het eerste commerciële bedrijf dat een crew capsule in een baan om de aarde heeft gebracht en succesvol heeft laten terugkeren. Weliswaar nog zonder bemanning, maar de Dragon capsule-missie van 10 december 2010 was een geslaagd voorbeeld van de capaciteit van dit nieuwe bedrijf. De Dragon-capsule stond op de dag van de Atlantis-lancering opgesteld naast het SpaceX Launch Control Center naast het US Air Force Space and Missile Museum op de Cape Canaveral Air Force Base.

Lockheed Martin MPCV (Orion)

De ontwikkeling van de Orion-capsule door NASA en Lockheed Martin begon in 2004, toen het werd aangekondigd als de opvolger van de Space Shuttle voor pendelvluchten naar het ISS en voor nieuwe missies naar de Maan en naar Mars. In 2010 werd het maanprogramma geschrapt en werd het budget voor de ontwikkeling van Orion fors teruggeschroefd. In mei 2011 werd een plan gepresenteerd voor de doorontwikkeling van de Orion-capsule voor vluchten naar asteroïdes (Near Earth Objects) en Mars. De naam van de capsule werd gewijzigd in MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle). De capsule biedt plaats aan vier astronauten. Het is nog niet duidelijk wanneer de eerste (onbemande) testvlucht zal worden uitgevoerd.

Boeing CST-100

De CST-100 capsule wordt door Boeing en Bigelow Aerospace ontwikkeld als transportcapsule van en naar het ISS en mogelijke andere ruimtestations. Het is daarmee een directe concurrent voor de SpaceX Dragon. Het zal maximaal 7 astronauten kunnen vervoeren naar bestemming in low earth orbit. Het kan worden gelanceerd met verschillende lanceersystemen, zoals de Atlas-, Delta- en Falcon-raketten. Het is nog onduidelijk of de CST-100 zal worden uitontwikkeld, vanwege de budgetperikelen bij NASA, die de grootste klant van de capsule moet worden. Indien dit geen belemmering wordt, zal een eerste (onbemande) lancering in 2015 mogelijk kunnen zijn.

Door: Remco Timmermans

Alleen voor echte spacegeeks: het oppikken van de boosters

EOS Gastblog — Wed, 13 Jul 2011 15:06:47 +0200

Na twee dagen te gast te zijn geweest bij de NASA is het moeilijk om afscheid te nemen van alles en iedereen bij Kennedy Space Center. Gelukkig is er nog een laatste mogelijkheid elkaar te ontmoeten bij een onderdeel van de lancering: Twee dagen na de lift-off komen namelijk de SRB’s (Solid Rocket Boosters) terug op Cape Canaveral. Na de lancering worden deze afgestoten en vallen terug naar de aarde. Het laatste stuk aan een parachute, waarna ze uit de Atlantische Oceaan worden opgevist voor hergebruik.

NASA beschikt over twee speciale vaartuigen die al sinds de eerste shuttle voor dit doel worden ingezet: de Liberty Star en de Freedom Star. Ze verlaten de haven twee dagen voor de lancering en keren twee dagen erna met de SRB’s terug. Op zondag 10 juli 2011, rond 12 uur ‘s middags werd de Liberty Star met de linker SRB in de haven van Port Canaveral terugverwacht. Zes uur later zou ook de Freedom Star met de rechter SRB aankomen. Omdat ik pas zondagavond naar Nederland zou terugvliegen, had ik mooi de tijd om de Liberty Star op te wachten.

Rond 12 uur kwam het schip in zicht van het kanaal dat de open oceaan scheidt van de Banana River, waar de SRB’s aan land worden gehesen. In dit kanaal zitten een brug en een sluis, waarvandaan je het schip en drijvende SRB perfect en van heel dichtbij kunt bekijken. In de opening van de haven werden het schip en de erachter gesleepte SRB feestelijk welkom geheten met grote waterspuiten. Om vervolgens door de nauwe sluis te kunnen varen moet de SRB aan de zijkant van het schip worden gebonden. Hiervoor, en ook om op dit punt de grote parachutes van de SRB aan land te tillen, meert het schip gedurende een uur af aan een steiger van de US Navy. Daarna vaart het verder het kanaal door, langs de grote Port Canaveral cruiseterminal, naar de brug en de sluis.

Bij de brug en ook in de 500 meter verderop liggende Canaveral Lock waren enkele honderden liefhebbers en tientallen mensen van de pers bij elkaar om het schip te verwelkomen. Met veel gejuich en applaus voer het onder de openstaande brug door en de sluis in. Op slechts enkele meters van het publiek wachtte de vreemde combinatie van schip en raket om het kleine niveauverschil tussen oceaan en binnenwater te overbruggen. Een laatste emotioneel moment om afscheid te nemen van het Space Shuttle programma. Feitelijk de eennalaatste keer. Op de vroege maandagochtend zou ook de andere SRB hier nog langs komen, nummer 270 van de 135 vluchten. Voor de meeste mensen op de kade was SRB 269 echter de laatste.

Een mooi moment om voorgoed afscheid te nemen van een historisch ruimtevaart programma. Tevens een mooi moment om afscheid te nemen van een fantastisch evenement en 150 nieuwe ruimtevaart-vrienden van over de hele wereld. Ik en de wereld. Op dit soort momenten heel letterlijk voelbaar. Until we meet again!

Door: Remco Timmermans

Emotionele lancering van de laatste shuttle – Launch Day

EOS Gastblog — Mon, 11 Jul 2011 22:20:15 +0200

Vrijdag 8 juli 2011 begint al om 1:15 uur ‘s nachts met een live radio-interview voor Radio 2. De luisteraars in de ochtendshow willen graag horen hoe de situatie aan de Space Coast is, zo’n 11 uur voor de geplande lancering. Wel, de situatie op dat moment is dat het zachtjes regent en het op de wegen rond Cocoa en Titusville al een drukte van belang is. Men verwacht tot een miljoen bezoekers! De regen stemt echter niet hoopvol. Er wordt alleen gelanceerd als het in een gebied van 20 mijl rond het lanceerplatform volledig buienvrij is en er geen onweer is. Gezien de tropische stormen en regenbuien gisteren en het zeer dichte wolkendek deze ochtend lijkt de kans niet groot. De officiele voorspelling is dat er vrijdag 30% kans is op gunstige omstandigheden.

Om 2 uur ‘s nachts is de tanking review, waar wordt besloten of de grote externe tank met vloeibare waterstof en zuurstof zal worden gevuld. Een belangrijk moment. Als besloten wordt niet te tanken, bijvoorbeeld door gevaar van onweer, dan gaat de lancering zeker niet op tijd door. Iets na tweëen komt het goede bericht: de externe tank wordt volgetankt! Ik kruip in mijn bed, terwijl op de parkeerplaats voor het hotel mensen vouwstoelen en koelboxen in hun auto’s tillen om alvast een goed plaatsje langs de baai te zoeken. Ik ben zeker van een goed plaatsje, dus kan nog lekker twee uur slapen. Om 4 uur gaat vervolgens alweer de wekker. We kunnen vanaf 5 uur door de poorten van Kennedy Space Center en ons programma begint wegens de vroege lancering al om 6 uur. Het is een kwartiertje rijden en gelukkig worden de doorgaande wegen goed vrij en bereidbaar gehouden. Er is geen file. Enkele collega-tweeps die wel enorme files hadden verwacht, moeten 2 uur wachten voordat ze worden doorgelaten.

Om kwart over vijf rijden we door de poort richting het VAB. Het lanceerbord geeft aan: ’0 days to launch’. Het is nog donker en we zien al van grote afstand het fel verlichte lanceerplatform 39A liggen. De witte shuttle en oranje-rode externe tank zijn goed te onderscheiden. Een zeer imposant gezicht. Het schemert als we de tent op de press site binnenlopen en ons installeren.

Het programma begint om 6 uur met een ontvangst door de NASA deputy administrator (vice president) Lori Garver. Na een korte introductie gisteren, vertelt ze nu over de toekomst van het Amerikaanse ruimtevaartprogramma, in de context van de door President Obama opgelegde stevige bezuinigingen. Ze spreekt natuurlijk voor eigen parochie en alle programma’s die wèl doorgaan krijgen een luid applaus.

Vervolgens hebben we een korte pauze bij de countdown klok en maken we ‘de’ groepsfoto van alle 150 STS135 NASA Tweetup-deelnemers. Hierna lopen we met de hele groep naar de weg langs het VAB voor het uitzwaaien van de Atlantis crew! Wederom een hoogtepunt van de dag. We hadden de crew vanwege hun drukke voorbereiding en quarantaine-periode nog niet persoonlijk gezien. Ook nu blijft het om dezelfde reden bij zwaaien door het raam, maar we hebben gezwaaid! Recht voor onze neus stopt de Astrovan, om Launch Director Michael Leinbach uit te laten stappen bij het Launch Control Center (LCC). De crew rijdt vervolgens door naar het verder vrijwel verlaten lanceerplatform om zich klaar te maken voor lancering. Het lijkt er nog steeds op dat de lancering door kan gaan, ondanks dat de weerdienst veel heen en weer flippert tussen status rood en groen.

We keren terug naar de tent. De countdown klok staat op T-3 uur en holding, de normale procedure op dit tijdstip. In onze tent maken we kennis met astronaut Bob Crippen. Inmiddels een oudere man, maar een grote held in ruimtevaartland. Hij kreeg in 1981 de unieke kans om als testpiloot de allereerste Space Shuttletestvlucht te mogen uitvoeren. Samen met de zeer ervaren astronaut John Young lanceerde hij op 12 april 1981 in Space Shuttle Columbia voor missie STS-1 naar de ruimte. Later werd hij de commandant van verschillende shuttlevluchten, voordat hij directeur werd van Kennedy Space Center en later pensioneerde. Een hele eer dat hij ons een presentatie gaf over zijn ervaringen met de zeer gevaarlijke eerste Space Shuttlemissie.

Crippen werd gevolgd door de veel jongere – maar desalniettemin zeer ervaren – astronaut Tony Antonelli. Tony was al met ons mee heen en weer gelopen naar de weg voor de Astrovan en de STS-135 crew en hield nu een presentatie over zijn Shuttlemissies. Wederom een begaafd en humoristisch spreker en een heel nuchtere persoon. Shuttle-astronauten noemen zich zelf vaak heel bescheiden een soort vrachtwagenchauffeur naar de ruimte. Hoe de pioniers van de moderne tijd toch heel gewone en toegankelijke mensen blijken te zijn! Ontnuchterend, maar het maakt het verhaal van de Shuttle wel heel menselijk. Voor en door mensen!

