J A A R G A N G 11 J A N U A R I 1963 N O . 4

ORGAAN VAN : DE NEDERLANDSE VERENIGING VOOR RUIMTEVAART (N. V. R.) en

DE NEDERLANDSE VERENIGING VOOR RAKETONDERZOEK (NERO) Beide verenigingen zijn aangesloten bij de afdeling Ruimtevaart van de Koninklijke Nederlandse Vereniging voor Luchtvaart (K. N. V. v. L.)

" R U I M T E V A A R T " Is een verenigingsorgaan; het wordt toegezonden aan de leden van de N. V. R. en van N E R O . Administratie en verzending regelt het Bureau van de K. N. V . v. L . , Jozef Israëlspleui 8, Den Haag, tel . 070-245457; hieronder valt ook het verzenden van eventuele proefnummers. E e n abonnement is in Nederland alléén mogelijk voor instellingen, die rechtspersoonlijkheid bezitten. (Personen in Nederland kunnen zich N I E T abonneren.). Kosten abonnement voor instellingen ƒ 15, - per j a a r , postrek. 179618 K. N. V . v. L . , den Haag. Vermelden: abonnement " R u i m t e v a a r t " 1963.

Persons and oorporations abroad wi l l r e c e i v e " R U I M T E V A A R T " on paying an annual subscription fee of $4,25 ( U . S . ) , £ 1.10 (Gr. B r . ) , N F 20,50 (France) , B . frs 210 (Belglum) or DM 1 7 , - (Germany), to: K . N. V . v . L . , Jozef Israëlsplein 8, The Hague, Holland, mentioning: " R u i m t e v a a r t " 1963.

Redacteur: D r s C . W . Dornseitfen, Camplaan 34, Heemstede (N. H . ) , te l . 02500-35816. Stukken voor de redactie aan dit adres . A s s . - R e d . : G. J . A. Arlnk, Valkenburgerlaan 65, Heemstede(N. H . )

N . V . R . Lidmaatschap. Alleen mogelijk voor leden van de Koninklijke Nederlandse Vereniging voor Luchtvaart (K. N. V . V. L . ) en voor leden van de Nederlandse Vereniging voor W e e r - en Sterrenkunde. Aanmelden als l id aan „ T7 T T T . ^ i T - n T , ^ ,1= n/i „„„ Bureau K. N. V. v. L . , Jozef Israëlsplem 8, Bedanken als l id aan T T I o^n-mrr Betaling contributie aan TsS^n^f^ZlT'"''' Adreswij zigmgen aan °

B E S T U U R N . V . R . Voorzitter : D r . I r . J . M. J . Kooy, St. Ignatiusstraat 99a, Breda , te l . 01600-31880. Secretar is : I r . R. T . W. K e m p e r s , Mezenlaan 12, Den Haag, te l . 070-395780. Penningmeesteresse: Mevr. Mr . I . H. P h . de Rode-Verschoor , Leestraat 43, B a a m , tel . : 02954-3520. Ondervoorzitter: I r . J . H. Houtman, Vll jweg 3, Dordrecht, te l . : 01850-6847. Overige leden: D r s . C . W . Dornseitfen, Camplaan 34, Heemstede (N. H . ) , te l . :02500-35816 .

M. Vertregt, Mozartlaan 73, Den Haag, t e l . : 070-326138. A L L E stukken voor het bestuur aan de s e c r e t a r i s .

Kosten lidmaatschap ƒ 7, 50 per j a a r .

N E R O

Lidmaatschap. Hiervoor wende men zich tot de Algemeen S e c r e t a r i s . Stukken voor het hoofdbestuur eveneens aan de Algemeen S e c r e t a r i s .

H O O F D B E S T U U R N E R O

B . N. Swanenburg, Algemeen Voorzitter. De Gi j se laarstraat 13, Leiden, te l . : 0171tJ-31662. H. F . R. Schöyer, Algemeen S e c r e t a r i s , C o m e l l s Fockstraat 25, Delft. J . H. van der Lichte , Algemeen Penningmeester, Hogewoerd 30, Leiden, t e l . : 01710-20257. M. A . Kerkhoven, Voorzitter afd. Lelden, Colenbranderstraat 11, Leiden. H . Vos , Voorzitter afd. Amsterdam, Staringplein 12ll , Amsterdam 13, tel . : 020-121843.

C O P Y R I G H T . Zonder schrifteli jke toestemming van de redactie is het niet toegestaan iets uit dit nummer over te nemen en door middel van drukwerk openbaar te maken.

I N H O U D : Pag.

V A N D E R E D A C T I E

B I J D I T NUMMER; D E B E T E K E N I S VAN H E T WOORD " R U I M T E V A A R T " 155

A R T I K E L E N ON T H E R E N D E Z - V O U S P R O B L E M , D r . I r . J . M. J . Kooy 156-166 M A T E R I A L E N VOOR I N T E R P L A N E T A I R E B E M A N D E R U I M T E V A A R T

I r . A. Lopez Cardozo 167-191 H E T E E R S T E R U I M T E V A A R T L U S T R U M , I r . R. T . W. Kempers 192-194 D E S A T U R N C l , A. L . Leuftink 195-198 R U I M T E V A A R T - J O U R N A A L , G . J . A . A r i n k 199-210 B E R I C H T E N S P A C E S C I E N C E R E V I E W S , een nieuw tijdschrift 210-211 C O N G R E S R U I M T E - O N D E R Z O E K V . W. O. 211-213 R U I M T E V A A R T L I T E R A T U U R ; T R A N S L I B R I S ; INST. F O R S C I E N T I F I C I N F . 213

N . V . R . 214

N E R O 215

V A N D E R E D A C T I E

B U DIT NUMMER Onze enquête in het vorig nummer naar aanleiding van het onvertaald opnemen van een verslag over de Mariner heeft ons twee schriftelijke reacties opgeleverd. Eén van onze lezers schreef, dat het beste was z. i , dat tot nu toe in "Ruimtevaart " was verschenen. De ander was tegen stukken in het Engels , omdat hij geen Engels verstaat. De redactie zal zijn best doen, tussen deze uitersten door te zeilen.

De inhoud van dit nummer behoeft geen commentaar.

D.

D E B E T E K E N I S VAN H E T WOORD " R U I M T E V A A R T " .

Woorden kunnen, door het spraakgebruik, van betekenis veranderen. In onze v e r ­eniging is onder het woord "ruimtevaart " steeds verstaan: het buiten de dampkring brengen van voorwerpen, dieren en mensen, en wel zodanig, dat ze niet direct in de dampkring terugvallen. Tot de studieobjecten van onze vereniging behoren, behalve de technische problemen die dergelijke ruimtevluchten stellen, ook de wetenschappelijke resultaten en andere ervaringsfeiten, die met dergelijke vluchten kunnen worden verkregen, alsmede theoretische onderzoekingen waartoe het denken over en het becijferen van ruimte­vluchten stimuleert. In deze zin is het begrip " ruimtevaart " steeds door ons opgevat. Nu viel het mij op, dat ep het onlangs gehouden congres over ruimte-onderzoek (waarvan elders in dit nummer een kort verslag is opgenomen) door de aanwezigen onder " ruimtevaart " soms verstaan werd "bemande ruimtevaart " , terwij l voor de onbemande ruimtevaart het woord "ruimte-onderzoek" naar voren geschoven werd. Ik meen, dat dit enerzijds onjuist i s , anderzijds een gevaar voor ons streven inhoudt. Het is onjuist, omdat het bovenomschreven begrip "ruimtevaart " zich niet laat op­splitsen in enerzijds "bemande ruimtevaart" , anderzijds "ruimte-onderzoek" , maar véél meer omvat dan deze twee begrippen samen. E n zo ooit van een begrip gezegd kan worden, dat iéder aspect ervan interessant i s , dan is dat van "ruimtevaart " in zijn meest algemene betekenis. E e n dergelijke verandering van betekenis is voor ons een gevaar, omdat het voor onze vereniging van het hoogste belang is te worden aangezien als een vereniging waarin de bestudering van ruimtevaart in S.1 zijn facetten geschiedt. Vereenzelvigd te worden met het streven naar bemande ruimtevaart alléén schept de kans, dat wij door anderen gezien worden als een propagandacentrum voor een "show-business " , om het op zijn sterkst uit te drukken. Weliswaar is bemande ruimtevaart allerminst een " show-business " , en is de "show" die erbij komt een onvermijdelijk gevolg van de rivaliteit tussen de ruimtevaartlanden, maar menig buitenstaander helt nu eenmaal van nature over tot simplistische beschouwingswijzen. Daarnaast is het taalkundig onjuist om niet van " ruimtevaart " te spreken als het om onbemande ruimtevaart gaat. E e n vliegtuig onbemand door het luchtruim sturen heet wél luchtvaart, evenals het onbemand laten varen van een schip scheepvaart heet. Derhalve dienen we erop toe te zien, dat het begrip " ruimtevaart " zi jn uitgebreide betekenis behoudt.

C . W . D .

155

O N T H E R E N D E Z - V O U S P R O B L E M

b y

J . M . J . K o o y

Abstract - Zusammenfassung - Résumé.

ON T H E R E N D E Z - V O U S P R O B L E M .

In the article the problem is discussed how two space vehicles in orbital motion around the earth can be guided from a t e r r e s t r a l station in such a way that the vehicles meet ia space with relative speed zero, so that they can be combined by the crew in one of the vehic les . A teleguidance and telesuper\'ision equipment is advanced, embracing an arrangement to visualize the motion of both vehicles in three dimensions by light marks in a gas mass enclosed in a glass box.

U B E R DAS R E N D E Z - V O U S P R O B L E M .

E s handelt s ich um die Frage wie zwei Raumfahrzeuge in der Umlaufsbewegung um die E r d e durch Femsteuerung von einer Erdstation aus nahe zusammengebracht werden können, damit die Vereinigung beider Fahrzeuge durch die Mannschaft durchgeführt werden kann. E s wird eine Vorrichtung zur Femsteuerung und Femüberwachung angegeben, wie auch zur optischen dreidimensionalen Wiedergabe der momentalen Raumlagen der Fahrzeuge als Leuchtpunkte in einer Gasmasse , eü^eschlossen in einem GlasgefSsz.

