Je leest:

Aantrekkingskracht: een oogje op de aarde

Aantrekkingskracht: een oogje op de aarde

Auteur: | 1 april 2005

Het klinkt misschien wat vreemd, maar de aantrekkingskracht van de aarde laat zich juist vanuit de ruimte heel goed meten. Sinds een aantal jaren draaien twee bijzondere satellieten om onze planeet, die voortdurend bezig zijn met het in kaart brengen van het mondiale gravitatieveld. Het betreft langdurige missies, waarvan de eerste (veelbelovende) resultaten pas onlangs gepubliceerd zijn. Het wachten is nu op de volgende missie, GOCE geheten, die als het neusje van de zalm van het zwaartekrachtsonderzoek per satelliet wordt beschouwd.

Kijkend vanuit de ruimte, vanuit een satelliet, naar de aarde, met het menselijk oog van bijvoorbeeld een astronaut, of met een instrument, een sensor die in andere banden van het elektromagnetisch spectrum gevoelig is, kun je heel veel over de aarde te weten komen. Vooral over de buitenkant van de aarde (het aardoppervlak, de continenten en de oceanen), en over het beschermende laagje dat we de atmosfeer noemen. Wat je niet direct ziet is wat er zich binnenin de aarde afspeelt. Wel kun je het oceaanoppervlak zien stromen en je kunt, als je heel nauwkeurig kijkt, de continenten zien verschuiven. Maar daaronder, waar zich ook allerlei dynamische processen afspelen, daar levert alleen maar ‘kijken’ niet veel op. Toch is het voor veel aardwetenschappers van belang te weten te komen wat er zich binnenin de aarde afspeelt. Daar ligt immers de oorsprong van de onzichtbare kracht die ons aan de aarde bindt: de zwaarte kracht. Je ziet hem niet, maar je voelt hem wel – op aarde, maar ook in een satelliet. Ook al spreken we vaak van gewichtsloosheid in de ruimte, ook in een satelliet is zwaartekracht aanwezig, en deze kan daar zelfs gemeten worden.

Visuele impressie van de Europese GOCE-satelliet, die vanaf 2006 het zwaartekrachtsveld van de aarde nauwkeurig in kaart zal brengen. ( Illustratie: ESA)

De vorm van de aarde

De zwaartekracht is niet overal op aarde even groot, en heeft niet overal dezelfde richting. Dat komt doordat de massa binnenin de aarde niet homogeen verdeeld is, en doordat het aardoppervlak niet precies bolvormig is. Op sommige plekken zit je verder van het massamiddelpunt dan op andere plekken: door de afplatting van de aarde zit je aan de polen ongeveer 22 kilometer dichter bij dat middelpunt dan op de evenaar. Daarnaast zorgen dichtheidsverschillen binnen de aarde ervoor dat er niet één zwaartekracht bestaat, maar dat we te maken hebben met een zwaartekrachtsveld.

Als we praten over het in kaart bren- zwaartegen van het zwaartekrachtsveld van de aarde, bedoelen we: het geven van een beschrijving van de geoïde. Die geoïde kun je je als volgt voorstellen. Stel je de aarde voor met alleen maar water. Als we nu even de wind, de getijden en alle andere redenen voor golfjes en stromingen wegdenken, en aannemen dat de massa in de aarde homogeen en bolvormig verdeeld is, zou dit wateroppervlak glad en bolvormig zijn. Maar de massa is niet homogeen en bolvormig verspreid, en dus zal ook dat wateroppervlak niet exact bolvormig zijn: het zal bergen en dalen vertonen, bulten en deuken – het zal er uit zien als een enigszins pokdalige aardappel. Toch zal het water langs dit aard(appel)oppervlak niet stromen, want op alle punten staat de zwaartekracht precies loodrecht op het oppervlak. Dit is het geïdealiseerde oppervlak dat we de geoïde noemen.

Ook in werkelijkheid gebruiken we de geoïde als een goede fysische beschrijving van de vorm van de aarde. Daar waar water is, valt de geoïde samen met het wateroppervlak (afgezien van stromingen); bij continenten wijkt het werkelijke oppervlak, de bergen en de dalen, wat meer af van de geoïde. Elke astronaut weet te vertellen dat met het blote oog de aarde er toch echt als een bijna volmaakte bol uitziet. De ‘deuken’ en ‘bulten’ van de ‘aardappel’ zijn dan ook niet erg groot. Als we een zo goed mogelijk bij de aarde passende ellipsoïde als referentie nemen, zijn de afwijkingen tussen die ellipsoïde en de geoïde in de orde van plus en min honderd meter. Dat is op een aardstraal van vierenzestighonderd kilometer niet erg veel.