Astronaut Antonelli sluit met zijn verhaal het presentatiedeel van de tweetup af. We hebben nu pauze tot de lancering. We wandelen in een kleine groep naar de kantine in een van de gebouwen naast het VAB en hebben lunch tussen de NASA-medewerkers, inclusief enkele astronauten. Een heel gewone 13-in-een-dozijn bedrijfskantine! Niets bijzonders en net zulk slecht eten als in de meeste kantines. Na het eten lopen we terug naar het veld bij de countdown klok, die nu op ongeveer een uur staat. Inmiddels is de pers aangegroeid tot volle sterkte en overal op het terrein staan filmploegen interviews te houden met astronauten en andere medewerkers. Een Japanse televisie crew interviewt Japanse astronaut Koichi Wakata, de man die de eerste modules van het International Space Station met de robotarm aan elkaar heeft gekoppeld.

De spanning op het terrein wordt voelbaar als de laatste ingebouwde hold op T-9 minuten ingaat. Tijdens deze hold vinden de laatste checks plaats. Vooral het weer blijft spannend, maar er wordt een grote zonnige plek in het wolkendek zichtbaar, met blauwe lucht erachter! Een luid gejuich gaat op als alle checks ‘GO’ zijn, inclusief het weer. Het terugtellen gaat verder. Iedereen zoekt nu een definitief plekje op het grote veld voor de lancering. Alles lijkt in een stroomversnelling te komen. Ik ben nog nauwelijks overtuigd dat het gewoon echt gaat gebeuren nu. Ik was er tot dan toe eigenlijk van uitgegaan dat de lancering zou worden uitgesteld. Niet dus! Ik kan het gevoel dat me overvalt moeilijk omschrijven. Wil ik wel dat er nu ‘ineens’ wordt gelanceerd? Wil ik de spanning en opwinding over alles om me heen eigenlijk niet wat langer vasthouden?

Veel tijd om erover na te denken heb ik niet. Ik sta schuin achter de klok als het me opvalt dat deze toch stilstaat. Zie ik dat wel goed? Ik doe een paar passen naar achteren. Ja, er staat -00:00:31 en het terugtellen is gestopt. Wat gebeurt er? Er is geen livecommentaar op het veld. Plots klinkt een luid gejuich en de klok loopt weer verder terug. Er is geen weg terug meer. Op T-7 seconden worden de hoofdmotoren van de shuttle gestart en witte wolken stijgen plotseling met veel geweld op naast en boven het lanceerplatform. Veel geweld, maar geen geluid! Op 4 kilometer horen we het gebulder van de start pas 12 seconden later. Op precies 0 seconden ontbranden de vast brandstof boosters. Een grote oranje gloed komt onder het lanceerplatform vandaan en de witte stoom vermengt zich met bruine rook. Op datzelfde moment wordt de Shuttle lostgelaten en springt het los van het lanceerplatform. Met veel hogere versnelling dan ik had verwacht stijgt het boven het platform uit. Een heel felle lichtstraal – veel intenser dan op televisie zichtbaar – komt onder het toestel vandaan. Als de Shuttle al ruim boven het platform uitsteekt bereikt het hard bulderende geluid ons, aanzwellend tot een heel hard, laag knetteren van de boosters. Het gebulder rolt als een muur over het water en komt recht op ons af. De zachte bodem trilt mee met het geluid. Op datzelfde moment versnelt het toestel snel en maakt een halve draai over de lengte-as, zodat de Shuttle licht achterover komt te liggen. Hoe hoger de shuttle komt, hoe feller het licht van de boosters en hoe sneller het zich van ons verwijdert.

Na een halve minuut doorboort de Shuttle het dunne wolkendek en verdwijnt uit het zicht. Het spoor van de rookwolk trekt als een schaduw horizontaal over de wolken.

Door: Remco Timmermans

Emotionele lancering van de laatste shuttle – dag 1

EOS Gastblog — Fri, 08 Jul 2011 20:20:53 +0200

Vandaag was het zover. De dag van de lancering van de laatste Space Shuttle ooit. Tevens het geplande hoogtepunt van de speciale ontvangst die 150 NASA-twitter-volgers kregen door het NASA social media team.

Het programma van de NASA Tweetup begon de dag voor de lancering. Na een uitgebreide security check en het ontvangen van maar liefst drie speciale badges reed ik in mijn eigen auto door de poorten van Kennedy Space Centre. Rechtsaf op Saturn Causeway, langs de NASA kantoren, langs de hangars waar de Discovery en Endeavour-shuttle staan geparkeerd, naar de parkeerplaats recht voor het immense Vehicle Assembly Building. Best bijzonder om daar tussen de auto’s van de NASA medewerkers te parkeren en vervolgens langs het Launch Control Centre naar de press site te lopen. Over het veld met de countdown clock, waar de organisatie van de tweetup een grote tent heeft neergezet voor de 150 gelukkige speciale genodigden. De tent is voorzien van meer dan voldoende stroompunten en goede wifi internet toegang. We zijn vrijwillig onderdeel van NASA's PR-machine vandaag en morgen en NASA zorgt ervoor dat we vanuit de tent de hele wereld kunnen bestoken met onze ervaringen en de goede zorg van onze gastheren.

De tent krijgt het gedurende de donderdag flink te verduren met flinke tropische stormen, met onweer en heel hevige regen. Geen goed vooruitzicht voor de lancering morgen, maar we zitten droog en dankzij de airco koel.

Het belang dat NASA hecht aan een goed contact met het publiek wordt al direct duidelijk. We worden welkom geheten door Lori Garver, NASA deputy administrator. De tweede in rang bij NASA. Het programma van de rest van de dag bestaat uit een ochtend met presentaties door astronauten en mensen die de leiding hebben over de lancering van Atlantis. Maar eers is het de beurt aan Elmo van Sesamstraat. Er wordt samen met ons en astronauten Mike Massimino (@Astro_Mike) en Doug Wheelock (@Astro_Doug) een aflevering van Sesamstraat opgenomen. Als Elmo zijn vragen heeft gesteld en weer is vertrokken vertellen Mike en Doug over hun ervaringen met de Space Shuttle. Beiden hebben meer dan drie vluchten meegemaakt. Mike heeft in de ruimte aan de Hubble ruimtetelescoop gesleuteld en Doug heeft veel tijd in het International Space Station doorgebracht. Beide heren kunnen dit op een humorvolle leuke manier vertellen.

Daarna is het de beurt aan Bill Gerstenmaier, de NASA Space Operations Manager, de hoogste verantwoordelijke voor het technisch operationele deel van alle NASA missies. Een bekend gezicht voor mensen die de persconferenties rondom lanceringen op televisie bekijken. Hij is tevens een grote supporter van de NASA tweetups. Mede dankzij hem is NASA een leidend voorbeeld van hoe een organisatie sociale media kan gebruiken als PR-instrument. Na Bill is het woord aan Angie Brewer, de Atlantis shuttle flow director, verantwoordelijk voor alle processen tot de lancering. Fantastisch dat ze op de dag voor lancering toch tijd voor de tweetup heeft vrijgemaakt. Nog een teken dat NASA blij is met de publieke steun van onze groep.

Na de lunch volgt een tour langs verschillende faciliteiten op Kennedy Space Centre. Als eerste rijden we in bussen naar lanceerplatform 39A, waar space shuttle Atlantis staat opgesteld. We rijden voorbij het bezoekersplatform waar bezoekers van het Vistor Center vanaf zo’n twee kilometer de shuttle kan bekijken, helemaal naar het hek rond het platform zelf. We staan op een veld op zo’n 250 meter van de lanceertoren en Atlantis. Rond ons heen tientallen, misschien zelfs honderden automatische camera’s die de lancering van dichtbij filmen.

Bij onze aankomst wordt de orbiter volledig afgeschermd door de RSS (Rotating Service Structure), maar na een minuut of vijf begint deze langzaam weg te draaien. We zijn live getuige van de RSS retraction, waarbij de lanceertoren langzaam van de shuttle stack (Atlantis met de grote hoofdtank en de twee booster raketten) wegdraait. Na tien minuten krijgen we Atlantis dan volledig in beeld en na 20 minuten is de toren helemaal weggedraaid. Wat fantastisch om dit belangrijke moment in het lanceringsproces vanaf 250 meter afstand te mogen meemaken! Ik denk dat er wel 5000 foto’s door de groep zijn gemaakt! Leuk dat astronaut Doug Wheelock met onze bus meerijdt om ter plekke verder uitleg te geven bij wat we zien.

Vervolgens rijden we langs de crawlerway terug naar het Vehicle Assembly Building, waar we door een personeelslid worden rondgeleid. Dit historische gebouw is in de jaren 60 gebouwd voor de assemblage van de enorme Saturn 5 raketten voor het Apollo-programma en overheerst nu de skyline van het hele eiland. Voordat we naar binnen gaan krijgt NASA Outreach Manager Beth Beck een telefoontje van astronaut Ron Garan. Klinkt niet zo bijzonder, ware het niet dat Ron op dit moment in het International Space Station zit. Ook hij is een grote supporter van de NASA Tweetup en wilde op deze wijze toch zijn steentje bijdragen. Via de luidspreker van de mobiele telefoon groet hij ons en krijgt hij een groot applaus en luide groeten van de groep. Na een eerdere missie naar de ruimte is Ron het fantatische project ‘Fragile Oasis’ gestart om de aarde en haar bevolking te beschermen met diverse wereldwijde MVO projecten. Kijk op www.fragileoasis.com voor alle info.

Alle 135 shuttle missies tussen 1981 en 2011 zijn in dit Vehicle Assembly Building geassembleerd. Van binnen is het zo mogelijk nog imposanter dan van buiten, misschien juist omdat het nu volledig leeg is. Het is te vergelijken met een wolkenkrabber van zo’n 50 verdiepingen, die van binnen helemaal open is. Je kijkt van de vloer naar het plafond, 160 meter boven je. Grote kranen en installaties hangen langs de wanden. Het ruikt naar olie en metaal, zoals in een auto- of vliegtuigfabriek. Een hele eer om op deze historische plek te mogen rondwandelen.

Hierna bezoeken we het Apollo Saturn V Center, waar een full-size Saturn V raket aan het plafond hangt en waar bovendien het originele launch control centre van de Apollo missies is herbouwd. Dit deel van KSC is ook toegankelijk voor bezoekers, die er op deze drukke dag voldoende zijn! Na het bezoek aan dit centrum gaan we terug naar onze tent en wordt de dag afgesloten.

In het volgende blog het rapport van de tweede dag: Launch Day!