L E PROBLÈME DU R E N D E Z - V O U S .

H s'agit du problème comment è téléguider d'une poste de commande terrestre deux véhicules d'espace, en mouvement orbital autour de l a terre , pour réaliser une rencontre, d'une telle maniêre que 1'assemblage des véhicules par 1'equipage devient possible. Un arrangement de téléguidage et de télésupervision est exposé, aussi contenant l a simulation troisdimensionelle des positions spatiales des véhicules par des points de lumiêre dans une masse de gaz Incluse dans une bofte de v e r r e .

1. I n t r o d u c t i o n

In order to penetrate more deeply into space, the problem how to combine two space vehicles in space to one, is of utmost importance. In this way it becomes possible to build up in free orbital motion a larger space ship, using different launchei rockets. The seize of these launcher rockets can then be limited and it w i l l become possible to c a r r y out a manned trip to the lunar surface by means of rockets of the seize of the Satum rockets, which are now in course of construction. On the other hand, a space vehicle for a lunar trip with landing on the moon and return to the earth, assembled on earth w i l l require a launcher rocket of much larger s ize .

2. G e n e r a l c o n s i d e r a t i o n of t h e r e n d e z - v o u s p r o b l e m

Let us assume that already one of the vehicles i s in an orbital motion around the earth. This f irst vehicle can be unmanned. The second vehicle, which must be laimched later, may be a two step rocket of which then the second step must be combined with the f irst vehicle. This second step may be manned. The powered flight of the f irst step and of the second step, and if required also a free flight of the two step rocket between b u m out of the f irst step and the powered flight of the second step can in suitable way be determined by precalculation.

156

The crew in the second step of the second vehicle has then ultimately to manoeuver both vehicles in such a way close together, that the vehicles can be combined. By the predetermination of the ascending flight of the two step rocket, the required steering moments about the three uistantaneous axes of inertia of the vehicle + s t i l l included fuel become known as functions of time as wel l as the magnitude of the thrust at any moment. Let us c a l l the three axes of inertia, which meet at the tn-stantaneous center of gravity of the vehicle + s t i l l included fuel, the long axis , the yaw axis anf the pitch axis and let us assume that the whole vehicle arrangement is such that as to the frame of the vehicle the long axis s t i l l remains the same as well as the directions of pitch axis and yaw axis . The rocket motor of each step can be c a r r i e d out swivel mounted (so that the thrust chamber can turn about two axes in elevatiën and azimuth) or one or both may be rigidly mounted. In case of a swivel mounted rocket engine, we require two servo motors for the engine adjustment and steering moments about the yaw axis and the pitch axis can be obtained by this adjustment. Then for a steering moment about the long axis , either auxiliary jets or auxiliary rocket motors (the so known Vernier motors) are required. If we apply two Vernier motors of wich in zero position the axes are paral le l with the long axis and which can both turn about an axis perpendicular to the long axis and which are further coupled in a way that the deflections from zero position are s t i l l equal in magnitude and opposite as to sign, we require one servo motor in order to adjust the two Vernier motors. Hence using a swivel mounted rocket main engine and a set of V e m i e r motors as indicated for each step, we need three servo motors for the adjustment of steering moments about yaw axis , pitch axis and long axis . If we apply a rigid mounted rocket engine, we can use auxiliery jets for the excitement of steering moments about the three vehicle main axes. Then for giving clockwise or anti-clockwise moments about each of the three axes, we can arrange pairs of auxiliary jets for clockwise or anti-clockwise action, so that then ia total we require 6 pairs of auxiliary jet tubes. The auxiliary jet tubes can be energized by compres -sed gas (f. i . compressed nitrogen) from a pressure tank v ia a three way valve. If this three way valve is in mid position, no auxiliary jet pair is energized. If the three way valve is tumed to the left, the jet pair for clockwise action wi l l be energized, and if tumed to the right the jet pair for anti-clockwise action w i l l be effected. The magnitude of the excited steering moment wi l l depend on the deflection of the three way valve from the mid position. F o r the operation of the three way valve, again a servo motor, w i l l be required. F o r the rest , for the regulation of the thrust at any time also a servomotor wil l be required. Summariziag it appears that in al l kinds of arrangements indicated above, 4 servo motors for each step are required, for generating the required steering moments and thrust magnitude as predetermined function of time. Now the command of the 4 servo motors per step can be given by an automatic contrivance in the vehicle which operates according to a prescribed time program. (The crew in the vehicle wi l l not be able to c a r r y out the steering manipulations by hand during the powered flight in connection with the strong inertial forces by which it is acted upon.) In that case any correction of the motion of the vehicle wi l l be impossible. Therefore it seems desirable to command the 4 servo motors from a t e r r e s t r i a l command, station by means of radio waves.

3 . R a d i o c o m m a n d of s e r v o m o t o r

Hence we have now to cope the problem how to command a servomotor by radio c o m ­mand. The servo motor may be an electromotor. The armature A of this servo motor (see F i g . 1) may be acted upon by a constant clambing tension. The magnet windings are divided in two parts W-j and W^, for clockwise and anti-clockwise run.

T-j^ and are thyratrons, whereas between the points a and b an altemative potential

is oppressed. The coil of the radio receiving set of the space vehicle belongs to the

157

low frequency part of this set and is acted upon by a modulation alternating potential with frequency which is excited by the emitting radio set of the t e r r e s t r i a l command station. The two resonance c ircui ts , containing the rotary condensers and Cg, are

tuned to the frequencies V*^ and V^^.

If > y these resonance

circuits wi l l practical ly not be ener ­gized, and no ionisation wi l l occur üi the thyratrons T^ and Tg . If now

pig_ - ^ the received modulation frequence increases , so that 7^= the upper

resonance circuit wi l l be energized and ionisation wi l l occur in thyratron

T^, so that magnet winding W ^ wil l be energized. The servo motor wi l l then start to run clockwise. Now the rotary condensers C^ and are mechanically coupled up in

such a way with the armature A that y"^ and Y^^ increase in the same rate, so that aiter some rot-ations of A again the state > 7^ > K g restored, after which

the servo motor stops. This servo motor also moves v ia a suitable transmission s y ­stem the valve or other part of a regulation system, which must be adjusted. Hence in this way the position of this valve or la general regulating machine part becomes a function of the received variable modulation frequence. Thus in this principal way any regulating lever in the space vehicle can be adjusted by radio transmission from the t e r r e s t r i a l command station, applying a variable modulation frequence. F o r the radio command we then require 4 variable modulation frequencies corresponding with the three steering moments quoted above and the regulation of the thrust. After the burn out and the separation of the first step from the second step the receiving set of the space vehicle, mounted in the nose of the second step can automatically be switched over to the 4 servo motors corresponding with the three steering moments and the regulation of the thrust for the second step. Then for the guidance of the f irst step and the subsequent guidance of the second step, the same variable modulation frequencies -hence four together- can be applied.

4 . I n f o r m a t i o n f r o m s p a c e v e h i c l e to t e r r e s t r i a l c o m m a n d s t a t i o n

F o r guidance supervision, Information about the spatial position and attitude of the second space vehicle at any time throughout lts ascending flight wi l l be required, as well as Information about the spatial position of the f irst vehicle which is already in orbital motion around the earth. The spatial position of the second vehicle at any time during lts ascending flight can be determined by 3 radar stations which have different locations at the t e r r e s t r i a l surface. These 3 radar stations ineasure the distances to the space vehicle. It wi l l be obvious that by these 3 distances the spatial position of the space vehicle is defined completely. Then further the spatial position of the f irst vehicle at any time can be defined by another group of three radar stations, scattered on the t e r r e s t r i a l surface. However, following this program it wi l l become dlfficult to distinguish the reflected radar signals from both vehicles , when they have come already close together. This difficulty can be avoided by applying secondary radar. In case of this system, each vehicle can be provided with a radar emission set

158

which is actuated and becomes active as soon as a radar signal from a t e r r e s t r i a l station comes in. The frequence of the response signals for both vehicles can then be made different whereas the the radar receiving antenna's of the corresponding groups of each three t e r r e s t r i a l radar stations can be tunedto these frequencies. A mutual disturbance of response signals of both space vehicles can then always be prevented. After a l l , in case of secondary radar, the response signal from the vehicle is only inversely proportional with the square of the distance, whereas in case of primary radar the response signal wi l l be inversely proportional with the fourth power of the distance. Further for Information of the attitude a gyro stabilized platform can be mounted in the nose of the second step, and the three angles of E u l e r , determining the orientation of the vehicle as to the eelestial sky, can be translated m signals with variable modulation frequencies by means of rotary condensers taken up in corresponding electric c ircui ts . These signals with variable modulation frequencies can then be emitted by the radio emission set of the vehicle and after reception at the t e r r e s t r i a l command station be reconverted m direct indications of a pointer moving along a dial . This pointer is then driven by a servo motor as in F i g . 1, which is com-manded by the contmuous signal of variable modulation frequency. Then for receiving from the space vehicle the 3 E u l e r angles as functions of time, 3 modulation frequen­cies are needed. Another way of transmission of the attitude Information is the application of 3 angular speed meters , by which the uistantaneous angular speeds of the vehicle about the three main axes are meesured at any time. These measurements can then be translated in continuous signals with variable modulation frequencies and if required reconverted in direct indications by a pointer along a dial at the t e r r e s t r i a l command station. Then, if the 3 angular speeds about the main axes are known as functions of time, the angles of E u l e r as functions of time follow from a set of 3 simultaneous l inear differen-tial equations of f irst order In the E u l e r angles, which, in connection with the given Initial state determined at the start, can be solved numerically by a high speed e l e c -tronic computer. On the other hand, by the prescribed (precalculated) motion of the second vehicle, the 3 angular speeds mentioned above are also knovm as prescribed functions of time and can be used directly for the supervision so that no high speed computer is strict ly required. Further using this program of attitude supervisipn, we can also dispense a gyro stabilized platform. Further in order to supervise also the magnitude of the instantaneous thrust as function of time during the powered flight of the f irst step and the second step, we can also translate this quantity as continuous radio signal with variable modulation f r e ­quency, which can be reconverted at the t e r r e s t r i a l station Into a direct pointer indi -cation. Then m total for the supervision of the prescribed motion (including variable attitude) of the second vehicle, 4 modulation frequencies, to be emitted by the vehicle, are required. Further , in order to obtatn a quick and efficiënt supervision, the 4 Information quan-tities, coming in as 4 modulation frequencies and reconverted in direct pointer indi ­cations, can be registered in graph on revolvlng drums. Then the pointer, which then becomes an' Ink wri ter , is displaced co-axial ly along the drum. The prescribed course as function of time can then be indicated on the drum by a red line, whereas the ink writer , steered by the Incoming continuous signal with variable modulation frequency, draws a black l ine. A l l we have to supervize is then that the black lüie and the red line must contüiually cotncide. In case of a deviation, correction of the outgoing con­tinuous command signals must be made.