Links: Schematisch overzicht van de verschillende benaderingen van de vorm van de aarde. De geoïde wordt gebruikt als een goede fysische beschrijving van de vorm van de aarde. Daar waar water is, valt de geoïde ongeveer samen met het wateroppervlak (afgezien van stromingen); bij continenten wijkt het werkelijke oppervlak (de topografie), de bergen en de dalen, wat meer af. De ‘deuken’ en ‘bulten’ zijn niet erg groot. Als we een zo goed mogelijk bij de aarde passende ellipsoïde als referentie nemen, zijn de afwijkingen tussen die ellipsoïde en de geoïde van de orde van honderd meter. Rechts: Een model van de vorm van de aarde, de geoïde, gebaseerd op metingen met de GRACE-satelliet. ( Illustratie: GFZ Potsdam)

Gravitatie meten

Ondanks dat de mensheid al eeuwenlang de zwaartekracht meet, is het niet goed mogelijk om vanaf het aardoppervlak het mondiale zwaartekrachtsveld overal met eenzelfde nauwkeurigheid in kaart te brengen. Dat is waar satellieten ons te hulp komen. Eigenlijk is gravitatie meten met een satelliet een wat groot uitgevallen valproef. De satelliet ‘valt’ rond de aarde en afgezien van stoorkrachten als de wrijving van de hoge atmosfeer of de stralingsdruk van de zon, is de gravitatie de belangrijkste kracht die op de satelliet werkt. De gravitatiekracht bepaalt in feite hoe de satelliet beweegt. Door nu de baan die de satelliet aflegt te meten, kunnen we via een enigszins ingewikkeld proces herleiden wat de gravitatie is geweest die de satelliet door zijn baan voerde.

Het meten van die satellietbaan geschiedt tegenwoordig met behulp van laser-afstandsmeters die op een paar plekken op de aarde opgesteld staan, en die hun uitgezonden laserstralen door een op de satelliet vastgebonden reflector laten weerkaatsen en weer opvangen. De looptijd van de laserbundel van zender naar satelliet naar ontvanger wordt gemeten en is een maat voor de afstand tussen de satelliet en het grondstation. Het combineren van dat soort metingen van verschillende grondstations, waarvan de eigen locatie heel nauwkeurig is vastgelegd, biedt de mogelijkheid om de baan van de satelliet te reconstrueren. Dit principe is al toegepast vanaf de opkomst van de eerste kunstmanen (alhoewel toen nog niet met lasers), en is nog steeds een van de belangrijkste bronnen van onze kennis van het mondiale gravitatieveld. De techniek is met name geschikt voor het in kaart brengen van de grootschalige structuren, ruwweg de verschijnselen vanaf vijfhonderd kilometer en groter. Om de kleinere schalen met deze techniek ook te pakken te krijgen, zouden we veel meer verschillende satellieten moeten volgen, in veel verschillende banen, en vooral satellieten die veel lager vliegen. Want hoe verder een satelliet van de aarde verwijderd is, des te zwakker is het gravitatieveld ter plaatse en des te moeilijker is het om kleine verschillen te meten.

Overzicht van het netwerk van GPS-satellieten (niet op schaal!), dat ook gebruikt wordt bij het in kaart brengen van het zwaartekrachtsveld van de aarde. ( Illustratie: The Aerospace Corporation)

Nieuwe technieken Een belangrijke stap voorwaarts bij het gebruik van satellieten voor gravitatieveldbepaling is het resultaat van het GPS-plaatsbepalingssysteem (GPS staat voor Global Positioning System). Net zoals je het afgelegde traject van een wandelaar in het bos of een vrachtauto op de weg kunt vastleggen door een GPSontvanger mee te nemen, kun je door het aan boord van een satelliet plaatsen van een GPS-ontvanger de baan van de satelliet volgen. Het is satellietnavigatie voor satellieten. Eigenlijk leg je de satellietbaan vast ten opzichte van de hele constellatie van 24 GPS-satellieten. Maar omdat die GPS-satellieten heel hoog zitten (zo’n twintigduizend kilometer boven de aarde) zijn hun banen heel goed bekend – want niet gestoord door atmosfeer of door details van het gravitatieveld – en fungeren ze als bakens voor de lager vliegende onderzoekssatelliet. Het grote voordeel van deze techniek, die high-low satellite- to-satellite tracking (hl-SST) wordt genoemd, is dat de baanreconstructie continu plaatsvindt, en niet alleen maar als de satelliet de schaarse grondstations passeert. De baan wordt dus veel nauwkeuriger gevolgd, zonder gaten erin. De hl- SST-techniek wordt toegepast bij de Duitse CHAMP-satelliet (zie kader ‘CHAMP en GRACE’). Daarnaast wordt in deze satelliet gebruik gemaakt van een zogeheten versnellingsmeter: deze bestaat uit een los zwevend blokje (de testmassa) omgeven door condensatorplaten die het op z’n plaats houden. Omdat de versnellingsmeter zich in het massamiddelpunt van de satelliet bevindt, kunnen daarmee de kleine stoorversnellingen ten gevolge van de atmosferische wrijving en van de stralingsdruk van de zon worden gemeten. Ook CHAMP meet vooral de grootschalige structuren van het gravitatieveld, tot ongeveer vijfhonderd kilometer.