Door: Remco Timmermans

NASA schakelt 'twitterians' in als PR-machine

EOS Gastblog — Fri, 08 Jul 2011 09:22:13 +0200

Vandaag was de eerste dag van de NASA Tweetup voor de lancering van de laatste space shuttle, die nog steeds gepland staat voor vanmorgen om 11:26 lokale tijd. Vandaag werd ook helemaal duidelijk waarom het organiseren van tweetups een belangrijk en zeer succesvol onderdeel van de NASA PR-strategie is. Het is namelijk een win-win-win-win situatie! Laat het me uitleggen:

De NASA tweetup is een jeugddroom die uitkomt voor de gelukkige geselecteerden. Veel mensen hebben een band met de organisatie die mensen naar de ruimte brengt en machines als de space shuttle en het ISS bouwt. Deze ‘fans’ willen graag alles weten, maar weten ook dat NASA niet eenvoudig zomaar te bezoeken is. Een exclusief kijkje in deze bijzondere wereld van fijen en heel krachtige high-tech, ontdekkingsreizen naar het onbekende en andere kinderdromen is dan ook een heel gewilde belevenis.
De NASA tweetup is fantastisch leuk voor alle sprekers en organisatoren, omdat het publiek van spacefans echt alles wat met ruimtevaart te maken heeft fantastisch vindt en met veel applaus reageert. Letterlijk, in de tent of zaal, maar vooral ook figuurlijk. Deelnemers worden aangemoedigd al hun ervaringen via social media te verspreiden. De sprekers zijn van zeer hoge kwaliteit en zijn echt de helden van de space age generatie. Ook de rondleidingen zijn speciaal, want deze geven echt een uniek kijkje achter de schermen, waar ‘normale’ bezoekers van het mooie visitor center niet kunnen komen.
De via sociale media verspreide ervaringen - door onder meer succesvolle twittergebruikers of 'twitterians' - zijn zonder uitzondering zeer positief. Hiermee wordt voor NASA ongelooflijk veel free publicity – inclusief heel veel goed bruikbaar beeldmateriaal – gecreëerd. Eigenlijk is NASA hiermee helemaal uit de kosten. Deelnemers zijn enthousiast genoeg om zelf hun vervoer, verblijf en eten en drinken te betalen. NASA zorgt voor de faciliteiten, toegang en profgessionele begeleiding en inspirerende sprekers. Een koopje als je kijkt wat NASA ervoor terugkrijgt aan mediawaarde en positieve publieke opinie!
Ten slotte is het een win voor sociale media als marketing en PR-instrument. Met de tweetups bewijst NASA dat sociale media heel goed kunnen worden ingezet om ambassadeurs van het ‘product’ ruimtevaart aan zich te binden en hiermee een community te bouwen die helpt het goede en positieve van dit product te verspreiden. En zolang NASA hiermee blijft vooroplopen wordt het ook buiten de eigen sector gebruikt als voorbeeld van hoe sociale media door organisaties moeten worden ingezet. En een voorbeeldfunctie door een overheidsinstelling zorgt ook voor publiek en politiek draagvlak. Nog een win voor NASA, ook al lijkt dit in het federale budget voor 2012 en daarna (nog) niet helemaal rendabel te zijn.

Door: Remco Timmermans

De laatste Space Shuttle – einde van de ruimtevaart?

EOS Gastblog — Tue, 05 Jul 2011 11:02:10 +0200

Aanstaande vrijdag 8 juli wordt de laatste Space Shuttle gelanceerd. Na 135 pendelvluchten trekt de NASA de stekker uit haar grote bemande ruimtevaart programma. De shuttle is te duur en past niet meer in het nieuwe Amerikaanse ruimtevaartbeleid. Vijf jaar geleden werd besloten om pendelvluchten naar het internationale ruimtestation en andere ‘Low Earth Orbit’ activiteiten uit te besteden aan commerciele partijen. Deze zouden dit efficienter en goedkoper kunnen, zodat de NASA haar aandacht kon verschuiven naar ‘Deep Space Exploration’, de verkenning van de ruimte verder van aarde.

Na 30 jaar pendeldiensten door de Amerikaanse overheid is dit een logische stap. De shuttle is zeer succesvol geweest, maar heeft nooit aan de belofte van goedkope lanceercapaciteit kunnen voldoen. Waar begin jaren ’80 nog werd gedacht aan een wekelijkse shuttle dienst voor zo’n 50 miljoen dollar per vlucht, zijn de werkelijke kosten nooit onder de 1 miljard dollar per vlucht uitgekomen. Ook wekelijkse vluchten met de vijf gebouwde toestellen is nooit gehaald, vooral door een grote technische complexiteit van de shuttle en haar lanceersysteem. De shuttle is een technisch wonder op de toppen van menselijk vernuft. De meest complexe machine ooit gebouwd is daardoor ook een kwetsbaar systeem, met hoge onderhoudskosten. Het programma is gestopt op grofweg de helft van haar technisch voorziene levensduur. De vijf shuttles werden gebouwd voor 100 vluchten. Het werden er voor elke shuttle minder dan 50.

Het idee dat vijf jaar na de aankondiging van het stoppen van het shuttle programma andere partijen zouden klaarstaan met nieuwe bemande ruimtevaart systemen, is niet helemaal uitgekomen. De ontwikkeling van de Constellation capsule werd bij het aantreden van president Obama sterk afgeslankt. Ook de andere Amerikaanse capsule, momenteel de meest veelbelovende, de SpaceX Dragon is nog niet klaar om de pendeldienst naar het ISS over te nemen. Wellicht dat dit in 2013 zo ver is, maar dat is verre van zeker. De Constellation wordt op dit moment onder de naam MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) verder doorontwikkeld, maar een geplande eerste lancering in 2016 lijkt nu al te optimistisch.

Is dit dan het einde van de Amerikaanse bemande ruimtevaart? Nemen de Russen en misschien zelfs de Chinezen de Amerikaanse voorsprong op dit gebied nu over? Naar mijn mening is dit niet de juiste vraag. Ik denk dat we we het einde van nationale bemande ruimtevaart programma al lang hebben gehad. Zelfs de Space Shuttle zou nooit mogelijk zijn geworden zonder verrregaande internationale samenwerking. En het is een illusie om te denken dat het zeer succesvolle en veilige Russiche Soyuz systeem alleen door de Russen is ontwikkeld. Het zijn allemaal programma’s die mogelijk zijn geworden door grootschalige internationale samenwerking.

Het einde van het Space Shuttle tijdperk moet derhalve worden gezien als het echte begin van het internationale ruimtevaartprogramma. Landen werken samen aan het verder doorontwikkelen van het beste dat de diverse landen tot nu toe hebben gebouwd. Samenwerken op basis van kernkwaliteiten. Het nieuwe werken. Ruimtevaart 2.0!

Door: Remco Timmermans

Volwassen kinderdromen – uitnodiging voor de NASATweetup

EOS Gastblog — Sun, 03 Jul 2011 10:47:50 +0200

Dit jaar, 2011, is voor mij een ruimtevaartjaar. Niet helemaal gepland, maar twee belangrijke ruimtevaart-gerelateerde evenementen brengen mijn vroegere grote interesse in ruimtevaart weer helemaal boven. Eigenlijk is het de schuld van Twitter. Via dit medium kwam ik in contact met veel andere ruimtevaart liefhebbers. Het bleek via Twitter ook heel eenvoudig om direct contact te krijgen met échte astronauten en met mensen hoog in de boom bij NASA en ESA. Ik werd ineens op de hoogte gehouden van lanceringen en maakte derhalve via NASA-TV de laatste lanceringen van Space Shuttle Discovery (STS-133) en Endeavour (STS-134) van dichtbij mee. Het enthousiamse uit mijn kindertijd voor de ruimtevaart kwam in versterkte vorm weer helemaal boven!

Dit leek in eerste instantie nog allemaal erg onschuldig, tot ik kennis maakte met het fenomeen NASA Tweetup. De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA organiseert sinds 2009 unieke evenementen voor haar volgers op Twitter. En deze tweetups worden vervolgens goed in de schijnwerpers gezet. Zeg maar om ook via ‘gewone’ mensen al het goede en gave van de ruimtevaart in het nieuws te brengen. Een zeer succesvolle poging, want de registratie voor deze tweetups wordt altijd fors overschreven. Nadat ik enkele dingen had gehoord over de STS-134 tweetup en in mei via een live webcast een deel van een tweetup bij het NASA Jet Propulsion Laboratory had gevolgd nam ik mij voor mij ook eens aan te melden. Bovendien was de eerstvolgende NASA Tweetup een heel speciale: het bijwonen van de allerlaatste Space Shuttle lancering ooit, missie STS-135 met de Atlantis. Ergens in juni ging de inschrijving gedurende 24 uur open. Ik had het in mijn agenda gezet, om het niet te vergeten. Ik was een van de eersten die zich aanmeldden.

Nadat de inschijving was verlopen kwam de Twittermachine over deze unieke kans helemaal op gang. Iedereen hoopte op een ‘Gouden Ticket’, maar iedereen besefte zich ook dat de kans bij deze speciale lancering wel heel klein zou zijn. Bij de een na laatste lancering hadden zich meer dan 3000 mensen aangemeld en dat aantal zou nu zeker veel groter zijn. Na een week of twee kwam het bericht dat zich 5500 NASA-volgers hadden aangemeld. Hiervan zouden 150 een ticket krijgen en 150 op de wachtlijst worden gezet. Na nog een spannende week kwam de uitslag: Ik stond op de wachtlijst. Wauw, ik hoorde niet bij de 5200 die waren afgewezen, maar ook niet bij de 150 gelukkigen die een ticket hadden. Ik zou binnen twee weken horen of ik misschien alsnog een plekje zou krijgen.

Die twee weken werden precies twee weken. Ik had het voorzichtig al een beetje opgegeven toen het bericht kwam dat er vijf mensen van de wachtlijst waren doorgeschoven. Ik zat hier niet bij. Maar een dag of twee later, op de allerlaatste mogelijke dag, kreeg ik het bericht dat ik samen met vier anderen was doorgeschoven naar een standby-plek. Ik kreeg geen toegangskaartje, maar moest wel alles in het werk stellen om aanwezig te zijn in Florida. Deze standby-positie zou ik tot twee dagen vóór de lancering op 8 juli hebben. Hoe lang kun je iemand in onzekerheid laten! Maar goed, toch maar een vliegticket gekocht en de strenge security aanvraag voor toegang tot het Kennedy Space Center ingevuld.

Enfin, om een lang verhaal kort te maken: Op 21 juni kwam de verlossende email! Ik was de allerlaatste gelukkige die door NASA exclusief werd uitgenodigd om in een 2-daags programma de allerlaatste shuttle lancering ooit mee te maken! Nummer 150 van de 150! Ik was door het dolle heen. Felicitaties van tientallen nieuwe ‘vrienden’ op Twitter en Facebook. Ik hoorde ineens bij een heel speciale groep van mensen die elkaar allemaal niet kennen, maar een -volgens velen- unieke band met elkaar zullen krijgen door een speciale belevenis. Ik weet door mijn ervaring met poolexpedities dat dit inderdaad zo werkt, maar het is wel vreemd om dit te beseffen als je met -nu nog- volslagen vreemden communiceert.

STS-135 is niet mijn eerste ervaring met een Space Shuttle lancering. In september 1996 was ik op een 2-weekse duikreis naar de Florida Keys met mijn broer en een goede vriend. Tijdens deze reis hadden we een uitstapje naar de Space Coast gepland. Ik wist dat een Space Shuttle rond die tijd zou worden gelanceerd en wilde dat wel eens meemaken. Al voordat we uit Nederland vertrokken werd vlucht STS-79 van de Atlantis vanwege orkaan Fran (die we in Washington meemaakten) uitgesteld van 12 naar 16 september, een dag na onze terugkomst. Tijdens onze tour op Kennedy Space Center stond Atlantis op lanceerplatform 39A klaar voor haar lancering. Geen idee dat ik 15 jaar later zou terugkeren om haar allerlaatste lancering van heel dichtbij te mogen meemaken!