5. E x e c u t i o n of a d d i t i o n a l c o m m a n d m a n i p u l a t i o n s i n t h e v e h i c l e

F o r the rest , besides the continuous command manipulations indicated above, which can be given automatically in time sequence from the command station according to p r e -arranged program, it wi l l be always necessary to create the possibility to c a r r y out

159

%

additional manipulations in the tele-commanded space vehicle. These manipulations always turn out to be the opening and closing of electric circuits In the equipment mounted in the vehicle. In order not to increase unduly the number of required modu­lation frequencies of the outgoing command signals, we can introducé a robot in the space vehicle, which is able to c a r r y out a large diversity of manipulations, and which is only govemed by a few continuous signals with variable modulation frequencies. Therefore this robot can be c a r r i e d out as a contact finger which can move in "cyl inder polar coordinate fashion" as indicated in F i g . 2. In this figure xyz may be a vehicle rigid reference system. The contact finger ^ , of which the length J can

be varied, can move in such a way that the quantities (f> , z and J can vary

i K.'f (OQ be the projection of the contact füiger on the xy-plane). Then for the variation of the quantities if , z and J , only 3 servo

j — motors are required. Then coaxial with the X - z - a x i s , a cyl indrical surface with e l e c -

t r i c switches can be arranged (f. i . in the form of press buttons) which can be actuated by the contact füigei^: It wi l l be

ip'-^ ay " evident that by varying ^ , the contact ' Y finger w i l l also be able to turn different

electric controllers, if required. A robot designed in this principal way only requires 3 servo motors, which can be commanded

F i g . 2. by 3 from the t e r r e s t r i a l command station outgoüig modulation frequencies.

Then usmg such a robot for carrying out additional manipulations in the vehicle we require - i n connection with the foregoing- only 4 + 3 = 7 outgoing variable modulation frequencies, which can all be impressed on one basic emission wave.

6 . O n t h e d i r e c t s i m u l a t i o n of t h e m o t i o n of b o t h s p a c e v e h i c l e s a t t h e t e r r e s t r i a l c o m m a n d s t a t i o n

In the foregoing we have already advanced an arrangement in order quickly to control if the motion of the second vehicle is in accordance with the pre-determüied motion. This supervision however can be increased enormously as to effectiveness if there is some device In the t e r r e s t r i a l command station by which at any moment the spatial position of both vehicles is simulated, so that we can judge at any moment with one glance the mutual position of both vehicles , which ultimately have to meet. Ih order to come to such an arrangement, let us imagine a closed glass box, filled with a special gas (see F i g . 3 ) . Let this glass box have the form of a rectangular parallelopiped, and let the ribs Ox, Oy and Oz represent in the simulation a rectan­

gular system of reference, which revolves with the earth. Let us further imagine that the location of each vehicle w i l l be indicated by a light dot in the glass box. Such a light dot can be generated in the gas by a variable field of electromagnetic radiation, generated in the space occupied by the gas m a s s . At the location of the light dot, the Intens ity of the electromagnetic field must be such that the gas "lights up" , whereas everywhere else this intensity must be too less for exciting a visible gas reaction. This situation can be realized by a p r o -jectüig apparatus, projecting Into the gas mass e l e c ­tromagnetic r a y s , which concentate at one point. Then

^^S- 3. at this focus the light dot wi l l be excited.

160

The electromagnetic rays may be infra red rays , ordinary light rays or ultraviolet r a y s , depending on the special composition of the gas. It wi l l be obvious that it wi l l also be possible to apply a smoke cloud or a mist in the glass box. In that case ordinary focussing light rays can be used. Then, m order to represent in this way the position of both vehicles, two light dots wi l l be required, and hence also two projecting devices wi l l be needed. Any projecting device can then in principle consist of a telescopic tube, through which light passes (of visible or mvisible type) comüig from an artlf lcial light source. This light then passes a system of lenses arranged in the tube, by which the light is focussed in a point on the axis of the tube, outside. The position of the focus on the axis can then be varied by displacement of one of the lenses of the optical system. Further the telescope tube must be made adjustable in elevatiën and azimuth. The. projecting device can best be located outside the glass box. Then the spatial position of the light dot in the glass tube depends on the elevatiën angle ^ and azimuth angle of the tube, and on a quantity ^ definmg the position of the adjustable lense. The quantities ^ , ^ and -Cf wi l l then be functions of the space coordlnates x, y and z of the space vehicle. (The reference system xyz wi l l then be considered here as m geometrical sense rigidly connected with the rotating earth. ) Now we can write :

x = x (r j^ , rg , rg), y = y (r^, x^, T^, Z = Z (r^, r^ , r ^ ) , ( 1 ) Mv^, r^ , Tg denote the instantaneous distances of the space vehicle from the 3 t e r ­r e s t r i a l radar stations, tracking the vehicle. Hence the quantities ^ , ^TJ and ^ may be also conceived as functions of r^ , and rg, so that we may also write :

ƒ = f (r^, rg, rg), ^ = 7 (r^, r^ , rg), ^ = (r^, r^ , rg) ( 2 )

These functions ( 2 ) depend on the special choice of the used reference system xyz and the arrangement and mounting of the projection apparatus as to the glass box, and can always numerically be determined point by point. Further the instantaneous distances r. , , r and r measured by the three vehicle tracking radar stations can be translated

in current intensities ig, ig, which can again be used to energize rotary coil i n ­struments, of which the rotary coil is driven back in zero position by a spring. Let us denote the deflections of these rotary coil instruments ^ and (K^. Then

Then we can write :

" ^ l " ' ^ i ( ^ i ) ' ' ^ 2 ' ^ ' ^ 2 ^ ^ 2 ^ ' ' ^ 3 ' ^ '*'3^^3^' so that also:

f = j i'<l> ^ 2 ' ' ^ 3 ^ ' 7 = 7 ( " ^ i ' " ^ 2 ' " ^ 3 ) ' 5 = ^ ( ^ ^ 1 ' ' ^ 2 ' ' ^ B ) - ^ ^ )

The functions ( 3 ) can then agam be determined numerically point by point. F o r obtatntng an electric equipment for simulation of the spatiali position of the space vehicle we have now - In connection with ( 3 ) - to face then problem how to construct a function generator for a function of 3 independent variables J = J ( ^ ^ A g , A g ) -

^ be then represented by a current intensity in a coi l , which must be a prescribed function of the quantities «^g and « .g. Therefore imagine a rectangular r e ­ference system «A-g, A ^ . (see F i g . 4 ) V be a material electrical ly conductlng perforated plane, which can displace along the A g axis , thereby st i l l remaining parallel with the plane of coordinates <K. oCg. Moving along ai. g, the plane V is glidüig a l o i ^ a group of resistance b a r s , which are a l l paral le l with the axis << g and a l l pass through the orifices of plane V and together practically f i l l up a part

161

of space. A l l these 1 ' ' 2 bars , at the points of passage through plane V, are in electrical contact with V, but for the rest are mutually electrical ly insulated. (Hence the plane V forms only the mutual e lectrical contact of a l l b a r s . ) Further a l l bars terminate at the plane <K^. In this plane

e*. ^ cA-g a contact U can displace

and can be in any position in e l e c ­t r i c a l connection with one bar (the bar terminating there) only. The conducting plane V is in e lectr ical connection with the rotary coil S of a_ro±ary coil instrument, whe­

reas between A and U (Fig . 4) a constant e lectric tension is maintained. The cores of the resistance bars are of conductive material , whereas their cyl indrical surfaces are covered with a coating of partially uisulatlng material of variable thickness along the bar . Thereby the e lectr ical resistance between A and U is mainly transition

F i g . 4.

resistance between bar and conductlng plane V. The quantities

which may originally be angular deflections of the 3 rotary coil Instruments mentioned 1 '

<<-2 and 3 '

ig and ig are flowtng) may be translated into

and öC„ indicated in F i g . 4.

above (throug which the currents i

lengths, belng the "coordinates"

Hence the current in the rotary coil S is a function of ^ g " ^ 3 -

By the variable thickness of the uisulatlng coatlngs along the b a r s , practically any continuous function .7 = ^ ( A - j ^ , otg, «<.g) can in principle be generated in this

way. If the rotary coil S is driven back in zero position by a spring, also the deflec­tion is a function of A . < g and «<-g, which can be practically shaped in any

way as required by suitable arrangements of the coatlngs. Further because in general the "coordinates" -K^, «Cg, < g (see F i g . 4),ought to be only in some chosen one to

one correspondence with the origtnal angüla]^'deflections <A^, öCg, we have a

great flexibility in the design of a functioh generator of indicated type. After this consideration of a suitable function generator for general represention of functions of 3 independent variables , we have-to in^icate an arrangement by which the distances r^ , rg and rg , contlnually measijrs"c^by the 3 t e r r e s t r i a l radar stations

as functions of time, are converted into the quantiïies ^ , -7 and •§ as functions of time, so that the light dot indicates the r e a l poéition of the space ship on the smal l scale in the glass box.