CHAMP en GRACE

De Duitse satelliet CHAMP (Challenging Minisatellite Payload for Earth Sciences) is gelanceerd in 2000. Aan boord is een hoogwaardige GPS-ontvanger om continu de baan van de satelliet te peilen. Daarnaast is er voor het eerst een versnellingsmeter aan boord waarmee de niet-conservatieve versnellingen van de satelliet, in het bijzonder die ten gevolge van de atmosferische weerstand, worden gemeten. Door tijdens het dataanalyseproces de hl-SST-metingen (zie hoofdtekst) te ‘corrigeren’ voor de versnellingen uit de versnellingsmeter, kan uit de GPSmetingen heel nauwkeurig de gravitationele beweging van de satelliet gehaald worden, waaruit de gravitatieveldinformatie kan worden afgeleid. CHAMP vliegt op een hoogte van ongeveer vierhonderd kilometer in een bijna polaire baan. De missieduur is naar verwachting vijf jaar. Uit de metingen kunnen met name de grootschalige structuren van het gravitatieveld van de aarde zeer nauwkeurig bepaald worden. GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) is een gezamenlijke Amerikaans-Duitse satelliet, gelanceerd in 2002. Ook deze satelliet zal naar verwachting vijf jaar vliegen, alhoewel een langere missieduur tot de mogelijkheden behoort. Met GRACE wil men voor het eerst de tijdvariaties van het gravitatieveld in kaart brengen. Dat gebeurt door maandelijks het hele gravitatieveld van de aarde te meten. Over de hele missieduur krijg je zo een tijdreeks van maandelijkse gravitatievelden die de tijdsvariaties ten gevolge van massa-herverdeling op en in de aarde representeert. Deze massa-herverdelingen worden bijvoorbeeld veroorzaakt door oceaanstromingen, massaverschillen in de atmosfeer, grondwatervariaties, ijsgroei en afsmelting en post-glaciale opheffing. GRACE bestaat uit twee identieke satellieten die elkaar op een hoogte van zo’n vierhonderd kilometer in dezelfde polaire baan achtervolgen. Beide satellieten hebben een GPSontvanger en een versnellingsmeter aan boord. De laatste is alweer een orde nauwkeuriger dan die van CHAMP. Nieuw bij GRACE is het K-band radarsysteem. De beide satellieten houden elkaar met dit systeem in de gaten, waardoor de onderlinge positie- en snelheidsverschillen gemeten kunnen worden.

Impressies van de satellieten CHAMP (links) en GRACE (rechts). De laatste is een dubbele satelliet: met een radarsysteem houdt de ene satelliet voortdurend de andere in de gaten en wordt de onderlinge afstand en snelheid gemeten.

Beide technieken (hl-SST en versnellingsmeter) worden ook toegepast in de Amerikaans-Duitse GRACE satelliet (zie eerdergenoemd kader). Maar deze missie heeft nog iets nieuws. Hij bestaat namelijk uit twee identieke satellieten, die elkaar in dezelfde baan op zo’n tweehonderd kilometer afstand achtervolgen. Met een radarsysteem houdt de ene satelliet voortdurend de andere in de gaten en wordt de onderlinge afstand en snelheid gemeten. Komt de ene satelliet over een ‘hobbel’ in het gravitatieveld (een gravitatieanomalie), dan zal dat resulteren in een verandering van de onderlinge afstand en snelheid. Vlak daarna komt de tweede satelliet over dezelfde hobbel en zie je ook dat weer in de meting terug. Deze techniek noemt men low-low satellite-to-satellite tracking (ll-SST). Ten opzichte van hl- SST kun je met ll-SST meer details in het gravitatieveld meten, ongeveer tot tweehonderd kilometer.