Gastblog door Remco Timmermans

Einstein Telescoop: gravitatiedetector van de toekomst

Philip Corneille — Fri, 10 Jun 2011 09:18:32 +0200

In mei van dit jaar stelden Europese wetenschappers hun ontwerpstudie voor van een revolutionaire gravitatiedetector om zwarte gaten en de oorsprong van het universum te onderzoeken.

Het innovatieve observatorium zal toelaten om precisiemetingen uit te voeren met gravitatiegolven, uiterst kleine rimpels in het weefsel van ruimtetijd, waarvan voorspeld is dat ze ontstaan uit kosmische catastrofen zoals samensmeltende zwarte gaten, botsende neutronensterren en ineenstortende supernovae.

Het Einstein Observatorium (ET) is een zogenaamde derdegeneratie-gravitatiegolf-detector, die honderd keer gevoeliger is dan de huidige instrumenten. Net zoals de eerste twee generaties detectoren, zal ook ET gebaseerd zijn op de meting van minieme veranderingen (kleiner dan een atoomkern) in de lengtes van de twee, kilometers lange, verbonden armen, veroorzaakt door een passerende gravitatiegolf. Laserbundels in de armen slaan het periodieke uitrekken en krimpen op als interferentiepatronen in de centrale detector.

De eerste generatie van deze interferometrische detectoren die een paar jaar geleden gerealiseerd is (GEO600 in Sarstedt - Duitsland, LIGO in Louisiana - VSA, Virgo in Cascina - Italië en TAMA in Japan), heeft met succes het principe gedemonstreerd, maar detectie van gravitatiegolven werd niet verwacht. De volgende generatie (Advanced LIGO en Advanced Virgo), die nu gebouwd wordt, zou de eerste directe detectie van gravitatiegolven mogelijk moeten maken, bijvoorbeeld van een paar naar elkaar toe roterende zwarte gaten of neutronensterren. Een dergelijke ontdekking zou het nieuwe onderzoeksveld van gravitatiegolf-astronomie aankondigen. Deze detectoren zullen echter niet gevoelig genoeg zijn om precieze astronomische studies van gravitatiegolfbronnen te kunnen uitvoeren.

Dergelijke metingen onthullen elk eventueel mankement in het zo solide en succesvolle bouwwerk van Einsteins algemene relativiteitstheorie en zullen ons de weg wijzen naar de echte theorie van gravitatie. Deze verenigt de principes van relativiteit met kwantummechanica. Omdat gravitatiegolven praktisch zonder verzwakking doordringen in alle gebieden van ruimte en tijd, kan ET golven meten afkomstig van gebieden met de grootste materiedichtheid, de vroegste stadia van de Big Bang, en de meest extreme krommingen van ruimtetijd.”

De nieuwe Einstein Telescoop is een verzameling interferometers met elk 10 km lange armen, die ondergronds bedreven wordt in een ultrahoog vacuüm en cryogene omgeving, waarbij rekening werd gehouden met geologie, seismische activiteit, optische-, vacuüm- en cryosystemen. Eén interferometer zal laagfrequentie-gravitatiegolfsignalen (2 tot 40 Hz) detecteren, terwijl de andere de hoogfrequente componenten meet. De configuratie is zo ontworpen dat het observatorium verder ontwikkeld kan worden door toekomstige verbeteringen te implementeren.
De ontwerpstudie, die gepresenteerd wordt op het terrein van de European Gravitational Observatory (EGO) in Pisa, Italië, schetst ET’s wetenschappelijke doelen, de detectorconfiguratie en -technologie, maar ook de tijdschaal en de geschatte kosten. De indrukwekkende gevoeligheid zal bereikt worden door ET ondergronds te bouwen, op een diepte van 100 tot 200 meter. Dit om de effecten van resterende seismische bewegingen te reduceren. Ook maakt de ondergrondse locatie het mogelijk om grotere gevoeligheden bij lage frequenties (tussen 1 en 100 hertz (Hz)) te bereiken. Met ET kunnen gravitatiegolven in het hele frequentiegebied dat op aarde meetbaar is – tussen 1 Hz en 10 kHz – gedetecteerd worden. “Een observatorium met een dergelijk gevoeligheidsniveau zal de detectie van gravitatiegolven transformeren tot een routinematig bruikbaar astronomisch instrument. ET zal leiden tot een wetenschappelijke revolutie”, zegt Michele Punturo, de wetenschappelijk coördinator van de ontwerpstudie. Een belangrijk doel is om informatie over gravitatiegolven te leveren, die de waarnemingen van telescopen die elektromagnetische straling (van radiogolven tot gammastraling) meten en andere instrumenten die hoge-energiedeeltjes uit de ruimte detecteren (astrodeeltjesfysica) aanvullen.

De Europese Commissie (EC) ondersteunde de ontwerpstudie met een subsidie van drie miljoen euro, waarmee Europa het belang van gravitatiegolfonderzoek en technlogische vooruitgang in de verf zet.

Bovendien zorgde de EC voor een gezamenlijk kader voor de betrokken Europese wetenschappers in de zoektocht naar gravitatiegolven.

ET is een project dat als een van de 'Magnificent Seven' Europese projecten aanbevolen wordt door het ASPERA-netwerk voor de toekomstige ontwikkeling van astrodeeltjesfysica in Europa. Het zou een cruciaal deel van de Europese onderzoeksinfrastructuur en een fundamentele hoeksteen in de realisatie van de European Research Area vormen.

Lichtpollutie noodzaakt verhuis naar de VS

Philip Corneille — Sun, 15 May 2011 17:18:55 +0200

De Vaticaanse sterrenwacht (Specola Vaticana) vond z’n oorsprong in de hervorming van de Juliaanse kalendernaar de huidige Gregoriaanse kalender in 1582. Paus Gregorius XIII keurde deze kalender goed voor alle Katholieke landen en sinds de 18de eeuw wordt de Gregoriaanse kalender wereldwijd gebruikt. De hervorming van de kalender vond plaats in een tijdperk van polemiek inzake de kosmos, waarbij de Katholieke Kerk de omstreden helio-centrische (de Zon in plaats van de Aarde centraal in de kosmos) ideeën van Nicolaas Copernicus (1473-1543) en Galileo Galilei (1564-1642) betwistte.

De allereerste Katholieke observatoria waren die van het Romeins College (1774) en het observatorium van het Capitool (1827). In maart 1891 werd het Specola Vaticana officieel opgericht door Paus Leo XIII, die tevens de nodige intellectuele en financiële steun voorzag via de Accademia del Lincei. Gelegen in de Pauselijke tuinen achter de St-Pietersbasiliek in hartje Rome, kreeg men reeds in 1931 te kampen met de toenemende lichtvervuiling en werd er uitgekeken om de Vaticaanse sterrenwacht naar het pauselijk zomerverblijf in Castel Gandolfo te verhuizen. In 1935 was de sterrenwacht er operationeel in de Villa Barberini met nieuwe telescopen waaronder een 0,40 m Zeiss-refractor (f /15), een dubbele Zeiss astrograph bestaande uit een 0,40 m refractor (f /6) en een 0,60 m Cassegrain-reflector (spiegelkijker).

Wanneer eind jaren 1970 tevens de lichthinder in Castel Gandolfo te sterk werd, begon men uit te kijken naar een donkere locatie in Italië. De Specola Vaticana onderzocht de mogelijkheden om de telescopen te verhuizen naar Sardinië of naar de Canarische eilanden en overwoog zelfs een integratie binnen de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) in Chili. Uiteindelijk werd besloten om in de Verenigde Staten van Amerika een geheel nieuwe telescoop te bouwen. Broeder George Coyne, de toenmalige directeur van de Vaticaanse sterrenwacht, was van Amerikaanse afkomst en onderhield een uitstekende band met de Universiteit van Arizona waardoor de Vatican Observatory Research Group (VORG) kon worden opgericht.

In 1984, na het testen van de klimatologische omstandigheden op diverse sites, werd de 3200 m hoge Mount Graham in het zuidoosten van de staat Arizona als locatie voor het Mount Graham International Observatory (MGIO) gekozen. Het bleek één van de donkerste plekken op het Amerikaanse continent met een seeing die regelmatig een resolutie van minder dan één arc-seconde toelaat. Naast de Vatican Advanced Technology Telescope (VATT) waren er tevens plannen voor het plaatsen van de 2X 8,4 m Large Binocular Telescope en de 10 m Heinrich Hertz Submillimeter telescoop op Mt Graham. Dat is de hoogste berg van de Pinaleno-keten, gelegen tussen het zuidelijke deel van de Rocky Mountains en het westerse deel van de Mexicaanse Sierra Madre. Mt Graham ligt tevens in het Coronado National Park en pal in het homeland van de Chiricahua Apache-indianen, waardoor de aankondiging als locatie voor diverse telescopen aanvankelijk voor heel wat controverse zorgde. Enerzijds werd Mt Graham als heilige grond beschouwd door de Apache-indianen en anderzijds waren milieu-activisten ervan overtuigd dat de sterrenwachten het biotoop van de met uitsterving bedreigde Amerikaanse rode eekhoorn zouden verstoren. Na enkele rechtzaken kwam het Amerikaanse Congres in november 1988 met een milieuwet op de proppen waardoor de drie telescopen op Mt Graham kon worden gebouwd. Achteraf zou blijken dat de populatie van de rode eekhoorn het beter deed dankzij de aanwezigheid van deze wetenschappelijke projecten, aangezien de sterrenwacht over een brandweer beschikt die, tot driemaal toe, een grote bosbrand kon vermijden!

Gieten en polijsten
In maart 1985 werd, aan de Universiteit van Arizona, de bouw van de VATT aangevat met het gieten van de 1,83 m primaire spiegel (M1) uit Pyrex, een boorsilicaat glassoort met zeer lage uitzettingscoëfficiënt. Hiervoor maakte men gebruik van een ronddraaiende oven op 1200 graden Celsius zodat het gesmolten glas automatisch een parabolische vorm verkreeg. Dankzij een honingraatstructuur aan de onderkant van de spiegel, verkreeg men een lichte en tegelijk zeer stevige spiegel. Het “stressed-lap” polijsten van de spiegel nam drie jaren in beslag waarna hij een flinterdun laagje aluminium kreeg. In 1991 werd de concave 0,38 m secundaire spiegel (M2) uit ZeroDur geconstrueerd, waarmee de optiek werd vervolledigd. Tevens eindigde een 5 jaar lange sponsoring campagne die het nodige geld opbracht voor de bouw van het VATT-gebouw. Uiteindelijk werd in april 1992, de betonnen fundering voor het rechthoekige gebouw afgewerkt. In september 1993 werd het gebouw ingewijd als de Thomas Bannan Astrophysics Facility en werd de VATT telescoop naar Alice Lennon vernoemd. Beide zijn de namen van de voornaamste geldschieters voor het project.