7. T r a n s l a t i o n of t h e b y r a d a r m e a s u r e d v e h i c l e d i s t a n c e i n a c u r r e n t s t r e n g t h

hl F i g . 5 a principle arrangement is given for each of the three t e r r e s t r i a l radar instalments for emitting an "intermittent contlnuou#*!-yadar signal and receiving the corresponding return signal from the vehicle. We sljèlJNassume that secondary radar is applied and the recepted signal has another freCluépcethei^ the outgoing signal.

162

In the figure the frequence generator F determines the number of pulses emitted per second. The time between two pulses is smal l in comparision tot the time of light travel to and from the space vehicle. (g) is a continuous current source. As soon as F give a sufficiënt positivo grid potential in the thyratron T^^, condensor Cj^ is

charged and thereby simultaneously thyratron Tg closes and the charging of Cg is

initiated.

F i g . 5.

The charging of Cg must take considerably more time than the charging of C ^ . As

soon as the negative grid potential of thyratron T ^ due to the charging current of

falls below a certain value, discharge of occurs through T ^ and an electromag­

netic wave train is emitted by the emission antenna.

In the meantime the charging of Cg st i l l goes on, whereas discharge through thyratron

Tg is prevented by the negative grid potential in Tg , being the negative potential

between the resistance terminals S and R, through which a continuous current flows

163

in the sense S -* R. The outgoing signal w i l l not cause a disturbance, because the reception antenna is tuned to another wave length. As soon as the reflected signal (wave train) is received by the reception antenna, the current through SR falls and hence the negative potential of the grid in Tg as to the glow wire decreases , so

that C„ beglns to discharge through T . (In order to amplify the return signal of

high frequency f-j^, it wi l l be necessary to apply hetero dyne reception as indicated

in the scheme, mlxing the incomiag signal with a frequence fg of s i m i l a r order of

magnitude, in order to obtain a lower frequency f- -fg» which can be reinforced.)

Hence the avarage value of the intermittent current through Tg , and therefore the

current through the rotary coil instrument S ^ wil l be a function of the distance of the

space vehicle. If the rotary coil is driven back in zero position by a spring, the deflection ^ wi l l be also a measure of the distance of the space vehicle. Hence in this way the distances r^ , rg and rg of the space vehicle to the 3 tracking t e r ­r e s t r i a l radar stations can be translated into deflections and <<g of c o r ­responding rotary coil instruments.

8. S e c o n d a r y r a d a r i n s t a l m e n t i n e a c h s p a c e v e h i c l e

In F i g . 6 a principle scheme is given for the secondary radar set in each space vehicle. (g) is again a continuous current source. When there is nO incoming signal , there w i l l be a negative grid potential Vg - V^^

in thyratron T^^ which prevents charging of However, if the reception antenna

is effected by an i n c o m i i ^ wave train , the negative potential Vg - Vj^ wi l l decrease

resulttng in a charging of C^ and subsequent discharge when the negative grid

potential in T ^ sinks below a certain amount, due to the saturation of C-j^. Then the

emission antenna wi l l emit a signal of other wave length f ^ as the recepted signal, which has the frequency fj^'.

Further the incoming signals (from the corresponding set of 3 tracking t e r r e s t r i a l radar stations) as wel l as the outgoing signal from each vehicle must be different for both vehicles , so that al l disturbing interference - also when both vehicles are already close together - can be avoided.

9. S c h e m e of t h e v i s u a l s i m u l a t i n g s y s t e m of t h e m o t i o n of t h e s p a c e v e h i c l e

In F i g . 7 a block scheme is given of a possible simulation system for representing the motion of each space vehicle. A , B and C are the radar reception sets of the 3 tracking stations and S , , S , and S , the rotary coil instruments of

' ^ l ' ^ 2 3 which the deflections ^, and ^Cg correspond with the distances r^ , rg and

rg of the space vehicle to the three t e r r e s t r i a l radar tracking stations conjugated

to the vehicle (compare F i g . 5).M ^ > M ^ and M are 3 servo motors, which 1 2 3

are respectively commanded by S ^ > ^ ^ «A. i° ^ way as indicated in 1 2 3

F i g . 8. In this figure the magnet winding W of the servo motor is acted upon by a constant clambing tension, whereas the armature a i s arranged^S.^ bridge branch of a br i (^e of Wheatstone.

164

1

F i g . 6.

Between P and Q a constant clambing tension is maintained. The contact lever S is tumed by the rotary coil and slides along a regulation resistance R.

Further is a sliding contact, which can slide along the potentiometer resistance

T U and which v ia a transmission system is moved by the armature a. Then at any new position of S, the contact wi l l be moved untill the current in a falls to zero,

so that the servo motor stops. Hence the position of S ^ and thereby the number

of revolutions c a r r i e d out by a from a zero position, wi l l be a function of the position of S, hence of the deflection oC of the rotary coil instrument Ji. . Further t , /-j^ and ƒ are function generators of the type as indicated in F i g . 4, operated by the servo motors M ^ , and M ^ ' ' ^-y and S ƒ

are the rotary coils of the function generators ƒ , ^ and ]^ (compare F i g . 4). Then the rotary coil instruments S ^ , S ^ and S ^ command the servo motors M j ,

and M ƒ in s i m i l a r way as the command of as to , indicated in F i g . 8.

Then the servomotors M ƒ , M^^ a n d M ^ determine the quantities ƒ , ^ and ^

and thereby the position of the representing light dot in the glass box.

165

F i g , 7 .

By the great flexibility in the design of the function generators y , ^ and ƒ it is

possible to shape the whole system in such a way that the servomotor M ^ only

varies the "coordinate" tK. ^ (compare F i g . 4 ) in al l three function generators ^ ,

yrj and ^ , and s i m i l a r M ^ and M ^ as to the "coordinates" ^ ^ and <A. g, so

that for the mechanical operatwn oi ^ , ^ and only 3 servo motors are required.

Then for each space vehicle a complete system (hence including two sets of each 3 radar tracking stations) as described above wi l l be necessary. The guidance of the second vehicle must then be c a r r i e d out in such a way that u l t i ­mately both representing light dots in the glass box cotncide. F o r the rest it may be emphasized that this guidance system may only have the object to bring the two vehicles close tegether in space. The ultimate approach at " m i c r o " distance and the combinatiën to one space ship must be c a r r i e d out by the crew which ascends with the second vehicle.

* * *

166

M A T E R I A L E N V O O R B E M A N D E I N T E R P L A N E T A I R E R U I M T E V A A R T

O V E R Z I C H T S A R T I K E L

d o o r I r . A . L o p e s C a r d o z o

Summary : Manned return voyages to the Moon's surface, necessitated by its strategie importance, w i l l open interplanetary manned space-flight. Problems in connection with manned space-flight are posed as to the properties of materials required for their solution. Although with chemical propulsion a manned return voyage to the surface of the Moon is feasible, either a five-stage rocket is the minimum with present-day propellants, or if propellants of the highest specific impulse are chosen, rather drastic suppositions must be made conceming con­struction, propellant stability and storeability to limit the number of rocket-stages to three. Materials for propulsion, re -entry , construction, radiation-protection, chemical storeage of gases and gas-absorption are discussed. There is a trend to abolish exotic propulsion chemicals . Bas ica l ly , plasma motors wi l l open a possibility to use the advantages of nuclear fusion. Some ordinary materials are also important for space-flight purposes, like superconductive alloys, reinforced plast ics , titanium alloys, potassium superoxide, zeolites, ceramic coatlngs. In addition there are special space-flight materials (lithium deuteride, and its isotopics; borium or gadolinium and beryl l ium compounds)

1. S T A D I U M " •

De ruimtevaart bevindt zich thans op de rand van het interplanetaire stadium, dal» zonder twijfel uit bemande reizen zal bestaan. In de naaste toekomst zi jn, met het oog op het mil i taire belang, landingen op de maan te verwachten, die bovendien als een natuurlijke basis voor Interplanetaire reizen te beschouwen i s . De bemande ruimtevaart is mogelijk geworden door de oplossing van het vraagstuk van de terug­keer in de atmosfeer. Hiervoor is nodig een stompe vorm van de capsule, waarmee het voordeel van een laag verbruik aan stuwstoffen bereikt i s . Doch het landen op de maan is nog niet geheel onder beheersing, en de vertragingen bij terugkeer in de atmosfeer zijn aanzienlijk (8 tot 11 g) [1263 Feitel i jk moet de huidige methode van terugkeer als een compromis beschouwd worden, tengevolge van het hoge stuwstof-verbruik dat aan de thermische aandrijving verbonden i s . De interplanetaire ruimtevaart vereist bovendien nog andere voorzieningen (gesloten ecologisch systeem met r e s e r v e , navigatiehulpmiddelen, bescherming tegen mete­orieten, enz . ) , die een zodanige toename van de mede te voeren m a s s a veroorzaken, dat de huidige, thermische aandrijving niet meer als toereikend beschouwd kan worden, door het relatief te hoge verbruik aan stuwstoffen ten opzichte van de nuttige last . De verschillende vraagstukken worden in het onderstaande hoofdzakelijk uit een oog­punt van materiaal beschouwd, te beginnen met het knelpunt, de aandrijving.

2. V E R G E L I J K E N D E B E R E K E N I N G V A N E E N B E M A N D E R A K E T V O O R E E N R E I S N A A R D E M A A N V I C E V E R S A .

a) onder gebruikmaking van de huidige stuwstoffen b) onder aanname dat de problemen bij het gebruik van chemische stuwstoffen van de

hoogst bekende specifieke impuls opgelost zi jn .

