De ruimtetelescoop Neil Gehrels Swift dreigt in de atmosfeer te verbranden. Deze maand wordt een reddingsmissie gelanceerd om ’m weer ‘terug te duwen’. Althans: als men de telescoop kan vinden.
is wetenschapsredacteur voor de Volkskrant. Hij schrijft over sterrenkunde, natuurkunde en ruimtevaart.
Sinds 2004 draait hij rondjes om de aarde: ruimtetelescoop Neil Gehrels Swift, vernoemd naar de Amerikaanse astronoom Neil Gehrels, expert op het gebied van gammaflitsen, de krachtige kosmische explosies die Swift in de gaten houdt.
Aan de decennialange waarnemingen van de ruimtetelescoop komt binnenkort wellicht een eind. Swift zakt al een tijdje richting de aarde, afgeremd doordat hij zich in de ijle buitenlagen van de atmosfeer beweegt. De telescoop staat daar machteloos tegenover: hij bezit geen stuwraketten om zichzelf een duwtje omhoog te geven.
Zoiets is geen uitzondering: vele satellieten branden na verloop van tijd op in de atmosfeer. Elk jaar gebeurt dat tientallen malen, het gros van die satellieten is dan overigens al niet meer operationeel.
Bij ruimtetelescoop Swift is het een ander verhaal: het instrument, dat gecorrigeerd voor inflatie ooit zo’n 500 miljoen dollar (429 miljoen euro) kostte, levert nog belangrijke bijdragen aan de wetenschap. Afscheid nemen is zonde.
Gammaflitsen behoren tot de krachtigste explosies in de kosmos. En wanneer je het in het heelal, waar vrijwel niets zich schikt naar de menselijke maat, hebt over ‘krachtig’, bedoel je meestal ‘extreem’. Dat gaat zeker op voor gammaflitsen. Bij een typisch exemplaar komt gedurende enkele seconden net zoveel energie vrij als de zon in haar gehele leven – naar schatting zo’n tien miljard jaar – de ruimte in strooit.
De afgelopen jaren deed de telescoop de ene na de andere indrukwekkende ontdekking over deze gammaflitsen. Zo vond Swift in 2005, kort na lancering, voor het eerst de bron van een kortdurend exemplaar, een flits die slechts een twintigste van een seconde aanhield. Datzelfde jaar nog ontdekte het onder meer de verste gammaflits die tot dan toe was gemeten en in de daaropvolgende jaren reeg het instrument de ene na de andere vondst aan elkaar.
Tot op de dag van vandaag. Zo ontdekte Swift, die niet alleen naar gammaflitsen kijkt, vorig jaar nog water op de interstellaire komeet 3I/Atlas, toen deze door het zonnestelsel vloog.
Zijn redder in nood staat ondertussen al klaar: het bedrijf Katalyst Space Technologies heeft een opdracht van 30 miljoen dollar van het Amerikaanse ruimtevaartagentschap Nasa op zak om het instrument voor een gewisse dood te behoeden.
Het ontwikkelde daartoe ruimtevaartuig Link, dat naar de ruimtetelescoop toe moet vliegen en hem letterlijk een duwtje moet geven naar een hogere aardbaan. ‘De Swift-boostpoging is een snelle missie met veel risico, maar met in potentie ook veel winst’, zei John van Eepoel van Swift begin mei in een update van Nasa. ‘Swift zal waarschijnlijk later dit jaar de atmosfeer weer binnenkomen als we niet proberen hem naar een hogere hoogte te brengen.’
Bij succes boekt het bedrijf bovendien een kosmische primeur. Link wordt dan het eerste commerciële ruimtevaartuig ooit dat een reddingsmissie uitvoert op een satelliet van Nasa. Maar dan moet Link wel eerst weten waar het precies moet zijn. Juist dat blijkt nog best een uitdaging. Dat zit zo.
De atmosfeer is geen statisch geheel: de deken van ijle lucht in de buitengebieden rond de aarde lijkt soms bijna een levend, ademend ding. Het rekt uit en trekt samen onder invloed van straling afkomstig van de zon. Daardoor varieert ook de wrijving die de luchtlaag op ruimtetelescoop Swift uitoefent en dat maakt zijn bewegingen in het bovenaardse lastig voorspelbaar.
De activiteit van de zon varieert zelf onder meer met de zonnecyclus van grofweg elf jaar. Momenteel is de zon net voorbij het hoogtepunt van die cyclus, de zonneactiviteit piekte in 2024.