Het modern ogend VATT gebouw is voorzien van hoogtechnologische snufjes, zoals draadloze microwave verbindingen en een datacentrum. Er zijn 4 slaapkamers en een keuken met provisie voor 2 weken, aangezien er in de winter tot drie meter sneeuw kan vallen en de astronomen letterlijk als monniken in een klooster afgelegen zitten!

De telescooptoren, met de 7 m diameter koepel, werd zowel mechanisch als thermisch van de rest van het gebouw afgesloten teneinde geen hinder te ondervinden van de verwarming en trillingen veroorzaakt door mensen in het controle centrum. De 1,83 m VATT is een snelle reflector van het Gregoriaanse type met f/ 1.0, hetgeen betekent dat de brandpunts lengte gelijk is aan de diameter van de primaire spiegel. De compacte telescoop zit op een Alt-Azimutale montering waarbij computers gelijktijdig de verticale en horizontale beweging sturen. Een eerste test met de primaire spiegel werd uitgevoerd in september 1993 maar de allereerste observatie (First Light) met de volledige telescoop gebeurde op 12 juli 1994. Het gebruik van de VATT werd verdeeld naargelang de financiële bijdrage van de partners; 75% voor de Vaticaanse sterrenwacht en 25% voor de Universiteit van Arizona.

Gezien de uitstekende kwaliteit van de optiek, wordt de VATT voornamelijk gebruikt voor astrofotografie. Een opmerkelijk feit was de detectie van MACHOs in ons naburig Andromeda sterrenstelsel (M31). MACHO (Massive Astronomical Compact Halo Object) is de verzamelnaam voor alle objecten die in aanmerking komen om de geheimzinnige donkere materie in het heelal te verklaren. Kosmologen nemen aan dat 22% van ons heelal uit donkere materie bestaat. Onder MACHO vallen zwarte gaten, neutronensterren en bruine dwergen.

In december 2002 werd de CorMASS (Cornell Massachusetts Slit Spectrograph), een lage resolutie Infrarood spectrograaf, op de VATT getest waarna het instrument kon worden ingezet op grotere telescopen. Momenteel gebruikt de VATT een optische mosaic CCD camera van 16,5 megapixels.

In 2003 deden astronomen met de VATT observaties van de asteroïdengordel, de regio met aardappelvormige rotsklompen tussen de banen van de planeten Mars en Jupiter. Hierbij ontdekte men dat de 6 km grote (3782) Celle-asteroïde een maan heeft. Naar alle waarschijnlijkheid is Celle een stuk van de 520 km grote (4) Vesta-planetoïde en aldus werd voor de eerste keer een binaire Vesta-chip waargenomen. Asteroïden, planetoïden en dwergplaneten vormen een categorie van planeetachtige hemellichamen die een naam en nummer in volgorde van ontdekking krijgen; (1) Ceres, (2) Pallas, (3) Juno, (4) Vesta … (134340) Pluto. De VATT werd ook ingezet om planetoïden voorbij de baan van de planeet Neptunus waar te nemen, de zogenaamde TNOs (Trans Neptunian Object). Hoewel dit magnitude 21-objecten zijn, karakteriseerde het VATT-team een honderdtal TNO's, planetoïden of dwergplaneten die zich buiten de baan van Neptunus bevinden.

De VATT geeft blijk van wetenschappelijke gedrevenheid, waardoor de Specola Vaticana z’n stempel wist te drukken op vele deelgebieden van de sterrenkunde.

Tijd, God en natuurkunde

Sebastian de Haro — Sun, 24 Apr 2011 16:42:40 +0200

Fysici zijn gefascineerd door het begrip ‘tijd’. Waarom gaat de tijd alleen vooruit en nooit achteruit? Waarom kunnen we niet naar het verleden reizen? Waarom kunnen we ons alleen het verleden en niet de toekomst herinneren? Per slot van rekening zijn de fundamentele wetten van de natuur omkeerbaar in de tijd: een projectiel dat ik naar vijandige troepen afvuur, doorloopt precies dezelfde baan als het schot van het vijandige leger.

Vlatko Vedral doet in zijn boek Decoding Reality een mooie poging om hier helderheid in te scheppen. Hij legt uit dat de richting waarin de tijd loopt, overeenkomt met de richting van groeiende entropie, oftewel wanorde. De toestand aan het begin van het heelal was een toestand van lage entropie. Stelt u zich voor: alle materie van het heelal op één punt. Dat was een heel speciaal gekozen toestand, hoogst symmetrisch en dus met lage entropie (entropie nul). Na de big bang zet het heelal met duizelingwekkende snelheid uit en vliegt de ‘materie’ (die in deze periode nog uitsluitend uit een soort oersoep van energie bestaat) alle kanten op: groeiende wanorde, dus groeiende entropie. In een fractie van 0,0(in totaal eenendertig nullen)01 seconden dijt het heelal uit van 0,0(vierentwintig nullen)01 centimeter tot een grootte van tien meter. Dat is dus een gemiddelde snelheid die tien tot de macht vijfentwintig maal groter dan de lichtsnelheid is. Hoger dan de lichtsnelheid? Ja, dat kan. Dat komt omdat hier geen deeltjes sneller dan het licht gaan, maar de ruimte zelf uitdijt. Daarom heet deze periode ook ‘inflatie’. Met andere woorden: de wanorde van het heelal groeit, en volgens de tweede wet van de thermodynamica is dat niet terug te draaien. De tijd loopt vooruit, nooit achteruit.

Nu is dit alleen maar schijn omdat de toestand van het heelal op microscopisch niveau uniek bepaald is en de entropie nooit kan groeien. Dat is wat de tijdsevolutie van de quantummechanica bepaalt, zolang er geen metingen worden verricht. Vedral legt uit dat tijdens een meting een bepaald type informatie (wat hij ‘lokale’ informatie noemt) gecreëerd wordt. Dat komt doordat de uitkomsten van metingen in de quantummechanica (meting van bijvoorbeeld de ruimtelijke positie van een deeltje) niet noodzakelijk van tevoren bepaald zijn. Metingen introduceren dus een fundamentele tijdschaal: als we de positie van een deeltje gemeten hebben, is dat een stukje ‘geschiedenis’ geworden. Maar er is ook een omgekeerde richting: de richting waarin wij als het ware de entropie reduceren door orde uit de chaos te scheppen. Wanneer wij de werking van de natuur tot een aantal simpele wetten reduceren, ‘deconstrueren’ wij de natuur- zo noemt Vedral dat - door orde uit de chaos te genereren. Volgens Vedral komen we dan tot een soort ‘donkerheid van de werkelijkheid’ (‘darkness of reality’) omdat we erachter komen dat een deeltje helemaal niets is. Volgens Vedral kunnen we van een deeltje niet zeggen dat het is, maar we kunnen ook niet zeggen dat het niet is. Hij ziet hier een verband met de apofatische of negatieve theologie, waarin je van God alleen maar kan zeggen wat hij niet is maar nooit kunt zeggen wat hij wel is. De analogie is wat vergezocht, maar een kern van waarheid zit er wel in (denk aan het beginsel van falsificatie). Hoe het ook zij, Vedral trekt erg snel de conclusie dat dat groeien van informatie bij een meting impliceert dat dingen zonder oorzaak gebeuren. Dat is in de natuurkunde zeker geen algemeen aanvaarde stelling. Niet alleen zijn er serieuze natuurkundigen als Gerard ’t Hooft die het determinisme in de natuur ondanks de quantummechanica proberen te handhaven; er zijn meer redenen waarom determinisme en causaliteit niet hetzelfde zijn. Een groeiende groep natuurkundigen beschouwt mede daarom de meerwerelden-interpretatie als een serieus alternatief. Vedral gaat veel te snel door deze materie heen en dat is jammer.

Stephen Hawking zei het al: elke formule in een populairwetenschappelijk boek halveert het aantal lezers. Maar als je als schrijver toch een aantal formules in je boek wilt opnemen, dan bestaat er een methode om je lezers toch te behouden: dat is het spreken over God. Er bestaat kennelijk een omgekeerde wet van de halveringswet van Hawking: elke keer dat God in het boek genoemd wordt en met wetenschap in verband gebracht, vermenigvuldigt dat je verkoopcijfers met een factor die groter is dan één. Het boek van Vedral lijkt hier geen uitzondering op. Hij heeft het over schepping zonder oorzaak ‘uit het niets’, maar dat is natuurlijk onzin. Hij noemt een argument van John von Neumann dat de rede alle gehele getallen uit de ‘lege verzameling’ (de verzameling met niets erin) kan halen. Ons verstand kan zich binnen de lege verzameling de lege verzameling indenken zonder dat daar niets aan verandert - en daar hoort het getal twee bij. Maar binnen die lege verzameling kan nog eens de lege verzameling zitten - drie. Enzovoorts. Zo kun je alle gehele getallen genereren. Volgens Vedral ontstaat ook zo ‘uit het niets’ ons heelal, door waarneming - daarom scheppen we onze eigen werkelijkheid. Maar die ‘schepping uit het niets’ is natuurlijk onzin: de lege verzameling in de wiskunde, of het vacuüm in de natuurkunde, is niet hetzelfde als het ‘niets’. Het vacuüm zit vol spookdeeltjes. En je hebt er wel de rede voor nodig.

Een goed geschreven boek, maar jammer dat de auteur op dit soort valkuilen stuit en daar allerlei verregaande filosofische conclusies aan verbindt.

Paastijd en de precieze datum voor Pasen...

Philip Corneille — Mon, 11 Apr 2011 14:30:26 +0200

Sinds de oudheid staarden mensen naar de wonderen van de nachtelijke hemel en koppelden hun waarnemingen aan het praktische; het samenstellen van een kalender ingedeeld in dagen, weken, maanden en jaren. Het nauwkeurig bijhouden van de seizoenen was belangrijk voor de landbouw zodat men wist wanneer men kon zaaien en oogsten. De maan speelde hierbij een cruciale rol en de schijngestalten van onze natuurlijke satelliet werden ook gebruikt voor het bepalen van Katholieke feestdagen.

De Juliaanse kalender, genoemd naar de Romeinse keizer Julius Caesar, werd omstreeks het jaar 45 voor Christus in gebruik genomen en telde 365,25 dagen. Ondanks het gebruik van een schrikkelmaand bleek de kalender fout. De hervorming van de Juliaanse kalender naar de huidige Gregoriaanse kalender was grotendeels het werk van Christoph Clavius (1538-1612), een Duitse Jezuiet wiskundige en astronoom. Elke duizend jaar liep de Juliaanse kalender ongeveer 8 dagen achter op de Zon (tropisch jaar: tijdsinterval tussen twee opeenvolgende passages van de Zon door het lentepunt). De oplossing om deze afwijking te corrigeren lag bij de aanpassing van het systeem der schrikkeljaren, zodat elk jaartal dat deelbaar was door 4 en ook door 100 geen schrikkeljaar meer kon zijn. In 1582 keurde Paus Gregorius XIII de nieuwe kalender goed voor alle katholieke landen en sinds de 18de eeuw wordt de Gregoriaanse kalender wereldwijd gebruikt.

