Kinderlezingen

Sterrenkundigen bestuderen het heelal en alles wat daarmee te maken heeft. Rudy Wijnands, sterrenkundige aan de Universiteit van Amsterdam, onderzoekt satellieten. “Met satellieten verzamelen wetenschappers allerlei interessante informatie over het heelal”, begint Wijnands de Kinderlezing. “Maar ze doen meer dan dat. Ook in ons dagelijks leven spelen satellieten bijvoorbeeld best een belangrijke rol.” 

Wat is een satelliet? 

“Wie weet wat een satelliet is?”, vraagt Wijnands zijn publiek. “Dat zijn apparaten die in de lucht zweven en op aarde kijken”, klinkt het vanaf de tribune. De sterrenkundige knikt. “Dat klopt. Satellieten zijn eigenlijk alles wat om iets anders heen draait, zoals zo’n apparaat, maar ook de maan rond de aarde draait”, legt hij uit. “Wij wonen dus ook op een satelliet: de aarde draait om de zon.” Er schiet een hand omhoog: “Dus eigenlijk zijn alle planeten in het zonnestelsel satellieten? Want ze draaien allemaal om de zon?” “Ja!”, klapt Wijnands, “helemaal mee eens!” 

Als we het over satellieten hebben, bedoelen we meestal niet de natuurlijke satellieten, zoals de maan, maar apparaten, geeft de sterrenkundige toe. “Het zijn een soort vliegende computers met sensoren die in een baan rond de aarde bewegen.” Ze zijn er in allerlei vormen en maten. “Er bestaan ronde satellieten, maar ook kubusvormige. Sommige zijn klein, andere groot.” Als Wijnands het publiek vraagt hoe groot ze denken dat de grootste satelliet is, roept er iemand “Afrika!” “De sterrenkundige lacht. “De grootste satelliet is het ISS, het internationale ruimtestation. Die is ongeveer zo groot als een voetbalveld. Misschien hebben jullie er weleens van gehoord?” Terwijl er handvol kinderen druk de hoofden knikt, vraagt Wijnands hoe groot ze denken dat de kleinste satellieten zijn. “Zo groot als een pak suiker?”, klinkt het, “zo groot als een strandbal?”, roept iemand anders. Wat blijkt; de kleinste satelliet is niet groter dan een postzegel! 

Voorbij de atmosfeer 

“Wie weet waar satellieten zich precies bevinden?”, vraagt de sterrenkundige. “10 kilometer boven de aarde?”, gokt een van de kinderen. “Aan de andere kant van de dampkring?”, roept een ander. “Satellieten bevinden zich inderdaad buiten de dampkring, oftewel de aardatmosfeer”, vertelt Wijnands. “Niet op 10 kilometer, maar ongeveer 600 kilometer hoogte.”  

Om de kinderen een gevoel te geven bij die afstand, wijst Wijnands naar de wereldbol op het podium. “600 kilometer van aarde is ongeveer zo ver als een paar centimeter van deze kleine versie.” De maan is veel verder weg, op 380.000 kilometer afstand, ongeveer dertig stappen van het model. De zon blijkt helemaal ver: bijna 150 miljoen kilometer van aarde. “Dat zijn pakweg 220 grote stappen van deze kleine wereldbol: helemaal van het NEMO theater tot de snelweg buiten.” 

Luchtloos 

 Achter de sterrenkundige verschijnt een foto van een astronaut in de ruimte. Hij draagt een dik, wit ruimtepak, handschoenen en een grote, glanzende helm. “Waarom”, vraagt Wijnands het publiek, “draagt hij dat pak eigenlijk?” De kinderen weten dat het de astronaut beschermt; tegen de kou, tegen straling van de zon, maar ook, vertelt een van de kinderen, omdat er in de ruimte geen lucht is.  

Met een proefje laat Wijnands zien wat voor effect de afwezigheid van lucht heeft. “Kijk maar wat er gebeurt met deze ballon als ik de lucht eromheen weghaal.” De sterrenkundige neemt de ballon, blaast hem op en legt hem onder een glazen stolp. De stolp is deel van een vacuumkast, een apparaat dat de lucht uit de stolp kan zuigen. Als het apparaat ratelend zijn werk gedaan heeft, is er iets veranderd: de ballon is wat groter geworden. “Er zit nu wel lucht in de ballon, maar niet meer daarbuiten”, legt Wijnands uit.“Hierdoor ervaart de lucht in de ballon geen tegendruk meer en kan het meer ruimte in beslag nemen. De lucht duwt een beetje naar buiten, waardoor de ballon groter wordt.” Als de sterrenkundige de lucht terug in de stolp laat stromen, krimpt de ballon weer. “De tegendruk is terug.” 

Reis naar de ruimte 

De afwezigheid van lucht in de ruimte maakt het best lastig om satellieten in hun baan rond de aarde te krijgen, vertelt Wijnands. “Een vliegtuig of helikopter zou een satelliet namelijk een heel eind de hoogte in kunnen tillen, maar niet helemaal tot in de ruimte.” De sterrenkundige tovert een kleine drone tevoorschijn. “Deze drone werkt op eenzelfde manier als een helikopter”, zegt hij terwijl hij het apparaatje onder de stolp legt. “De drone vliegt doordat de draaiende propellers lucht van onder, door de propellers heen trekken.” Wijnands zet de drone aan, en jawel; hoog komt de drone onder de stolp natuurlijk niet, maar vliegen doet hij zeker. “Maar wat gebeurt er als ik de lucht weer uit de stolp haal?”, vraagt de wetenschapper terwijl hij de vacuumkast aanzet en die ratelend de lucht wegzuigt. Het publiek kijkt toe hoe de drone langzaam naar beneden zakt en op tafel landt. “Hoe de propellers ook draaien, zonder lucht vliegt hij niet”, legt Wijnands uit. “Dat geldt ook voor vliegtuigen en helikopters. Op de hoogte waar satellieten rond de aarde draaien, komen ze dus niet. Daar in de ruimte is immers geen lucht!” 

Raketten hebben niet op dezelfde manier lucht nodig om te vliegen, die verbranden brandstof om op te stijgen. “Daarom gebruiken we raketten om satellieten tot boven de atmosfeer te tillen.”  

Origami 

Maar passen grote satellieten wel in een raket? “De écht grote, zoals het ISS, moeten in delen de ruimte in”, vertelt de sterrenkundige. “Maar omdat elke raketlancering ontzettend veel energie kost, en dus behoorlijk kostbaar is, doen we het liever in één keer.” Dat lukt door satellieten, zoals de nieuwe James Webb-ruimtetelescoop, heel compact op te vouwen. Dat klinkt misschien eenvoudig, maar valt best tegen. “Met dubbelvouwen alleen kom je er niet”, vertelt Wijnands.  

Als iedereen een vel papier gekregen heeft, vraagt de sterrenkundige de kinderen die zo vaak mogelijk dubbel te vouwen. Al gauw is het papier zo dik en klein dat vouwen niet meer lukt. “Dubbelvouwen kan niet eindeloos”, legt Wijnands uit. “Meestal lukt het maar vier tot zes keer.” Hierom maken wetenschappers gebruik van een andere, slimmere vorm van vouwen; origami. “Door deze oude Japanse kunstvorm te gebruiken, kunnen we satellieten tot heel kleine pakketjes maken.”  

Data doorgeven 

“We hebben de satelliet in een baan om de aarde gekregen. Maar wat doet die daar eigenlijk?” Tijd voor een quiz. “Wat als er geen satellieten zouden zijn, zou je deze dingen dan nog kunnen doen?” De sterrenkundige wijst naar het scherm achter zich. Wie ‘ja’ denkt, gaat staan. Wie denkt dat het zonder satellieten niet kan, blijft zitten. “Zou je zonder satellieten nog kunnen appen?” Er gaat één kind staan: “Dat kan nog, want appen gaat via internet”, weet hij. “Dat klopt”, zegt Wijnands. “Omdat internet meestal gebruik maakt van kabels die over de oceaanbodem lopen, zijn er geen satellieten nodig om te appen. En GPS, hebben we daar satellieten voor nodig?” Bijna alle kinderen staan op. “Heel goed. Zonder satellieten inderdaad geen Google Maps. Dan moet je het met fysieke kaarten doen, zoals vroeger.”  

Ook voor weersvoorspellingen blijken we satellieten nodig te hebben. “Vroeger deden we dat met weerballonnen en meetstations op aarde. Maar met satellieten kan dat véél nauwkeuriger.” Voor live televisie uit Nederland hebben we geen satellieten nodig. Als het van de andere kant van de wereld moet komen, zijn ze wel weer handig. “Radiogolven gaan namelijk niet zo makkelijk de aarde rond”, legt Wijnands uit. “We hebben daarom satellieten nodig om die radiogolven door te geven naar Nederland.” 

En hoe geven satellieten die informatie dan door? Met licht! Daar is, in tegenstelling tot bijvoorbeeld geluid, namelijk geen lucht voor nodig! 

Drukke boel 

Een satelliet gaat niet eeuwig mee. Als het apparaat stuk is of zijn werk gedaan heeft, doen wetenschappers één van twee dingen, zo vertelt de sterrenkundige. “Een optie is hem op aarde te laten terugvallen. De satelliet valt dan door de dampkring. Omdat daar weer lucht is, ontstaat er veel wrijving, wordt de satelliet heel heet en valt die in stukken uit elkaar.” Wetenschappers plannen dit zodat de brokstukken in de zee vallen. Zo krijgt niemand een stuk satelliet op zijn hoofd. Een andere optie is satellieten die verder van aarde staan, gewoon daar te laten. 

“Het is er wel al best druk”, vertelt Wijnands terwijl er op het scherm een filmpje start: de aarde met daarom heen gigantisch veel snel draaiende lichtjes. Die lichtjes zijn kapotte satellieten en brokstukken. “Er draaien ongeveer een miljoen brokken tussen de 1 en 10 cm groot en wel 130 miljoen stukjes van een millimeter tot een centimeter.” Die kleine stukjes zijn best gevaarlijk. Niet voor ons, maar wel voor nog werkende satellieten. “Die brokjes zijn namelijk zo snel als kogels”, legt Wijnands uit. “Als die een satelliet raakt, kan die zo kapot zijn!”  

In de toekomst wordt het waarschijnlijk nog drukker rond onze aardbol. Er komen namelijk alleen maar satellieten bij. Hierom bedenken wetenschappers manieren om de hoeveelheid ruimtepuin te verminderen. “Zo worden er satellieten gemaakt die kapotte satellieten vangen en door de dampkring duwen. De kleinere stukjes zouden we met een soort netten kunnen proberen te vangen.”  

Beelden: ESA; DigiDaan