167

Fig.1. Y ,v ,V

ar sr pr

Aanva^ngs-, circulaire en parabolische snelheid

Trajecten via parkeerbaan Cstraal r3

2A. Symbolen, begrippen, definities, formules en getalswaarden (zie fig. 1 )C1Z[ R = aardstraal r = afstand van de raket tot het middelpunt van de aarde g f zwaartekrachtsversnelltng aan het oppervlak der aarde

aanvangssnelheid, nodig om een kunstmaan vanaf het oppervlak der aarde in een cirkelbaan met straal r te brengen c ircula ire snelheid voor een baan met s traal r ontsnappingssnelheid, vanuit een punt op afstand r van het middelpunt der aarde tot het oneindige c ircula ire snelheid van de maanbaan

a r

s r ^pr

s m

am aanvangssnelheid vanaf aardoppervlak, nodig voor het volgen van de maan­baan

Van een meertrapsraket (fig. 2) wordt in dit artikel de onderste trap, die dus het eerst voor aandrijving gebruikt wordt, de eerste trap genoemd (in afwijking yanCI2II ) Bij een subraket en bij een trap wordt in de m a s s a ook begrepen de m a s s a van de stuwstoffen.

168

Fig.2. Definities bij nneeptrapsraket

massaverhoudiag van de n^ subraket:

massa n® subraket r =

^ massa n^ subraket minus stuwstoffen n trap

structuurverhouding van de n® trap

e . _ m a s s a n trap ~ e e massa n tïap minus stuwstoffen n trap

nuttige-lastverhouding van de n® subraket massa n subraket

p = _ " massa (n + 1 ) subraket

steeds geldt de onderlinge betrekking: r (p - 1) s = — '

( P - r ) Onder karakteristieke snelheid wordt verstaan de snelheid die aan de nuttige last moet gegeven worden ter bereiking van een bepaald doel (b. v. c i r c u l a i r e baan, landen op de maan), waarbij de fictie gemaakt wordt, dat de nuttige last deze snelheid i n ­eens verkregen heeft, en verder wel bestuurd en niet meer aangedreven hoeft te worden. Bi j de karakteristieke snelheid voor een bepaald doel zijn de verliesposten inbegrepen. Deze worden veroorzaakt door atmosferische wrijving en tegendruk, en tegenwerking van de zwaartekracht tengevolge van het feit dat de eindsnelheid niet Ineens bereikt kan worden.

169

Verder word t gebru ik gemaakt van het begr ip ideële snelheid, d. i . de snelheid die een t r ap van een raket zou kunnen bere iken, als e r geen atmosfer ische w r i j v i n g en tegen­druk , en ook geen tegenwerking door de zwaartekracht i n het spel waren . De k a r a k t e r i s ­t ieke snelheid voor een bepaald doel moet dus ge l i j k z i jn aan of over t ro f fen worden door de som van de ideële snelheden van enige t rappen.

v^^ = (ideële) eindsnelheid van de n^ subraket t en t i jde van het doofpunt.

V = (ideële) beginsnelheid van de n® subraket ten t i jde van het begin der aan-^ d r i j v i n g door z i jn r a k e t m o t o r .

c^ = u i t s t romingssne lhe id t . o. v . de rake tmoto r van de n© t r a p .

Stelt men de u i t s t romingssne lhe id b i j benadering evenredig aan de specif ieke impu ls van de stuwstofcombinatie van de n ^ t r a p , dan geldt voor de n^ t r a p :

V = V + c In r en an n n

Zoals bekend kan v e rde r afgeleid worden: I : u i t p laatse l i jke zwaartekracht volgens de wet van Newton, gecompenseerd door

centr i fugaa lkracht :

s r r

n: U i t potentiële energie van een punt op afstand r vanaf het middelpunt van de aarde, t en opzichte van het oneindige:

p r r

ni: u i t de subst i tut ie van r = R in geval I I , de ontsnappingssnelheid vanaf aardopper­v lak , te berekenen u i t = 2gR

IV : U i t potentiële energie t . o. v . aardopperv lak (met s t r a a l R) i n een punt van een c i rke lbaan (met s t r a a l r ) en kinet ische energie verbonden aan de voor deze baan nodige c i r c u l a i r e snelheid:

V: U i t de fo rmules I , H l en IV de be t rekk ing :

2 2 2 ^a r ^ ^ s r ~ ^pR ^ ^S^> welke soms gemak oplevert .

Of i n woorden: De som van de kwadraten van de aanvangs- en de c i r c u l a i r e sne l ­heden voor een w i l l ekeur ige baan om een planeet is steeds ge l i j k aan het kwadraat van de ontsnappingssnelheid vanaf het oppervlak van deze planeet.

In tabe l 1 z i jn aanvangs- c i r c u l a i r e en ontsnappingssnelheden aangegeven, waarb i j i n plaats van de afstand to t het middelpunt de afstand to t het opperv lak van de aarde is v e r m e l d .

170

Tabel 1. Enige karakteristieke snelheden zonder verliesposten

Hoogte boven aardoppervlak Aanvangs snelheid vanuit Circulaire snelheid aardoppervlak

k m v„ in km/sec v^^ in km/sec

500 8,20 , 7,62 2,500 - ' 8,81 6,91

384.400 l l , 1 4 ( v ^ ^ ) 1,02 (Vg^)

oneindig ver (ontsnapping) 11,19 (Vpj^) O

De ontsnappingssnelheid van de maan bedraagt 2, 37 km/sec.

Tabel 2. Gegevens van enige stuwstofcombinaties[IZ27, 28II1 stuwstof specifieke •"•+=+v.^rv,ir .rvc!

impuls v l o e i b a a r (sec) zuurstof + dymazine 295 roodrokend salpeterzuur+ dymazine 285 zuurstof + waterstof (stoechiometrisch) 317 ozon + waterstof 420

v a s t ammoniumperchloraat +

+ polyvtnylchloride 225 ' 120

uitstromings­ temp. kamer snelheid oc . druk at km/sec

3171 68

3 ,11 3616 34 2671 68

2B Algemeenheden bij het oplaten van een raket

Hierbij wordt ernaar gestreefd, om, terwi j l de raket zich van het aardoppervlak bl i j f t verwijderen, zo spoedig mogelijk tangentiële snelheid te verkrijgen en te vergroten, daar deze door centrifugaalwerking de zwaartekracht gedeeltelijk of geheel opheft, en dus de component van de motorkracht die voor de opheffing van het restant van de zwaartekracht dient, en overigens nutteloos is , zo spoedig moge­l i jk verkleint of tot nul reduceert, zodat het nuttige gedeelte van de motorkracht zo spoedig mogelijk vergroot wordt. Dit voordeel wordt bereikt met een parkeerbaan (Fig. 1). Bij het begin is er echter nog geen snelheid, en moet dus de motorkracht groter zijn dan het gewicht van de raket, om dit laatste te kunnen overwinnen. Men kan dus ook wel zeggen dat de aandrijfversnelling tijdens de start groter moet zijn dan de zwaartekrachtsversnelling. De aandrijfversnelling tijdens de start worde aanvangs versnelling van de raket, die even voor het doofpunt etndversnelling ge­noemd, Is de raket spoedig in een circulaire baan gebracht, dan kan hij zich door versnel­ling in tangentiële richting van de aarde verwijderen, In dit geval mag de aandrijf­versnelling naar keuze groter of kleiner dan de zwaartekrachtsversnelling zijn. Voor bemande maanreizen moet de methode van oplaten van de raket of het ruimte­schip gericht zijn op vermijding van de stralingsgordels. De motorkracht van een sub-raket levert, naarmate de massa van de raket door het verbruik van de stuwstoffen kleiner wordt, een steeds grotere versnelling op, en wel is de verhoudii^:

a ^ v ^ T v e r s S i n g v. d. sub-raket = massaverhouding van de beschouwde sub-rakei

17]

Nu moet men i n verband met te rugkeer i n de atmosfeer rekenen op ver t rag ingen van max imaa l 11 g, en mag men b i j het oplaten, wat de personen aangaat, dus v e r s n e l ­l ingen toelaten van 10 g. Neemt men bi j de s t a r t een totale ve rsne l l ing van O, 5 g aan, dan betekent d i t , dat aangezien dan bovendien de zwaar tekrachtsversne l l ing overwonnen moet worden, de aanvangs ve rsne l l ing 1, 5 g moet bedragen. H i e ru i t vo lgt dat de massaverhouding b i j bemande ru imtevaa r t moet b l i j v en beneden

j - g ^ , dus r ^ moet k l e ine r z i jn dan 6,65.

Aan de andere kant moet, om het aantal t rappen zo k l e i n moge l i jk te houden, de massaverhouding zo groot moge l i jk gekozen worden. U i t deze beide overwegingen is b i j de volgende berekeningen als massaverhouding r j i = 6, 5 gekozen. Rekent men moderne raket ten na, dan b l i j ken de waarden van r tussen 1, 38 en 9,16 te l iggen, zodat r j i = 6, 5 als verantwoord beschouwd kan worden. Eenvoudigheidshalve worden de massaverhoudingen i n de t rappen die dezelfde s tuw­stoffen gebruiken, g e l i j k gekozen. E r dient vervolgens een snelheidsplan gemaakt te worden, waarb i j i n aanmerking genomen moet worden, dat na het ve r la ten van de aantrekkingssfeer van de maan, de tangentiële snelheid ten opzichte van de aarde gereduceerd moet worden tot een waarde die lager is dan de c i r c u l a i r e snelheid van de maanbaan, om te bere iken dat de zwaartekracht van de aarde i n staat is om de raket weer to t de aarde te l a ­ten naderen, ( f ig. 3)

Om tn een c i r c u l a i r e baan bui ten de aardse dampkr ing te komen, moet wegens luehtweerstand O, 4 km/sec en wegens eindigheid van ve rsne l l ing 1,1 km/sec e x t r a bi j v ^m opgeteld worden. Daar het v e rmi jden van de Van A l l en gordels een route volgens de aardas ve re i s t , zou de ver l i espost tengevolge van eindige v e r sne l l i ng f e i t e l i j k nog g ro t e r geraajnd moeten worden.

172

Om vanuit de maanbaan op de maan te landen, moet de ontsnappingssnelheid van de maan ( = 2, 37 km/sec) afgeremd worden, en daarbi j wegens eindige v e r t r ag ing nog ex t ra af te r emmen snelheid door zwaartekracht van de maan opgeteld worden, welke post wordt getaxeerd op:

1,1 X ontsnappingssnelheid van de maan = 1,1 x 2,37 = 0,23 km/sec. ontsnappingssnelheid van aarde 11,19

Karak te r i s t i eke snelheid om vanuit aardopperv lak op maan te landen aanvangssnelheid vanuit aardopperv lak to t i n maanbaan v ^ j ^ = 11,14 km/sec

luehtweerstand 0,4 eindigheid v e r sne l l i ng t i jdens oplaten 1,1 ontsnappingssnelheid maan ' ' 2,37 eindigheid v e r t r a g ing voor landing op maan O, 23

Totaa l 15, 24 km/sec

Karak t e r i s t i eke snelheid voor t e rugkeer vanaf maanoppervlak tot dampkr ing aarde

De raket moet t en eerste de ontsnappingssnelheid van de maan opbrengen ( = 2, 37 km/sec) plus ve r l i e s wegens eindigheid van de ve rsne l l ing ( = O, 23 km/sec) . Aangenomen word t dat voor het reduceren van de tangentiële snelheid i n de maan­baan O, 75 km/sec v e r b r u i k t wordt , zodat de tangentiële snelheid dan gereduceerd is to t 1, 02 - O, 75 km/sec = O, 27 km/sec. Voor het v e r l a t en van de maanbaan is dus totaal nodig : 2, 37 + O, 23 + O, 75 km/sec = 3, 35 km/sec. Van de ka rak t e r i s t i eke snelheid is dan overgebleven: ( f ig. 4)

\l - 1,02^ + 0 ,27^ 'km/sec =11,10 km/sec

potentiële k inet ische energie

•

Fig.4. Diagram van snelheden na start vanaf Maan

Veronders te l t men, dat b i j t e rugkeer i n de dampkr ing de ideële snelheid 6, 75 km/sec mag bedragen (dit is een v r i j hoge waarde, die echter pas op zeeniveau als w e r k e ­l i j k e snelheid zou optreden als e r geen luehtweerstand was), dan is dus b i j het be­t reden van de dampkr ing nog een a f r emming nodig van 11,10 - 6, 75 = 4, 35 km/sec.

173

Men kan dus taxeren dat vanaf het maanoppervlak to t t e rugkeer i n de dampkr ing een karak te r i s t i eke snelheid nodig i s van

3, 35 + 4, 35 = 7,7 km/sec.

2C. Vergel i jkende berekeningen. a l ) Raket met conventionele stuwstoffen.

Neemt men i n aanmerk ing dat volgens tabe l 2 een stuwstofcombinatie met een specif ieke impuls van 317 sec een u i ts t romingssne lhe id van 3 ,11 km/sec. oplevert , en Mest men voor het onderhavige geval zuursto f + dymazine voor aandr i j v ing , met een specif ieke impu ls van 295 sec . , dan kan men h i e r van als u i t s t romingssne lhe id taxe ren :

c = 295 X 3 ,11 = 2, 89 km/sec, zodat elke t r a p een ideële snelheid oplevert van 317

v = c X 2, 303 log 6,5 = 5, 41 km/sec e

Voor het bere iken van 15, 24 km/sec z i jn dan nodig d r i e t rappen, waarb i j het ove r ­schot aan snelheid ofwel van stuwstoffen voor manoeuvreren gebru ik t kan worden.

a2) ind ien men de voorkeur geeft aan een oplegbare stuwstofcombinat ie , dan kan men roodrokend sa lpeterzuur + dymazine kiezen, met een specif ieke impuls van 285 sec. en b i j benader ing met een u i t s t romingssne lhe id van c' = 285 x 3 ,11 km/sec = 2, 79

317 km/sec . , waarmee pe r t r a p een snelheidstoename verkregen word t v ' = c ' X 2, 303 x l og 6,5 = 5, 23 km/sec. Ook nu kan men dus om 15, 24 km/sec aan karak te r i s t i eke snelheid te bere iken, met d r i e t rappen volstaan, waarb i j een k l e ine r overschot aan stuwstof (ideële snelheid) voor manoeuvreren ove rb l i j f t . Om vanuit de maan de aardoppervlakte te bere iken, waarvoor een karak te r i s t i eke snelheid van 7,7 km/sec v e r e i s t i s , moet men , daar één t r a p slechts 5 ,41 km/sec aan ideële snelheid kan opleveren, i n ieder geval twee t rappen toepassen, n . 1. de 4e en de 5^ t r a p . Maar het i s moge l i j k de 4® t r a p met vaste brandstof aan te d r i j v en , daar rege lbaarhe id b i j het v e r l a t en van de maan slechts een secundaire eis i s , en het afstoten van de 4^ t r a p na het ve r la ten van de maanbaan het voordee l heeft dat de af te r emmen massa v e r m i n d e r d word t . A l s vaste brandstof wo rd t gekozen NH^Cl 0^ + po lyv iny l ch lo r ide , welke combinat ie

een be t r ekke l i j k lage k a m e r d r u k heeft (120 a t m . ) , b i j een specif ieke impuls van 225 sec. De u i ts t romingssne lhe id h i e r van wordt geraamd op

c . = 225 X 3 .11 = 2,20 km/sec 317

Als massaverhouding word t aangenomen r ^ = 5, lager dan b i j v loe ibare stuwstoffen,

daar de d ruk hoger i s . Dus is b i j benader ing: 4^g = c_j X 2, 303 log 5 = 3, 55 km/sec. .

De v ierde t r ap word t nu afgestoten. Voor de v i j fde t r a p worden dezelfde massaverhouding resp . stuwstofcombinatie aan­genomen als b i j de derde t r a p , n . 1, r g = 6, 5 en roodrokend sa lpe terzuur + dymazine, zodat een ideële snelheid kan geproduceerd worden van 5, 23 km/sec, en van het restant karakte r i s t i eke snelheid è 11 ,1 km/sec overb l i j f t 11 , 1 - 5, 23 = 5, 87 km/sec op zeeniveau. B i j het betreden van de dampkr ing is nog potentiële energie aanwezig en is dus de werke l i jke snelheid l ^ e r . U i t het bovenstaande b l i j k t , dat als men s t a r t met een vol ledige raket , men b i j ge­b r u i k van conventionele stuwstoffen voor een bemande r e i s met landing op de maan een raket met 5 t rappen nodig heeft, hetgeen v r i j w e l p roh ib i t i e f i s , als men bedenkt dat de nuttige lastverhoudlng steeds g r o t e r is dan de massaverhouding, b l i jkens de formule : _ r (p - 1)

(P - r ) 174

b) als een i n p r inc ipe we l , doch b i j de huidige stand van de chemische techniek nog n ie t r ea l i see rbare moge l i jkhe id , word t nu het aantal t rappen berekend b i j het gebru ik van ozon + watersto f , weer met een massaverhouding r = 6, 5. De specif ieke impuls van O3 + H2 i s 420 sec . , t e r w i j l de verbrand ings temperatuur 2671°C bedraagt (zie tabe l 2). Ozon is tn concentrat ies boven 30% zeer onstabie l , en ontploft reeds als het met min i eme sporen organische stof i n a a n r a k i t ^ word t gebracht IZ29I1. Voor zover re bekend, kan zu ive r ozon nog n ie t ges tab i l i seerd worden. De u i t s t romingssne lhe id is b i j benader ing:

c = 420 X 3 ,11 km/sec = 4,12 km/sec. 317

De ideële snelheid pe r t r a p na het doofpunt i s :

V = c x 2, 303 log 6,5 = 7 ,71 km/sec, 6

Volgens het snelheidsplan was voor landing op de maan een ka rak t e r i s t i eke snelheid nodig van 15, 24 km/sec + reserve voor manoeuvreren, en dus is een tweet rapsraket met ozon + waters to f voor d i t doel toere ikend. Voor t e rugkeer t o t aarde (zeeniveau) was 7, 7 km/sec nodig, waarvoor dus één t r ap reeds voldoende i s . Een d r i e t r aps rake t zou dus voldoende z i jn voor een bemande r e i s naar het maan­opperv lak en t e rug , m i t s men e r i n zou slagen zu iver ozon te s tab i l i s e ren , of een s t a ­bie le stuwstofcombinatie te v inden met een impuls die minstens ge l i j k is aan die van ozon en waters to f (420 sec), en m i t s e r een geschikte landtt^smethode gevonden i s .

3. N I E T - C H E M I S C H E M I D D E L E N V O O R H E T B E R E I K E N V A N E E N H O G E S P E C I F I E K E I M P U L S .

3a. H ier toe i s t i jdens het Ruimtevaart -Congres te Ams t e rdam door P r o f Ackere t een voors t e l gedaan 1Z30I ] . D i t behelst het gebruüc van één of meer ke rnreac to ren , en we l door de stuwstof onder hoge d ruk i n een ke rnreac to r te v e rh i t t en , dan een turbogene­r a t o r te laten aandr i jven, weer een ke rnreac to r en een turbogenerator die met de v o ­r ige tn cascade staat te laten passeren, vervolgens de stuwstof aan de rake tmoto r toe te voeren en daar in te laten ui tzet ten, t e r w i j l de door de generator geproduceerde e lektr ische energie tn de v o r m van een vlamboog aan het gas üi de rake tmoto r word t toegevoerd. Ofschoon di t schema voor h e l i u m bedoeld i s , (er zou theore t i sch een u i t t reesne lhe id van 6, 49 km/sec mee te bere iken z i jn ) , zou ook water ia d i t systeem als aandr i j f s to f b ru ikbaa r z i j n , hetgeen betekent dat men met een compacte en eenvoudige opslag­in r i ch t i ng kan volstaan. Een ander voordee l is dat a l le energ ie-omzett ingen, behalve u i t e r a a r d die van de v lamboog, b i j middelbare t empera turen kunnen plaats v inden. Een bezwaar voor bemande ru imtevaa r t i s echter, dat een r eac to r k e r ns t r a l i n g p r o ­duceert en dus afgeschermd moet worden, waardoor de gewichtsbesparing m inde r effectief i s . Een ander bezwaar i s , dat de stof die de energie l e ve r t , en evenmin z i jn omzett ingsproducten dezelfde z i jn als de stuwstof, want h i e rdoor is e r een i n r i c h t i n g nodig om de energie op de stuwstof over te dragen.

3b. Men moet dus, om kernenerg ie te kunnen gebruiken, stoffen kiezen, die k e r n ­react ies vertonen zonder rad io-act ieve s t r a l i n g te produceren. Stoffen die aan deze eis voldoen z i j n de isotopische verbtndtngen:

gLi'^^H-'- en gL i^ ; D^

Deze vertonen de volgende fus i e - r eac t i es :

7 1 4 4 A) g L i ^H ?^He + + 17, 3 MeV, waartoe een Inleidende energie nodig is

van slechts 0 , 1 MeV.

175

6 2 4 4 B) g L i ^gHe + 2 ^ 6 + 2 2 , 4 MeV B i j deze stof is evenwel een nevenreact ie

denkbaar, die we l neutronen l eve r t , n . 1. j^D^ + ^D? ?^He^ + + 3, 5 MeV.

Deze fus ie - reac t i e kan inge lu id worden door radio-act ieve deeltjes emit terende elementen als „ „ „ „ „ _ oqo

^233^ U^35, Pu239, - : ... ,

welke slechts i n ondergeschikte hoeveelheden nodig z i jn I I I13 IL De voordelen die het gebru ik van bovengenoemde isotopische verb indingen l i t h i u m ­hydr ide of l i t h i u m deuteride bezit z i jn de volgende:

a) grote energie-opbrengst b i j kernreac t i es b) chemische s tab i l i t e i t b i j kamer t empera tuur , atmosfer ische d ruk of ve rge l i j kbare

omstandigheden c) geen noodzaak van cryogene opslag of hogedrukvaten ; d) n ie t c o r r o s i e f voor de meeste cons t ruc t i e -meta l en e) de react ie produceer t geen onstabiele deeltjes f ) het voor de aandr i j v ing nodige p lasma word t door de react ie ze l f opgeleverd g) het p lasma heeft een laag mo lecu la i rgewicht .

L i th iumhydr ide is b i j kamer t empera tuur een vaste stof, met s oo r t e l i j k gewicht = O, 82, die b i j 680°C. sme l t zonder te ontl^pden. Z i j n sme l twarmte is ongewoon h o o g C ö O , n . 1. 2800 kwsec/kg = 668, 8^kcal/kg. Deze stof moet afgesloten van lucht , en droog bewaard worden, daar zuursto f , koo lzuur en water h i e rmee reageren, b. v .

L i H + H g O - ^ L i O H + Hg

Het gebru ik van het door het l i t h iumhydr i d e geleverde he l iump lasma voor aandr i j v ing , s te l t echter prob lemen, daar de t empera tuur boven 1 m i l l i o e n graden l i g t . A) A l l e r e e r s t is nodig dat het p lasma niet met de mo to r tn aanraking i s . Een oplossing h i e r v oo r kan gevonden worden als aan twee voorwaarden voldaan i s :

I . een focusserend magnet isch ve ld n. e l ek t r i sche s t r o om tn het p lasma

Zoals bekend is het reeds moge l i j k een rake tmoto r te bouwen waarvan het p lasma een t empera tuur van 110. 000° heeft, n . 1. de P inch P lasma moto r IZ32ZI. B) Voorts moet de k rach t van het p lasma op de mo to r overgebracht worden, hoewel e r geen materiële aanraking tussen p lasma en motor mag bestaan. D i t is moge l i j k met e lektrodynamische krachten , met behulp van

L een divergent magnet isch w isse l ve ld n. h i e rdoor i n het p lasma veroorzaakte w i s s e l s t r oom

Het is evenwel nog niet bekend, beide prob lemen tege l i jk op te lossen, en daarmee is het rechts t reeks aanwenden van kernenerg ie i n magnetogasdynamische machtnes v oo r ­lop ig eveneens een onopgelost vraagstuk. We l bestaan e r magnetohydrodynamische p lasma-moto ren ; h i e r i n is echter het p lasma i n aanraking met de mo to r . Ook bestaan e r p l asma-moto r en w a a r i n het pinch-ef fect wordt gebru ik t ; de energie word t h i e r i n echter op het p lasma overgebracht.

4, U i t het bovenstaande b l i j k t we l de behoefte aan s terke magnetische velden, die z i ch over grote entre fers s lu i t en . Sinds 1954 z i j n nu suprageleidende ma t e r i a l en bekend, waarvan de grenstemperatuur en de k r i t i s c h e magnetische ve lds terkte hoog l ^ g e n . Deze stoffen z i jn : IZ30Z l

176

M e r m e t a l l i s c h e v e r b i n d i i ^ Ve ldsterkte b i j O K. grenstemperatuur i n graden ( in kilogauss) K e i v i n

m e e r dan 350 14,4

183 18,0

156 16, 8

Een - n iet onoverkomel i jk - bezwaar van deze mate r i a l en is hun broshe id . Ga l l ium, Ga, komt chemisch gebonden als b i jmengse l voor i n zinkblende, germaniet en het a lum in ium ;erts bauxiet . Ook van belang z i j n p le tbare suprageleidende a l l iages :

Ehenium komt chemisch gebonden als b i jmengse l voor u i molybdeniet (b. v . tn Bol iden, Zweden). Technet ium is een afbraakproduct van rad io -ac t i e f m a t e r i a a l , en is to t dusver re nog niet i n de natuur aangetroffen.

Een ander gebru ik van sterke m ^ n e t i s c h e velden wo rd t aangeroerd b i j punt 7.

5. TERUGKEER. Reeds was als voorwaarde voor de bemande ru imtevaa r t de t e rugkeer üi de atmosfeer v e r m e l d . De eerste vere is te i s , dat de kinet ische energie voor het grootst mogel i jke deel aan de lucht word t afgegeven. D i t is te bere iken, door de capsule met een brede, stompe neus u i t te voeren. B i j t e rugkeer tn de atmosfeer ontstaat e r een schokgolf op enkele cent imeters van het neus-opperv lak, en tussen scho l^o l f en neus kunnen t empera turen van 5.000° a 10.000° Cels ius optreden. 1Z33Z1. 99% van de totale k i ­netische energie kan zodoende gediss ipeerd worden IZ36Z1. De snelheid, en dus ook de daalsnelheid, moet om overmat ige v e rh i t t i ng te voo rko ­men, beneden een zeker m a x i m u m gehouden worden, dat afhankel i jk i s van de d i ch t ­heid van de lucht , en dus ook van de hoogte. De daalsnelheid moet anderzi jds zodanig z i j n , dat de capsule het gebogen aardopper­v lak b l i j f t naderen, en moet dus boven een m i n i m u m l iggen dat ook weer van de hoogte afhankel i jk i s . E r is dus een c o r r i d o r van toelaatbare snelheden [136 Z i . Men kan een capsule u i tvoeren, zodanig dat er a l of geen aërodynamische l i f t on t ­staat. U i t een oogpunt van bescherming tegen v e rh i t t i ng moet men volgens bereken in ­gen aan een n ie t - l t f tende capsule de voorkeur g e v en l I I 353 . Een gunstige b i jkomst ighe id i s , dat e r t i j d nodig is voordat de wa rmte s t r om ing s ta -t i onna i r is geworden. Is aan deze voorwaarden voor te rugkeer met m a x i m u m warmte-a fg i f t e voldaan, dan kan men de overgebleven 1% van de k inet ische energie met een combinat ie van de volgende methoden opvangen: I . De construct ie met een dragende hu id van hittebestendig ma t e r i aa l . H i e r voo r is een stof nodig met een hoog smeltpunt , die, zo a l aantastbaar door lucht , verbindingen met een hoog smel tpunt geeft. Tan ta l ium (Ta) of be ter N iob ium (Nb) voldoen h ie raan, en ware de p r i j s geen beletse l , ook sommige p la t ina-meta len . N iob ium is b ru ikbaa r tot 1370°C. 36 . D i t pr inc ipe is op z ichzel f we in ig effectief, n. Mechanisch gekoelde construct ie a) sweat cool ing: het te koelen oppervlak is daarbi j doorzeefd met gaatjes, waardoor

een koelv loe isto f naar bui ten geperst wordt , en dan verdampt . H i e rvoor is water b ru ikbaa r ( in rake tmotoren met v loe ibare brandstof wordt deze v loe is to f ze l f ge­b ru ik t )

A l l iage Bere ikbare ve ldsterkte k-Gauss

o m s l ^ e m p e r a t u u r OK 16,0 Molybdeen

Molybdeen N iob ium

Technet ium Rhenium Z i r k o n i u m

15 80 > 1 , 5

177

b) met c i r cu le rende koelv loeistof : i n d i t geval is e r een rad ia to r nodig, hetgeen ex t ra massa met z i ch meebrengt.