De hervorming van de kalender vond plaats in een tijdperk van polemiek over de kosmos. De Kerk betwiste het omstreden idee van Nicolaas Copernicus (1473-1543) dat de zon in het midden van het toen bekende heelal plaatste. Toen de Italiaanse astronoom Galileo Galilei (1564-1642) met z’n telescopische waarnemingen van onder meer de schijngestalten van de planeet Venus, het heliocentrische wereldbeeld van Copernicus onderbouwde, werden hun astronomische werken op de index der verboden boeken geplaatst. In 1633 werd Galileo, omwille van zijn ideëen, door de inquisitie tot levenslang huisarrest veroordeeld. Het zou tot oktober 1992 duurde vooraleer de katholieke kerk zich hiervoor verontschuldigde!

Specola Vaticana
Het allereerste katholieke observatorium was dit van het Romeins College (1774) en het observatorium van het Capitool (1827). Voortbouwend op deze observatoria vond het huidige Specola Vaticana (Vaticaanse sterrenwacht) z’n oorsprong in 1888 tijdens het priesterschap jubileum van Paus Leo XIII. De Heilige Stoel maakte destijds deel uit van de nieuwe Italiaanse staat die Paus Pius IX z’n wereldlijke macht ontnam en het uitvoeren van sterrenkundig onderzoek had verboden. Dit was onvoorstelbaar, aangezien het observatorium in de tuinen achter de Sint-Pietersbasiliek baanbrekend werk had verricht.

Broeder Angelo Secchi (1818-1878) was een pionier in astronomische spectroscopie en tevens de eerste astronoom die de zon als een ster bekrachtigde. Na de pauselijke zon-eclips-expedities in 1860 en 1870 bevestigde hij bovendien dat de corona en protuberansen deel uitmaken van onze ster. Dankzij het Carte du Ciel project, dat door het observatorium van Parijs in 1888 werd geïnitieerd om de nachtelijke hemel met fotografische platen in kaart te brengen, kon de Heilige Stoel opnieuw astronomische waarnemingen verrichten. Het Vaticaans observatorium kreeg de strip tussen 55° en 64° ten noorden van de hemelevenaar voor z’n rekening. Bovendien verkreeg het Vaticaan, net als enkele andere sterrenwachten die aan het project deelnamen, een 0,33 meter "astrograph" gebouwd door de Grubb Telescope company in Ierland. Gezien de kostprijs van de 1040 fotografische platen per observatorium werd het internationale Carte du Ciel-project maar een gedeeltelijk succes.

Verhuizing
In maart 1891 werd het Specola Vaticana officieel opgericht door Paus Leo XIII, die tevens de nodige intellectuele en financiële steun voorzag via de Accademia del Lincei. Het observatorium beschikte, naast de astrograph, over een 0,40 m Merz refractor, een 0,14 m heliograph en een 0,10 m Merz refractor. In 1929 werd Vatikaanstad een onafhankelijke dwergstaat en leek de toekomst van de Specola Vaticana verzekerd. Echter door de toenemende lichtvervuiling in hartje Rome, werd al in december 1931 uitgekeken om de Vaticaanse sterrenwacht naar het pauselijk zomerverblijf in Castel Gandolfo te verhuizen.

Castel Gandolfo is een kleine Italiaanse stad in de provincie Latium, zo’n 30 kilometer ten zuidoosten van Rome. De pauselijke zomerresidentie, bestaande uit het Paleis, de Villa Barberini en de Villa Cybo, ligt in het stadscentrum op de top van een crater nabij het Albaanse meer. De plannen voor de nieuwe sterrenwacht werden in 1932 door professor Paul Guthnick van de Berlijnse sterrenwacht in Neubabelsberg opgemaakt en in 1935 werden de bouwwerken in de tuin van de Villa Barberini beëindigd.

Voor de grote 8,5 m koepel bouwde Zeiss een nieuwe 0,40 m refractor (f /15) uitgerust met een Graff photometer en een Danjon interferometer. De 8,0 m koepel kreeg een dubbele Zeiss astrograph bestaande uit een 0,40 m refractor (f /6) en een 0,60 m Cassegrain reflector (spiegelkijker) die voornamelijk werd gebruikt voor astro-fotografie. Op 29 September 1935 werd het Specola Vaticana op z’n nieuwe locatie ingehuldigd door Paus Pius XI, wiens spreuk “Deum Creatorum, Venite Adoremus” (Kom, laat ons God de schepper aanbidden) in marmer werd gebeiteld op de zuidelijke muur van de nieuwe sterrenwacht. Naast de telescopen beschikten de astronomen over een spectrografie laboratorium, fotografische apparatuur en een uitgebreide collectie meteorieten.

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd de 0,33 m astrograph vanuit Vatikaanstad naar Castel Gandolfo verhuisd. Stilaan verkreeg Vatikaanse sterrenwacht een internationaal karakter met een research groep van 12 Jezuïten, waarvan 4 buitenlanders. Opmerkelijk is het verhaal van Karl Treusch, een Zeiss technieker die op Castel Gandolfo was afgedeeld en zich tot het Christendom bekeerde. In 1949 bestelde Paus Pius XII een 0,65 m Schmidt astrograph bij de Londense firma Hargreaves and Thomson, die vanaf 1962 werd gebruikt voor de studie van sterclusters aan de hand van spectrografie. In 1965 verkreeg het Specola Vaticana een eigen computer center met een IBM 1620 computer uitgerust met ponskaart machine en print tabulator. In 1966 overleed de Belgische priester/natuurkundige George Henri Lemaître, grondlegger van de Big Bang (oerknal) theorie en voorzitter van de Pauselijke Academie der wetenschappen. Op 21 Juli 1969 sprak Paus Paulus VI vanuit Castel Gandolfo via telefoonverbinding met de Apollo 11 astronauten op de Maan. Na de toespraak, die wereldwijd per televisie was te volgen, observeerde de Paus de Maan met de 0,65 m Schmidt reflector.

Alweer lichtpollutie
Eind de jaren 1970 werd de lichthinder in Castel Gandolfo te sterk en begon men uit te kijken naar een donkere locatie in Italië. In 1978, tijdens een colloquium van de Internationale Astronomische Unie (IAU) in Vatikaanstad ter ere van het eeuwfeest van het overlijden van Angelo Secchi, werden de mogelijkheden geopperd om het Specola Vaticana te verhuizen naar Sardinië of naar de Canarische eilanden. Broeder George Coyne, de toenmalige directeur van de sterrenwacht, was van Amerikaanse afkomst en onderhield een uitstekende band met de Universiteit van Arizona waardoor de Vatican Observatory Research Group (VORG) kon worden opgericht. Uiteindelijk verkoos men een geheel nieuwe sterrenwacht te bouwen op de 3200 m hoge Mount Graham in Arizona (VS).

Meer hierover in de volgende blogpost...

Tijdens het Internationale Jaar van de Sterrenkunde (IYA2009) werden de laboratoria en telescopen ondergebracht in vernieuwde gebouwen en door Paus Benedictus XVI ingewijd; Specola Vaticana is werkelijk klaar voor het nieuwe millennium.

Studiemarathon: de tijden zijn veranderd

Sebastian de Haro — Thu, 13 Jan 2011 20:02:28 +0100

Tegenwoordig protesteren studenten door extra colleges te volgen. Fantastisch, vindt u ook niet? Amsterdamse, Utrechtse en Groningse studenten hebben krachten gebundeld en een studiemarathon in het leven geroepen: 72 non-stop college volgen, 24 uur aan elke universiteit. Ondergetekende hebben ze ook zo gek gemaakt dat hij een college gaat verzorgen. Doel is blijkbaar om onderwijs en wetenschap op een positieve manier onder de aandacht te brengen, om te laten zien waar we als academische gemeenschap goed in zijn en waarom onderwijs belangrijk is. Details van deze ludieke actie vindt u op:

http://www.studiemarathon.nl

Het ultieme wapen tegen een onzeker klimaat

Nancy Vermeulen — Sun, 10 Oct 2010 14:51:07 +0200

Op dinsdag 15 juni 2010 werd vanop de Russische lanceerbasis Jasny een Dnepr raket gelanceerd met aan boord een Zweeds dubbelsatellietsysteem en het Franse zonne-observatorium PICARD. PICARD moet helpen de zon beter te begrijpen. De kleine satelliet zal vanop een hoogte van 700 à 750 km parameters bestuderen zoals de snelheid van de zonnerotatie, de warmte die de zon uitstraalt, de zonnevlekken en de diameter van de zon. Voorts zal PICARD onderzoek doen naar de invloed van de zonneactiviteit op het klimaat op aarde en bijdragen tot betere modellen voor het voorspellen van de zonneactiviteit. PICARD heeft een levensverwachting van ongeveer 3 jaar.

De 34 meter lange Dnepr draagraket vertrok op 15 juni om 16u42 Belgische tijd vanuit een ondergrondse silo. De Dnepr is een omgebouwde intercontinentale ballistische SS-18 raket en wordt beheerd door het Russische lanceerbedrijf Kosmotras. Na vijftien minuten werden probleemloos de Zweedse en Franse kunstmanen uitgezet in een lage zonsynchrone baan met een inclinatie van 98,28 graden.

De twee Zweedse satellieten maken deel uit van het Prisma-programma, een project over formatie-vliegen. De twee kunstmanen “Mango” en “Tango” maken een “rendez-vous” in de ruimte. De derde kunstmaan is het Franse PICARD observatorium, onderdeel van het Myriade-programma van het Franse ruimtevaartagentschap “Centre National d’Études Spatiales” (CNES).

De Belgische wetenschappelijke bijdrage aan PICARD komt van het “Solar Terrestrial Centre of Excellence” (STCE), een samenwerkingsverband van de drie federale wetenschappelijke instituten op het plateau van Ukkel, dat SOVAP ontwikkelde. SOVAP bestaat uit een differentiële radiometer, ontwikkeld door het KMI en een bolometrische sensor, ontwikkeld door de Koninklijke Sterrenwacht. De gegevensverwerking gebeurt in het "Belgisch ruimtevluchtleidingscentrum" Busoc in het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie. De software hiervoor werd ontwikkeld door het Belgische bedrijf Spacebel.

Het SOVAP-instrument ontwikkeld door het KMI en de Koninklijke Sterrenwacht

PICARD werd genoemd naar de Franse sterrenkundige Jean Picard (1620-1682) die in de zeventiende eeuw de eerste precieze metingen van de zonnediameter uitvoerde. Het belangrijkste doel van deze missie is om onze kennis over de fysische structuur en de werking van de zon te verdiepen. Daarnaast hopen onderzoekers met PICARD meer te leren over de invloed van de zonneactiviteit op ons klimaat. Hiervoor werd PICARD uitgerust met drie wetenschappelijke instrumenten:

1.   De “SOlar Diameter Imager and Surface Mapper” (SODISM) is een telescoop met een diameter van 11 centimeter, die uitgerust is met een CCD-camera om beelden te maken in verschillende golflengten. SODISM werd ontwikkeld door de “Service d'Aéronomie” van het Franse Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek (CNRS) en zal de diameter van de zon tot op enkele milliboogseconden nauwkeurig meten.
2.   De Zwitserse “PREcision MOnitor Sensor” (PREMOS) bevat drie foto- en radiometers om ozon, zonnetrillingen en de totale zonnestraling te bestuderen.
3.   Het Belgische “Solar Variability PICARD” (SOVAP) bestaat uit een differentiële radiometer (DIARAD), ontwikkeld door het KMI en een bolometrische sensor (BOS), ontwikkeld door de Koninklijke Sterrenwacht. Het doel is om om de totale zonne-irradiantie en de variaties hierop te meten met een ongeëvenaarde precisie. BOS maakt ook metingen van de uitgestraalde energie van de aarde, waardoor de nauwkeurigheid hiervan kan verbeterd worden. De totale kostprijs van het PICARD project bedraagt ongeveer 70 miljoen euro.

Zon niet constant
De zon is energieleverancier nummer één van de aarde. Fossiele brandstoffen en energie geleverd door geologische processen, vervallen daarbij in het niets. Gedurende lange tijd werd aangenomen dat de energieproductie van de zon constant is, maar dat blijkt niet zo. De zonnestraling die invalt op de aarde varieert volgens de elfjaarlijkse activiteitscyclus van de zon. Elfjaarlijkse variaties van de orde van 1 W/m2 veroorzaken temperatuursvariaties op aarde van de orde van 0.1 graden Celsius. Tijdens de periode van lage zonneactiviteit rond 1700 was er een kleine ijstijd waarbij de temperatuur 0.7 graden lager was dan in de tweede helft van de twintigste eeuw. In de perioden met de meeste activiteit verschijnen er zonnevlekken op het oppervlak van de zon. Tijdens de periode waarin er geen zonnevlekken zijn, is de zon ook iets groter.

De PICARD-satelliet zal informatie geven over de diameter van de zon, de veranderingen in de draaisnelheid en welke straling de zon uitzendt. Met de SOVAP-metingen kunnen we een reconstructie maken van de hoeveelheid zonnestraling tijdens de kleine ijstijd.

De invloed van de zonneactiviteit op het klimaat op aarde is niet erg duidelijk. Dat komt onder meer omdat de stralingsbalans van de aarde bijna nul is. De hoeveelheid energie die de zon aan de aarde levert, is vrijwel gelijk aan de energie die de aarde uitstraalt naar de ruimte. Wel zijn er grote lokale verschillen en verschillen in de tijd.

Het KMI bouwt al jarenlang eigen instrumenten voor de meting van de zonnestraling vanuit de ruimte. De eerste metingen van ons DIARAD instrument werden uitgevoerd aan boord van Spacelab in 1983.

SOVAP is nu één van onze drie instrumenten in de ruimte. De andere twee bevinden zich aan boord van de SOHO satelliet en het Internationaal Ruimtestation ISS.

Het KMI team aan het werk

Het wereldbeeld van de natuurwetenschap (1)

Sebastian de Haro — Sun, 15 Aug 2010 15:53:00 +0200

Heeft de natuurwetenschap een werelbeeld? Waar kunnen we dat aan zien? In welke mate wordt mijn eigen wereldbeeld door de denkbeelden van de natuurwetenschap bepaald? Iedereen die wel eens over natuurwetenschap nadenkt, wordt ooit met deze vragen geconfronteerd. Veel mensen hebben het gevoel dat de wetenschap allerlei aspecten van hun praktische leven beïnvloedt; het computerscherm waar u op dit moment bijvoorbeeld naar kijkt, zou niet in zijn huidige vorm ontwikkeld zijn zonder de ontdekking van het elektron door J.J. Thompson nu iets langer dan een eeuw geleden. Ook het internet zoals we dat tegenwoordig kennen, zou niet ontwikkeld zijn zonder de behoefte van de wetenschappers van CERN om ideeën op een snelle en flexibele manier met elkaar te kunnen delen. Een kleinere groep mensen zou het er waarschijnlijk mee eens zijn dat de wetenschap niet alleen allerlei praktische zaken van hun leven, maar ook het denken—in algemene termen—beïnvloedt: het evolutionaire paradigma wordt bijvoorbeeld succesvol toegepast bij processen die strikt genomen buiten de biologie vallen, zoals allerlei psychologische groepsverschijnselen. Maar daar blijft het wel bij. Als we vragen hoe de wetenschap mijn kijk op de wereld beïnvloedt, niet in academische zin maar op een veel dagelijksere manier, dan is het niet gemakkelijk om daar een direct antwoord op te vinden.

Bestaat er zoiets als ‘het wereldbeeld’ van de hedendaagse wetenschap? Dat is, gezien de groei van onze kennis en de diversificatie van de wetenschappen, niet meteen duidelijk. Bovendien kunnen wetenschappers vanuit zeer verschillende wereldbeelden opereren. In 1959 merkte C.P. Snow in zijn bekende lezing The Two Cultures and the Scientific Revolution op dat er in de wetenschap conservatieven als J.J. Thompson en radicalen zoals Einstein zijn; christenen zoals A.H. Compton en materialisten zoals Bernal; aristocraten zoals de Broglie en Russell en proletariërs zoals Faraday. Zijn stelling was dat de wetenschap een gemeenschappelijke cultuur heeft die door alle maatschappelijke groepen heen snijdt; maar een cultuur is nog geen wereldbeeld. Uit deze diversiteit aan denkbeelden en achtergronden zou men ook kunnen concluderen dat wetenschappers vanuit zeer verschillende achtergronden, motivaties en wereldbeelden opereren.

Toch is dat maar ten dele het geval. Gingen paradigmas niet ook met een “Gestalt-switch”, een nieuwe kijk op de wereld, gepaard? (zie De rationaliteit van de wetenschap). De wetenschappelijke revoluties van de Ionische natuurfilosofie, van Copernicus en Galilei, van Newton en van Einstein waren toch ook evenveel revoluties in onze kijk op de wereld? Gingen we niet van mythos over naar logos, redelijke verklaringen? Hebben we de aarde niet uit het middelpunt van het heelal gehaald? Zijn we niet op zoek gegaan naar mechanistische verklaringen in termen van deeltjes en krachten? En hebben we niet ten slotte de ether, de vaste grond waar alle natuurprocessen zich afspelen, uit het toneel laten verdwijnen en onze noties van ruimte en tijd grondig gewijzigd? Robin G. Collingwood vergelijkt in zijn boek The Idea of Nature de Griekse en Renaissance wereldbeelden die aan de natuurwetenschap verbonden waren:

“The central point of this antithesis [between the Greek and the Renaissance worldviews] was the denial that the world of nature, the world studied by physical science, is an organism and the assertion that it is devoid both of intelligence and of life. It is therefore incapable of ordering its own movements in a rational manner, and indeed of moving itself at all. The movements which it exhibits, and which the physicist investigates, are imposed upon it from without, and their regularity is due to “laws of nature” likewise imposed from without. Instead of being an organism, the natural world is a machine: a machine in the literal and proper sense of the world, an arrangement of bodily parts designed and put together and set going for a definite purpose by an intelligent mind outside itself. The Renaissance thinkers, like the Greeks, saw in the orderliness of the natural world an expression of intelligence: but for the Greeks this intelligence was nature’s own intelligence, for the Renaissance thinkers it was the intelligence of something other than nature: the divine creator.”

De Grieken zagen de kosmos als een levend wezen. De wetmatigheden die zij in de natuur ontdekten en haar schoonheid ontleenden hun eenheid aan de intrinsieke geordendheid van de materie. Als in de Renaissance veel werken uit de Oudheid herontdekt en hevig gekopiëerd worden, wordt dit wereldbeeld (de natuur, de mens en de maatschappij als ‘levende wezens’) niet automatisch mee overgenomen. Veel meer dan als levend wezen, wordt de natuur als een ‘machine’ gezien. Deze machine werkt volgens ‘natuurwetten’, regels die de machine van buitenaf besturen. Hoe deze mechanisering langzaam tot stand kwam, heeft Eduard Dijksterhuis in zijn klassieke werk De mechanisering van het wereldbeeld prachtig beschreven.

We moeten dus concluderen dat er wel degelijk een verband bestaat tussen natuurwetenschap en wereldbeeld. Vóór de paradigmawisseling werken niet alle wetenschappers vanuit hetzelfde wereldbeeld: aan het begin van de twintigste eeuw, vóór de opkomst van de relativiteitstheorie en de quantummechanica, waren het mechanische wereldbeeld (gebaseerd op de wetten van de Newtonse mechanica) en het elektromagnetische wereldbeeld (waar de gehele natuur uit elektrisch geladen deeltjes bestond) twee paradigmas die de strijd voerden om de eerste plaats. Als de nieuwe theorie echter haar intrede doet, brengt ze een nieuw paradigma en een nieuwe manier van naar de wereld kijken met zich mee. Met de nieuwe generaties wetenschappers die met het nieuwe paradigma worden opgeleid, ontstaat—naarmate het nieuwe paradigma steeds beter begrepen en uitgewerkt wordt—ook een nieuw wereldbeeld. Voor dit nieuwe wereldbeeld zijn niet langer de wetenschappers alleen verantwoordelijk. Het nieuwe wereldbeeld ontstaat uit de dialoog van de natuurwetenschap met de rest van de cultuur.

We komen zo dus aan de eigenlijke vraag die ik in dit artikel wilde stellen: wat is het wereldbeeld van de wetenschap van nu? De vraag is niet makkelijk te beantwoorden, aangezien we er middenin zitten: het precies duiden van een wereldbeeld kan altijd pas achteraf. Toch moeten er duidelijke aanwijzingen zijn voor dit wereldbeeld ook nu. Immers, als het wereldbeeld iets reëels is, een gezichtspunt van waaruit wetenschappers werkelijk opereren (al expliciteren ze dat vaak niet), dan moet dat ook in onze tijd duidelijk te merken zijn. De kunst is dus het aanwijzen van de juiste voortekenen.

Hoe zou u het wereldbeeld van de natuurwetenschap van nu duiden?

De rationaliteit van de wetenschap (2)

Sebastian de Haro — Wed, 05 May 2010 18:10:50 +0200

Revoluties, paradigma’s en paradigmawisselingen, machtstrijd, bekeringservaringen en overredingskracht: onheilspellende woorden voor wie de wetenschap als rationeel bedrijf aanziet (De rationaliteit van de wetenschap (1)). De lijn die loopt tussen Kuhn en extreme uitingen van relativisme — die de wetenschap puur als sociale constructie definiëren — is nogal recht en duidelijk. Kuhn heeft het genie uit de fles gelaten maar zijn directe leerlingen hebben ingezien dat de dop er weer snel op moest.