GOCE en gradiometrie Het huidige neusje van de zalm in de wereld van de gravitatiemissies is de techniek van de satellietgradiometrie. Bij deze techniek stop je niet één versnellingsmeter in de satelliet, maar zes! Die zes versnellingsmeters zitten paarsgewijs op de uiteinden van drie onderling loodrechte armen die door een gezamenlijk middelpunt gaan. Omdat de versnellingsmeters niet precies in het massamiddelpunt van de satelliet zitten, voelen ze steeds een residuele gravitatieversnelling. ‘Residueel’ wil zeggen dat ze het verschil voelen tussen de gravitatieversnelling op de positie van de versnellingsmeter en die in het massamiddelpunt van de satelliet. Dat zijn uitermate kleine versnellingen, ongeveer een miljoen keer kleiner dan de gravitatieversnelling op aarde. De versnellingsmeters voelen natuurlijk ook de niet-conservatieve versnellingen ten gevolge van de stoorkrachten. Als je nu steeds, paarsgewijs, het verschil neemt tussen de uitlezing van twee versnellingsmeters op één arm van de gradiometer, valt de stoorversnelling eruit (want die is voor beide versnellingsmeters hetzelfde) en blijft het verschil in gravitationele versnelling over. Deze techniek noemen we differentiële versnellingsmeting. Wiskundig gezien is de meting – in eerste orde – gelijk aan de gradiënt van de gravitatieversnelling, vandaar de naam gradiometrie, oftewel het meten van gradiënten.

Met deze techniek, afgekort als SGG (Satellite Gravity Gradiometry), kunnen juist de kleine details in het gravitatieveld gemeten worden. De techniek zal voor het eerst worden toegepast in de Europese satelliet GOCE (Gravity Field and Steady- State Ocean Circulation Explorer), die in 2006 gelanceerd moet worden. De satelliet zal in een zeer lage polaire baan, op maar tweehonderdvijftig kilometer hoogte, worden ge- bracht. Omdat aan de versnellingsmeters bij GOCE extreem hoge eisen worden gesteld, is het noodzakelijk dat de satelliet zo min mogelijk last heeft van stoorversnellingen. Om die reden zit er een geavanceerd regelsysteem in, dat zo veel mogelijk het effect van de stoorversnellingen compenseert door met kleine raketjes ‘tegengas te geven’. Ook de stand van de satelliet wordt met dit systeem zo veel mogelijk in de hand gehouden. Alles bij elkaar een zeer uitdagend project, waarmee het mogelijk moet zijn om het aardse gravitatieveld met een resolutie van zo’n honderd kilometer en een nauwkeurigheid van één centimeter in kaart te brengen. De bedoeling is dat al die verbeterde kennis van het gravitatieveld ten goede komt aan onze kennis en inzichten over het ‘Systeem Aarde’, en met name de oceanografische en geodynamische aspecten daarvan. De volgende voorbeelden illustreren dit.

Gravitatie en aardmodellen Net zoals het water in de oceanen stroomt en de lucht door de atmosfeer, is ook de vaste aarde – de continenten en alles binnenin de aarde – permanent in beweging. Uiteraard niet op tijdschalen die vergelijkbaar zijn met vloeistof of lucht (alhoewel, denk eens aan een aardbeving of een vulkaanuitbarsting!), maar stil is het er allerminst. Continenten verschuiven, bergketens ontstaan, en boven hot spots in de mantel verrijzen zelfs complete ketens van vulkanische eilanden.

Een belangrijk geodynamisch proces is dat van de post-glaciale opheffing. Tijdens een ijstijd verzamelt zich in de poolgebieden een enorm hoeveelheid water in de vorm van ijs. Onder het gewicht van al dat ijs bezwijkt de aardkorst zowat, en er ontstaat een grote deuk, tot diep in de mantel aan toe. Al dat materiaal dat weggeduwd wordt, verspreidt zich binnen de aarde of komt rondom het ijsgebied weer omhoog. Als nu het ijs weer afsmelt, veert de aardkorst weer omhoog en stroomt het mantelmateriaal langzaam weer terug. Dit proces van het weer omhoog komen van de korst, noemen we post-glaciale opheffing en het vindt momenteel nog plaats in bijvoorbeeld Scandinavië, waar het ijs zo’n tienduizend jaar geleden zijn maximale uitbreiding bereikte. Het omhoog komen van het land kan oplopen tot enkele centimeters per jaar, met niet onaanzienlijke gevolgen voor de stand van de zeespiegel aan de kusten, voor de herverdeling van massa’s in de regio en daardoor voor het zwaartekrachtsveld.

Het principe van de post-glaciale opheffing (niet op schaal). Het ontstaan van een gletsjer belast de aardkorst (a), die daardoor inzakt (b). Na smelting van het ijs veren de korst en de onderliggende mantel terug © en nemen uiteindelijk hun oorspronkelijke vorm weer aan (d). De post-glaciale opheffing van Scandinavië en Canada bevindt zich tussen de stadia c en d, hetgeen een negatieve zwaartekrachtsanomalie geeft. Klik op de afbeelding voor een grotere versie

Behalve boven Scandinavië lag er tijdens de laatste ijstijd ook boven Canada en het noorden van de Verenigde Staten een enorme ijslaag. Het centrum was zo ongeveer waar nu de Hudsonbaai is. Op die plek vertoont de geoïde een deuk van zo’n vijftig meter. Men heeft berekend dat ongeveer de helft van dat maximum waarschijnlijk te wijten is aan post-glaciale opheffing ten gevolge van het afsmelten van de ijskap ter plaatse. Voor dit soort berekeningen gebruikt men een model van de aarde, bijvoorbeeld een relatief eenvoudig model waarbij de aarde in een aantal ‘lagen’ opgedeeld wordt: de lithosfeer (dat is de buitenste laag van zo’n honderd kilometer dikte), de bovenste mantel, de onderste mantel en de kern.

Ook gebruikt men een model van de historie van het accumuleren en terugtrekken van het ijs – dit alles via wiskundige vergelijkingen in een computermodel. De deuk in de geoïde die uit deze berekeningen volgt is vrij glad en vertoont vooral grootschalige signaturen. Om te kijken wat er zich op kleinere schaal afspeelt, moet men het model van de aarde verfijnen. Door de parameters die het aardmodel beschrijven steeds een beetje te veranderen (b.v. een model met meer verschillende lagen), en de daaruit afgeleide geoïdestructuren naast de door GOCE te meten geoïde te leggen, kan men proberen een aardmodel te vinden dat meer en meer de werkelijke aarde representeert.

Gravitatie en oceaanstromingen In de oceanografie wordt al veelvuldig gebruik gemaakt van een andere satelliettechniek, namelijk satellietradar- altimetrie. Bij deze techniek worden door een satelliet radargolven uitgezonden, recht naar beneden, die door het oceaanoppervlak weerkaatst worden en weer door de satelliet worden opgevangen. De looptijd van de radargolven wordt gemeten en is een maat voor de afstand tussen de satelliet en het zeeoppervlak. De hoogte van de satelliet boven een referentie-ellipsoïde is bekend uit nauwkeurige baanbepaling van de satelliet. Door het verschil tussen die twee te nemen krijgen we de hoogte van het zeeoppervlak boven de ellipsoïde.

Omdat het gemiddelde zeeoppervlak ongeveer samenvalt met de geoïde is dit een aardige manier om de geoïde te bepalen. Er zit echter een addertje onder het gras. In werkelijkheid valt de geoïde niet samen met het oceaanoppervlak, het verschil zit ’m in de stromingen. Als het oceaanoppervlak namelijk samen zou vallen met de geoïde, zou het water niet stromen. Maar we weten dat het water wel stroomt (ten gevolge van een ongelijkmatige opwarming van de aarde en de rotatie van de aarde). Het verschil tussen de werkelijke zeehoogte (dus inclusief de stromingen) en de geoïde is de zogenaamde dynamische zeetopografie. Voor oceanografen is dit een heel interessante grootheid, omdat die een beeld geeft van het mondiale oceaanstromingspatroon en alle verschijnselen die daarmee samenhangen (denk bijvoorbeeld aan El Niño).

Het verschil tussen de werkelijke zeehoogte (dus inclusief de stromingen) en de geoïde is de zogenaamde dynamische zeetopografie. Hier afgebeeld is de dynamische zeetopografie, zoals gemeten met behulp van radaraltimetrie met de TOPEX/Poseidon-satelliet.