Het was in die periode van intens ruimteweer dat de zorgen bij de onderzoekers verbonden aan Swift verder aanzwengelden. Doordat de wrijving toenam, daalde de telescoop al van zo’n 600 kilometer hoogte tot 400 kilometer. De modellen lieten in 2025 plots zien dat de telescoop in 2026 zodanig ver de atmosfeer in zou zakken dat hij onherroepelijk kapot zou gaan.
Voorwerpen in een baan rond de aarde zoeven namelijk met een grove 26 duizend kilometer per uur rond onze planeet. Vliegt Swift met die snelheid de wat dichtere lagen van de aardatmosfeer binnen, dan is het resultaat catastrofaal: de telescoop zal dan onder invloed van de krachtige wrijving in stukken breken en opbranden.
Dat betekent dat er haast zit achter de reddingsmissie, iets dat ongebruikelijk is in de ruimtevaart, waar uitstel en vertraging aan de orde van de dag is.
‘Gegeven hoe snel de baan van Swift verslechtert, zitten we in een race tegen de klok. Maar door gebruik te maken van commerciële technologieën die al in ontwikkeling zijn, kunnen we deze uitdaging rechtstreeks aanpakken’, zei Nasa’s Shawn Domagal-Goldman kort na de toekenning van het reddingscontract.
30 miljoen klinkt als veel, maar ‘een poging de baan te verhogen is goedkoper dan het vervangen van Swift met een nieuwe missie en heeft voordelen voor het land’, zei hij: de investering in de missie helpt bij het doorontwikkelen van de technologie die in de toekomst ingezet kan worden om meer satellieten in nood te helpen.
Daarvoor moet men de telescoop wel op tijd bereiken. Naast de strakke planning is ook de onvoorspelbare invloed van de atmosferische wrijving een belangrijke uitdaging, die ertoe leidt dat de modellen niet helemaal kunnen voorspellen waar de ruimtetelescoop zich precies zal bevinden. Terwijl de timing van de lancering van Link precies moet kloppen om het verwachte rendez-vous tussen reddingsschip en telescoop mogelijk te maken.
De lancering van Link zal daarom niet worden uitgevoerd met een traditionele raket, maar met de Pegasus XL van het bedrijf Northrop Grumman. Die lanceert een raket niet vanaf de grond, maar vanuit de lucht. De raket vliegt eerst omhoog met een lanceervliegtuig, wordt dan losgelaten, ontsteekt zijn motoren en koerst daarna vanuit de lucht richting ruimte.
Een van de voordelen is dat je daarom overal vanaf aarde kunt lanceren; je bent niet gebonden aan een van de lanceerbasissen op de grond. Gezien de haast van de missie en de flexibiliteit die nodig is in het bereiken van een specifieke, nog onvoorspelbare baan, is zo’n lancering dan de beste optie.
‘De voorspellingen evolueren met de tijd, gebaseerd op de voorspellingen van het ruimteweer en de huidige hoogte en oriëntatie van Swift’, zei Michael Schoemaker van Nasa eind mei in een verklaring. ‘Het is ook een zich herhalend proces met het team van Swift. Zij bepalen steeds nieuwe manieren om de telescoop zo te oriënteren dat de wrijving minimaal is en dan doen wij weer nieuwe berekeningen waaruit blijkt hoeveel tijd ze daarmee hebben gewonnen.’
Schoemaker en zijn collega’s zijn dat overigens gewend: ze doen zulke voorspellingen voor meerdere satellieten. Voor Swift brengen ze wekelijkse updates uit. Het bijsturen heeft bovendien invloed op de metingen die de telescoop kan uitvoeren. Tijdens de heroriëntatie staan de wetenschappelijke activiteiten op pauze.
Maar het levert ook veel op. Op die manier kunnen ze Swift langer boven de kritieke grens van 300 kilometer hoogte boven het aardoppervlak houden, de hoogte waarboven een reddingsmissie de meeste kans op succes heeft.
Het geeft bovendien voldoende tijd om de reddingsmissie – die een kleine maand in beslag zal nemen – uit te voeren. Nasa werkt daarom aan voorspellingen voor waar Swift zal zijn wanneer Link in juni gaat lanceren.
Als alles volgens planning verloopt, dan zal ruimtevaartuig Link de telescoop weer terugduwen naar z’n oorspronkelijke hoogte van grofweg 600 kilometer boven het aardoppervlak. Daarna zal de telescoop zich naar verwachting weer jarenlang kunnen richten op het in kaart brengen van de meest extreme knallen in de kosmos.
Alles over wetenschap vindt u hier.
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant