Kunstmatige meteoren5 minuten leestijd

Fritz Zwicky (1889-1974) was een Zwitserse natuur- en sterrenkundige, die in 1943 hoofd van het onderzoeksdepartement werd van de toen nieuwe ‘Aerojet Engineering Corporation in Pasadena’ (Californië). Na de Tweede Wereldoorlog maakte hij deel uit van het Amerikaanse team dat naar Europa kwam om de Duitse rakettechologie te bemachtigen. Die technologie gebruikte hij later om kunstmatige meteoren te onderzoeken.

Toen Fritz Zwicky weer terug was in de Verenigde Staten begon hij uit te zoeken hoe de Duitse V2-rakettechologie kon worden ingezet voor de bestudering van  de hogere lagen van de aardatmosfeer. In die tijd werden de eigenschappen van de buitenste lagen van de dampkring onder meer gekarakteriseerd door het waarnemen van meteoren. Die methode had de nodige haken en ogen, en daarom stelde Zwicky voor kunstmatige meteoren te creëren, met behulp van raketten.

Kunstmatige meteoren met bekende eigenschappen

Met behulp van een raket, zo redeneerder Zwicky, kon een explosieve lading tot op grote hoogte worden gebracht, waarna de lading bij ontploffing metaalslakken wegslingert met een hypersnelheid. Die snelheid is vergelijkbaar met de 10 tot 15 kilometer per seconde waarmee de detonatiegolf van het explosief voortbeweegt. Een dergelijk hoge snelheid is voldoende om een kunstmatige meteoor te verkrijgen, waarvan de massa en samenstelling exact bekend is; aldus kan nauwkeurig de fysische en chemische eigenschappen van de dampkring op hoogten van 40 tot 110 kilometer worden bepaald.

Van tegenslag naar succes

De eerste proefneming met een explosieve lading gebeurde op 17 december 1947 met een van de Duitsers geconfisqueerde V2-raket. De kunstmatige meteoren die hij zou veroorzaken, zouden door telescopen op de grond kunnen worden waargenomen. Hoewel de V2-raket de beoogde hoogte van 188 kon bereiken, gingen de explosieve ladingen niet volgens planning af op hoogten van 37, 46 en 55 kilometer; de proef mislukt.

Jaren van meer testen volgden. In 1955 waren er succesvolle proeven met gebruikmaken van grote-hoogte-ballonnen. Deze successen maakten de weg vrij voor nieuwe experimenten met een raket, waarbij deze keer de tweetraps Aerobee-sondeerraket (onderzoeksraket) werd ingezet.

Op 16 oktober 1957 was het eindelijk zover. Een Aerobee-raket met het kunstmatige-meteoorexperiment aan boord, werd gelanceerd vanaf Holloman Air Force Base in New Mexico. Na 45 seconden was de tweede trap door zijn brandstof heen en klom de raket verder. Tien seconden later, op 56 kilometer hoogte, werd de experimentele lading afgescheiden. Na 36 seconden ontplofte die lading op ongeveer 85 kilometer hoogte. De flits die daarop volgde, kon gemakkelijk worden waargenomen, niet alleen met camera’s en telescopen in de omgeving, maar ook met de 46 centimeter en 1,2 meter Schmidt-telescopen van Mount Palomar Observatory, 1000 kilometer verderop. Die registreerden een groene flits van magnitude -5 tot -6.

Kunstmatige meteoor. De helderste lichtvlek op de opname is de kunstmatige meteoor die op 16 oktober 1957 met een Aerobee-sondeerraket werd veroorzaakt. Volgcamera’s wezen uit, dat ten minste één jet (bij pijl) de aarde ontsnapte en in een baan om de zon terechtkwam. De foto werd op 24 november 1957 door het ANP en andere persbureaus wereldkundig gemaakt. Foto: uit het archief van Sterrenwacht Halley.

In een baan om de zon

De explosie op 16 oktober veroorzaakte twee jets met aluminium kogeltjes, die met hypersnelheid uitdijden. Een ervan ging trager dan de ander, zo’n 3 tot 5 kilometer per seconde, en boog af naar de aarde; deze jet bestond uit zwaardere metalen slakken. De snellere en ook helderste jet had een snelheid van ten minste 15 kilometer per seconde. Aangezien de dampkring op 85 kilometer hoogte uiterste ijl is, is zo goed als zeker dat sommige van deze deeltjes boven de ontsnappingssnelheid van de aarde (11,2 kilometer per seconde) zijn uitgekomen en in een baan om de zon zijn aanbeland. Het onderzoek aan de dampkring door middel van kunstmatige meteoren, bracht dus een onverwachte primeur voor de Verenigde Staten met zich mee: de lancering van de eerste door mensen vervaardigde voorwerpen in een baan om de zon. Dat gebeurde twaalf dagen nadat de Russen de eerste kunstmaan, Spoetnik 1, in de kosmos brachten en daarmee het begin van het ruimtevaarttijdperk inluidden.

Het experiment van Zwicky met kunstmatige meteoren werd een groot succes. Maar zijn plannen om met zijn verbeterde technologie een bijdrage te leveren aan de verkenning van de ruimte legden het af tegen meer conventionelere rakettechnologie die voor dat doel werd ontwikkeld. Zwicky’s experiment bleek slechts een interessante voetnoot te zijn bij de ontstaansgeschiedenis van het ruimtetijdperk.

Kunstmatige meteoren op bestelling

Decennia later is er een nieuwe toepassing van kunstmatige meteoren bedacht en wel door een bedrijf in Tokio, ALE genaamd, dat zich presenteert als ‘Creator of the world’s first artificial shooting star creation technology’. Het bedrijf is opgericht door de ondernemer Lena Okajima, die op het idee kwam toen hij eind jaren 90 als student sterrenkunde de Leonidenregens zag.

ALE bereidt een spectaculair hemels vuurwerk voor, dat in 2020 boven de hoofden van de inwoners van Hiroshima zal worden ontstoken. ALE ontwikkelt sinds 2011 een technologie die het mogelijk maakt ‘vallende sterren’ na te bootsen door vanuit microsatellieten in een baan om de aarde kleine balletjes de dampkring in te sturen. Door de wrijving met de luchtmoleculen verbranden de balletjes, waarbij zij een heldere lichtgloed in allerlei kleuren uitzenden. Op deze wijze wordt een prachtige kleurrijke meteorenregen gesimuleerd, die op de grond in een gebied van 200 kilometer in diameter kan worden waargenomen. De balletjes verbranden helemaal, en vormen dus geen risico op de grond. Als deze meteorenshow een succes wordt in Hiroshima, zal die waarschijnlijk ook elders in de wereld worden vertoond.

Bronnen:

 


Tekstbijdrage: Urijan Poerink