Het signaal van de dynamische zeetopografie is van de orde van een paar decimeter. De grootschalige structuren in dit signaal zijn al redelijk goed bekend. Willen we echter ook de kleinschalige structuren te weten komen, dan is de onnauwkeurigheid in de kennis van de geoïde op die schalen de beperkende factor. Die is namelijk enkele decimeters, dus dat is niet genoeg om een signaal dat ongeveer even groot is te zien. De nauwkeurigheid van de altimeterwaarnemingen is goed genoeg, in de orde van een centimeter. Als nu de geoïde op de kleine schalen ook met een centimeter bekend zou zijn dan kunnen we de dynamische zeetopografie mondiaal op schalen tot honderd kilometer te weten komen. Zo’n geoïde is precies datgene wat GOCE moet opleveren. Vervolgens proberen de oceanografen ook de stroming in de diepere lagen van de oceaan te weten te komen, niet alleen de oppervlaktestroming. Ook voor dit soort berekeningen kan men een goede geoïde als referentievlak gebruiken.

Onderzoek heeft aangetoond dat met de verbeterde geoïde van GOCE de onzekerheid in de kennis van de diepere stromingen op sommige plaatsen met meer dan vijftig procent kan afnemen. Op deze manier ontstaat er een verbeterd driedimensionaal beeld van onze oceanen, dat niet alleen van belang is voor de oceanografie, maar indirect ook voor het klimaatonderzoek.

Laserlink De eerste zeer nauwkeurige gravitatievelden van GOCE zullen pas tegen het einde van dit decennium beschikbaar komen. De eerste voorlopige resultaten van GRACE worden op dit moment gepubliceerd en zijn veelbelovend. CHAMP vliegt al een paar jaar en heeft aangetoond dat het concept van een satelliet-gravitatie missie echt werkt. Wat zal er dan na de GOCE- en GRACE-missies gebeuren?

Aardwetenschappers willen uiteraard nog nauwkeurigere en nog gedetailleerdere kennis van het gravitatieveld van de aarde. Maar belangrijker nog: men zal de tijdsvariaties van het gravitatieveld, op tijdschalen van minuten (aardbevingen) tot duizenden jaren (post-glaciale opheffing) beter in kaart willen brengen. Die tijdsvariaties hangen samen met massaverplaatsingen op en in de aarde, die op hun beurt weer samenhangen met allerlei geodynamische processen die het leven op onze planeet beïnvloeden.

Een toekomstige gravitatiemissie zal zich voor een belangrijk deel gaan richten op de temporele variaties in het gravitatieveld. In dit schematische overzicht staan enkele belangrijke toepassingsgebieden in de aardwetenschappen aangegeven waar tijdvariaties van de zwaartekracht een rol spelen. Op de horizontale as de tijdschaal, variaties in de orde van 1 seconde tot duizenden jaren. Op de verticale as de ruimtelijke schaal, van 1 km tot meer dan tienduizend km. Een indicatie van de orde van grootte van de verschillende verschijnselen staat aangegeven als fractie van de zwaartekrachtsversnelling g.

De eisen die aan een vervolgmissie gesteld zullen worden zijn dan ook gravitatieniet mis: nauwkeurigheid van de geoïde tot millimeters bij ruimtelijke schalen tot tien kilometer, tijdsvariaties in de geoïde tot (sub-)millimeters per jaar bij tijdschalen van duizenden jaren tot minuten. Met de technische oplossingen zoals die voor GRACE en GOCE worden gebruikt zijn die eisen niet realiseerbaar. Een veelbelovend nieuw meetconcept maakt gebruik van twee elkaar achtervolgende satellieten die gekoppeld zijn door middel van een laserlink. Uiteraard zijn er ook GPSontvangers en versnellingsmeters aan boord, maar een interessante optie is om de link niet tussen de satellieten zelf te leggen, maar tussen twee testmassa’s. De testmassa’s worden afgeschermd van storende krachten en volgen zo zuiver mogelijk een gravitationele baan. Het is dan wel de bedoeling dat de satelliet, die wel de invloed van stoorkrachten ondervindt, zo precies mogelijk de testmassa volgt, wat een zeer geavanceerd satellietcontrolesysteem noodzakelijk maakt.

Deze techniek zal in 2008 getest worden in een satelliet met de naam LISA-Pathfinder. Deze missie is eigenlijk een demonstratiemissie voor een nog verder in het verschiet liggende astronomische missie, LISA geheten, waarmee men zal gaan proberen gravitatiegolven, zoals die voorspeld worden door de algemene relativiteitstheorie van Einstein te detecteren. LISA zal dus ook aan gravitatie meten, maar laat daarbij haar oog niet op de aarde vallen.

Dit artikel is een publicatie van Zenit.
© Zenit, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 april 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.