Vijftien jaar na de publicatie van Kuhn’s The Structure Of Scientific Revolutions schreef Larry Laudan, vooraanstaand wetenschapsfilosoof en leerling van Kuhn, een eigen werk over hoe wetenschappelijke vooruitgang tot stand komt. Laudan is het met zijn leermeester eens dat wetenschappers ook mensen zijn, die fouten maken, die zich soms door argumenten kunnen laten overtuigen maar zich ook daartegen kunnen verzetten. Maar Laudan verwijt zijn leermeester een zekere intellectualistische houding die uit de positivistische traditie komt. Wat Kuhn voor rationeel aanziet is maar een heel beperkt gebied, van definities, logische gevolgtrekkingen, sterke wetmatigheden en experimenten die onder sterk gecontroleerde condities plaats vinden. Maar is dat alles, vraagt Laudan zich af? Is het irrationeel om op grond van zekere overwegingen een wetenschappelijke theorie als werkhypothese aan te nemen dan wel te verwerpen?

Laudan pleit voor een brede opvatting van rationaliteit waarin het maken van progressieve keuzes, die de wetenschap vooruit brengen, centraal staat. Op de vooruitgang die deze keuzes in brede zin tot stand brengen, en niet louter op het falsificatie-verificatieprincipe, wordt de wetenschap beoordeeld. Deze keuzes berusten op allerlei goede redenen, die desalniettemin van wetenschapper tot wetenschapper kunnen verschillen, maar niet daarom een volkomen subjectieve aangelegenheid zijn. Keuzes gebeuren over het algemeen in het kader van een onderzoekstraditie. De onderzoekstraditie draagt in zich een aantal theorieën (bijvoorbeeld de evolutietheorie en het commitment aan de mechanismes van mutatie en natuurlijke selectie) maar ook de metafysische en methodologische aannames waar deze theorieën door gedragen worden (bijvoorbeeld, de aanname dat alle leven op aarde aan elkaar gerelateerd is).

De rol van de onderzoekstraditie is drievoudig: de traditie bepaalt wat voor theorieën wel en niet kunnen ontstaan en het soort wezens en methoden die erin kunnen voorkomen (bijvoorbeeld, de centrale rol van genetica binnen het evolutionaire paradigma). Tenslotte dient de onderzoekstraditie ook als rechtvaardigingsgrond voor de aannames die niet binnen de theorie zelf gerechtvaardigd kunnen worden. Dit breder opvatten van rationaliteit heeft een aantal voordelen. Binnen het beperkte rationaliteitsbegrip bleef het vaak onduidelijk waarom het rationeel is wanneer een wetenschapper zich aan een theorie wijdt die wel veelbelovend is, maar minder goed de waarnemingen kan verklaren; waarom metafysische of methodologische argumenten gebruikt mogen worden bij het beoordelen van een theorie; waarom wetenschappers aan theorieën kunnen werken die met vermeende experimentele resultaten in tegenspraak zijn; waarom argumenten die een beroep doen op esthetica, consistentie, eenvoud, enzovoorts van een theorie, gebruikt mogen worden in het wetenschappelijke discours.

Antwerpse onderzoekers op de eerste rij bij analyse LHC-data

Nick Van Remortel en Pierre Van Mechelen — Tue, 13 Apr 2010 21:49:42 +0200

De Universiteit Antwerpen draagt bij tot de eerste wetenschappelijke artikels rond het LHC-project.

Een artikel getiteld "Commissioning and Performance of the CMS Pixel Tracker with Cosmic Ray Muons" werd onlangs gepubliceerd door de Journal of Instrumentation. Zelfs voordat het CMS-experiment proton-proton-botsingen veroorzaakt door de Large Hadron Collider detecteerde nam het al miljoenen foto’s van muonen afkomstig uit kosmische straling. Deze regen van deeltjes is het gevolg van de botsing van protonen afkomstig uit de ruimte met luchtmoleculen uit onze atmosfeer. Antwerpse onderzoekers analyseerden deze signalen om de sensoren en elektronica van de peperdure silicium-pixel-detector in het hart van het experiment te kalibreren en te bepalen met welke efficiëntie de doorgang van elementaire deeltjes door deze sensoren wordt gedetecteerd.

De publicatie kan je hier downloaden: http://iopscience.iop.org/1748-0221/5/03/T03007/pdf/1748-0221_5_03_T03007.pdf

Van zodra het CMS-experiment botsingen tussen bundels protonen uit de LHC observeerde in november 2009, werden de voorgaande resultaten bevestigd en onmiddellijk toegepast in het bepalen van de ruimtelijke verdeling van geladen elementaire deeltjes geproduceerd in de gewelddadige botsing tussen protonen in de LHC-versneller. Verschillende onderzoekers van de Universiteit Antwerpen waren aanwezig op CERN en analyseerden de vergaarde gegevens in luttele uren na het opslaan en verwerken van de eerste LHC-botsingsgegevens.

De dichtheid van geladen deeltjes werd gemeten bij twee verschillende energieën, die nog ver beneden de ontwerpenergie van de LHC-versneller liggen. Toch werd een staal van gegevens vergaard bij een recordenergie van 2.36 TeV, nog nooit eerder bereikt door andere versnellers. De eerste resultaten wijzen erop dat het gemiddelde aantal deeltjes die loodrecht op de botsingsas tussen twee protonen worden geproduceerd sneller toeneemt met de botsingsenergie dan men aanvankelijk had verwacht. De details werden neergeschreven in een paper getiteld "Transverse momentum and pseudorapidity distributions of charged hadrons in pp collisions at sqrt(s)=0.9 and 2.36 TeV", en gepubliceerd in de Journal of High Energy Physics:

http://www.springerlink.com/content/t35h6211438476k0/fulltext.pdf

Sinds maart 2010 is de botsingsenergie opgedreven tot 7 TeV, de helft van de uiteindelijke ontwerpenergie van de LHC. Updates van de analyses bij deze nieuwe recordenergie worden momenteel uitgevoerd en hopelijk bevestigen ze onze eerdere vermoedens …

Een reconstructie van een proton-proton botsing bij de huidge recordenergie van 7 TeV. De gele sporen corresponderen met de trajecten van geladen deeltjes die uit de botsing voortkomen.

Dertiende dag: het laatste rapport aan “mission control”

Nancy Vermeulen — Mon, 22 Feb 2010 11:08:46 +0100

Vrijdag 19 februari

Als commandant zijn mijn dagen erg lang: ‘s Morgens begin je met een briefing en de taakverdeling. Dat kan wel eens wijzigen in de loop van de dag wanneer er technische of menselijke problemen opduiken. Dan moet ik prioriteiten stellen.

In de loop van de dag doe ik mee met de geplande activiteiten en ‘s avonds begint het echte werk: Contact leggen met “mission control” op aarde en een eerste algemeen rapport insturen. Dan volgt de debriefing van de dag en doe ik mijn rondvraag bij de verschillende verantwoordelijken: de boordingenieur, de “Health and Safety Officer” en de hoofdwetenschapper, die allemaal hun rapporten moeten indienen. Ik maak dan per dag een “commander’s report”, waarin ik de dag samenvat en eventuele problemen meld aan de “Capcom” (Capsule Communicator), net zoals op een echte ruimtemissie.

Hieronder kan je mijn laatste officiële “Commander’s report” van deze missie lezen:

Final commander’s report CREW90 Friday February, 19th 2010 Nancy Vermeulen

Crew physical status: Good, Pierre-Emmanuel’s arm is stable enough for the return trip.
Today is non-cooking day. Hab systems work fine. Water level in the trailer tank is around 11, DG knows.
Arjan did the last measurements for the Florida experiment: “Martian soil”. DG picked the three boxes up this afternoon.

During this mission Nicky repaired the backpacks in a very professional way, so they are all functional for the next crews. Today we cleaned, packed our experiments and personal stuff.

We had our last live contact with the “Astro Event Group” in Belgium. In total we did 25 live contacts with schools, astronomical associations and Radio Stations in Belgium during our rotation. We were followed by two television crews: one French speaking and one Flemish speaking.

In total we did 17 EVA’s, collected fossils and rocks for study in the lab and made 15 educational movies to use afterwards in the classroom. About 25 science reports were sent in.

The aerosol measurements for RMI will be interpreted in the lab back in Belgium.

The plant growth experiment was partly successful: some plants did grow, most of them didn’t, including the “space plants”. The plants that grew, were cultivated in wet river soil.

Our biggest challenge was to see how 6 people with totally different ages and backgrounds would work and live together during a simulated Mars mission. Conclusion: On personal level it worked fine, as we resolved interpersonal conflict by talking, humour, empathizing and showing respect for our different ways of being. After every clash, you feel that everybody understands each other better, has more respect and the team spirit moves forward. The trick is to suppress negative feelings and to motivate each other.

On professional level, it was sometimes difficult: in this kind of mission a basic professional attitude is necessary, if not the whole group gets in trouble and I notice a lot of stress on the team when some people don’t perform their tasks as expected. Here flexibility and task repartition are necessary.

Lessons learned: Preparation and full dedication to the mission are of utmost importance. First comes the common goal as a group, then the individual goals. Everybody has to respect the standard operating procedures and rules to succeed in future manned missions to Mars!

We all enjoyed this mission, learned a lot and are very grateful to have had the opportunity to be the first entirely Belgian crew at MDRS.

Alle commandanten staan op de deur. Mijn logo hangt recht onderaan.

De man rechts bevoorraadde ons.

Marsmannetje in de kamer.

Ons team landt op maandag 22 februari om 08.00 uur in Zaventem.

Twaalde dag: vruchten plukken

Nancy Vermeulen — Fri, 19 Feb 2010 10:26:49 +0100

Donderdag 18 februari

Vandaag is de laatste dag dat we met volle teugen kunnen genieten en ik spoor iedereen aan om dat te doen!

Er valt hier zoveel te leren over het landschap. Mars is een rotsplaneet, net zoals de aarde. Door de geologie van de aarde te bestuderen, weten we precies op welke manier we dat ooit op Mars moeten doen. De verschillende erosievormen leren ons veel over de geschiedenis van een planeet. Niet te geloven dat hier 150 miljoen jaar geleden dino’s rondliepen!

Rijden op een quad in ruimtepak gaat prima, maar grondstalen nemen, blijft moeilijk en tijdrovend. Bovendien beperkt die helm je zicht en moet je goed uitkijken waar je loopt om niet in een kloof te tuimelen… Ons plantengroei-experiment werpt letterlijk vruchten af, nog niet genoeg om van te leven, maar een eerste stap in de goede richting. Als we ooit lange ruimtereizen naar Mars willen maken, moeten we zelf voedsel kunnen kweken.

Vandaag heb ik veel gepraat met mijn teamleden afzonderlijk. Ik ben nieuwsgierig naar de manier waarop zij bepaalde gebeurtenissen ervaren hebben en dat is soms totaal verschillend. Het is ongelooflijk hoe iemand iets als superpositief ervaart, terwijl een ander dat zo snel mogelijk willen vergeten. “Perception is reality”! Wordt vervolgd…