n i . Geheel of gedeel te l i jk met k e r am i s ch ma t e r i aa l bedekte cons t ruc t i e . H i e rb i j t r eden verschi l lende effecten op, waarvan, a l naar de aard van de stof, één overweegt. Deze effecten z i j n : koel ing door s t r a l i n g , door gele iding, door warmte-opname, door endotherme react ies , en voora l door ablat ie, onder welke laatste methode vers taan word t : het opnemen van wa rmte i n ma te r i aa l zodat het sme l t of verdampt en dan word t meeges leurd i n de a t ­mosfeer. Aan al le mate r i a l en wo rd t de eis gesteld, dat ze bestand z i jn tegen thermische schokken. a) als mate r i a l en , waarb i j warmte -a fvoer overwegend door s t r a l i n g plaats v indt , z i jn

stoffen b ru ikbaar , die een zeer hoog kookpunt en f en laag warmtege le id ingsvermogen bez i t ten, en die, zo a l aantastbaar door de atmosfeer, verbindingen met een hoog smeltpunt geven. Rokide-Z , een ma te r i aa l op basis van ZrOg , is h i e r van een voorbee ld . CZIZH. Ook

kan gebru ik t worden N i - Z r - o x y d e , hetwelk t empera turen van 2000° F. uithoudt. Deze laatste stof is een der ce rmets , d. w. z. een verb ind ing van ke ram i s ch ma t e r i aa l met metaa l . Zu iver Z r 0 2 i s als vuurvaste stof niet b ru ikbaar , door z i jn onregelmatige the rmische u i t ze t t ing . D i t komt door: 1) anisotrope k r i s t a l v o r m e n (ui tzet t ing i n verschi l l ende r i cht ingen verschi l l end) 2) o m k r i s t a l l i s a t i e boven 1000° C. met aanzienl i jke vo lumeverander ing . Sintert men daarentegen ZrOg met meer dan 1 gewichts% CaO, of beter : smel t men ZrOg met ce r ium-oxyde , of t i taniummonoxyde, of 3 - 5 gewichts% MgO, of het beste met 3 - 5% CaO, dan is de k r i s t a l v o r m steeds r egu la i r en t reedt geen omkr i s t a l l i s a t i e op, zodat het z i rkon ium-oxyde dan gestab i ­l i s e e r d i s ; e r t reedt nu en ander vraagstuk op, n . 1. smel tpuntsver lag ing , v oo ra l b i j het toevoegen van MgO. Het beste s tab i l i sa t i emidde l is wel CaO. Opmerk ing : Sinteren met 1 - 5 % BeO voorkomt het o m k r i s t a l l i s e r e n niet . [Z39, 34, 50ZI Ook het i n Z i r k o n i u m - m i n e r a l e n voorkomende hafn ium lever t het voor bescherming tegen h i t t e b ru ikba r e hafi i iumdioxyde op. H i e r volgen enige getallen-gegevens over ZrO„ :

Smeltpunt 2677° C. Kookpunt 4300° C. Soortgel i jke wa rmte bi j 600° C. = 0,137 ca l

gram° C. (er worden verschi l lende waarden opgegeven)

Warmtege le id ingsvermogen b i j 2400*^ F = 5,08 B. T . U. (sq. ft) (hr) (OF/in)

Volgens Cl 3 7 ^ is deze eenheid als volgt om te rekenen: 10 B . T . U . in , „ ^ kca l

- ö = 1,204 ft h deg. F m h deg. C

1 B . T . U. = O, 2521 kca l ; 1 Ib = O, 4536 kg Eigenaardig is het gedrag van S i 0 2 ( s i l i c a , kwar t s , of c r i s toba l i e t ) Ofschoon de

sme l t t empera tuur " s l e ch t s " 1715° C. bedraagt-, is de sme l t zelfs b i j 4. OOOOK de r ­mate v iskeus, dat t raaghe idskrachten van een kwar t s s t r oom, door uitwendige k r a c h ­ten veroorzaakt , te verwaar lozen z i jn [Z40Z ] . Een kwar t s s ch i l d v e r l i e s t slechts 2, 7% van z i j n oorspronke l i jke gewicht door ablat ie . D i t b lokkeer t evenwel 16, 9 percent van z i jn aërodynamische v e rh i t t i ng , waarvan 7 1 % teruggest raa ld word t i n de atmosfeer .

178

Enige getallengegevens over k w a r t s : Smeltpunt 1715°C. ^ Kookpunt: geen opgave i n geraadpleegde l i t e r a t u u r , m a a r boven 4.623 K. Warmtege le id ingsvermogen b i j 2370°F : 13, 3 B. T . U.

(sq.ft ) (hr) (OF/m)

Gemiddelde soor te l i jke wa rmte (20 - 1. 000°C.) = O, 253

b) als ma te r i a l en met inwendige afvoer door koel ing z i jn b ru ikbaa r : stoffen met hoog smeltpunt , hoog kookpunt en hoog warmtege le id ingsvermogen, die, zo a l aantastbaar door de atmosfeer, producten met een hoog smeltpunt geven. Zo 'n ma t e r i a a l is b i j voorbeeld: bery l l iumoxyde , B e O C 3 8 ^ Smeltpunt 2550 G. mo l a i r e smeltenthalpie 7 1 , l k J / m o l Kookpunt 41200C. [ I 4 1 I I soor te l i jke wa rmte 0.299 ca l b i j 100°C.

g r a m °C 0.497 ca l b i j 900°C.

g r a m °C

warmtege le id ingsvermogen b i j 2190°F. = 104,0 B. T . U. (sq. ft) (hr) (O F/in)

(meer dan zeven maal zo hoog als van SiO„, meer dan tw in t i g maa l zo hoog als van Z r Og) B i j gewone t empera tuur heeft BeO een warmtege le id ingsvermogen, dat d r i e maa l zo hoog is als dat van staa l .

c) als ma te r i a l en voor koe l ing door warmte-opname z i jn b ru ikbaar : vaste stoffen met hoog smeltpunt en hoge soor te l i jke warmte . BeO voldoet h i e raan , en leent z i ch dus voor de heat -s ink-methode . Graf ie t heeft ook een hoge heat -s ink waarde, n . 1. 4100 B. T . U. , of

4100 X 0 ,2521 = 2278 kca l . 0,4536 kg

soor te l i jke w a r m t e gemiddeld O, 34 z i jn sub l imat i e - t empera tuur l i g t boven 3700 C. warmtege le id ingsvermogen b i j 2400°F. = 500 B. T . U. (zeer hoog)

(sq.ft ) (hr)(OF/in)

Een nadeel van gra f i e t is het ontstaan van het gasvormige CO^als het op hoge t empe­r a t u u r met de aardse atmosfeer i n aanrakiAg komt .

d) koe l ing kan ook nog op andere wi jze teweeggebracht worden, n . 1. door endotherme react ies . Mate r ia l en , waarvan de we rk ing h ierop (naast andere effecten) berust , z i j n o. a. kunststoffen die met vezels v e r s t e rk t z i j n ; b i j voorkeur worden de vezels i n een r i c h ­t l i j aangebracht, die een hoek maakt met het door de gass t room bespeelde opper­v lak 1Z43Z1. (End-gra in construct ion) A l s kunststof fen gebruikt men nylon of harsen op phenolbasis, t e r w i j l voor vezels als ma t e r i aa l wordt gebruikt g las, of ook r e f r a s i l (96 è, 99 % SiOg). Een van deze veze l - ve rs te rk te kunststof fen wordt verhandeld als as t ro l i e t . De vezels oefenen een beschermende we rk ing u i t op de meer naar binnen gelegen de­l en , welke berus t op de taa iv loe ibaarhe id i n gesmolten toestand, die b i j I l I a t e r sprake kwam, en die t en gevolge heeft dat de sme l t z i ch slechts langzaam door de gass t room laat mees leuren. Dank z i j deze beschuttende werk ing komt het voordee l van de endo­therme react ies tot z i jn recht , n . 1, o n t l e d i i j van het kunsthars , en v o r m i n g van SiC,

179

s i l i c iumcarb ide , u i t het ontlede kunsthars en de gesmolten vezels. De w a r m t e - a b s o r -berende we rk ing van het SiC word t nog bevorderd door een v r i j hoog warmtege le id ings­vermogen, dat b i j 2400°F. bedraagt: 48, 5 B. T . U.

( sq . f t ) (hr ) (OF/in )

S i l i c iumcarb ide begint b i j 2250°C. en hoger te ontleden, en b i j 2700°C. is de ontleding vo l l ed ig . H i e rb i j ontstaan s i l i c i u m - d a m p , die afgevoerd wordt , en gra f i e t , waarvan de hoge heat -s ink-waarde a l b i j EIc) t e r sprake kwam. B i j t empera turen boven 3700°C. gaat ook gra f i e t in damp over, zodat dan i n plaats van de hea t -s ink waarde van 4100 B. T . U. de ablat ie-waarde van

Ib

10.000 B . T . U . = 5.556 kca l gaat t r eden . Ib kg

De we rk ing van as t ro l i e t berust dus, ge l i j k a l t e r sprake kwam, gedeel te l i jk ook op het mees leuren van dampvormige producten, die door ontleding ontstaan (ontleed kunsthars , door ontleding van s i l i c i u m - c a r b i d e gevormde s i l i c iumdamp en sub l ime ­rende gra f i e t ) , hetgeen boven als ablatie w e r d aangeduid, en hetgeen onder beschut­t ing van de gesmolten glasvezels kan plaats v inden. Eén bezwaar hebben bovenbedoel­de dampvormige producten echter gemeen, en dat is hun oxydeerbaarheid, ook a l neemt de a f f in i te i t to t zuursto f b i j de i n geval van r e - e n t r y optredende t empera turen merkbaar af.

e) A lvorens mate r i a l en te noemen, die z i ch voor de ablatiemethode (het opnemen van w a r m t e i n ma t e r i aa l , zodat het sme l t of verdampt en dan wordt meegesleurd i n de atmosfeer) lenen, z i j v e rme ld dat d i t een van de meest effectieve methoden is om met be t r ekke l i j k ger ing gewicht een zekere mate van t empera tuurrege l ing te bere iken. De mate van smel ten of verdampen regelt z i ch h i e rb i j automat isch naar gelang van de warmtetoevoer aan het l i chaam. De effectieve werk ing van ablatie word t nog v e r s t e r k t , doordat de dampen en de ont le ­dingsproducten de w a r m t e s t r o m i n g naar het l i chaam b lokkeren . Het is voo rname l i j k dank zi j de ablatiemethode, dat bescherming kan verkregen w o r ­den tegen de b i j t e rugkeer optredende t empera turen van 5. 000 k 10. OOO^C. De eisen, die aan de h i e r voo r te gebruiken mate r i a l en gesteld moeten worden, z i j n O. a . : 1) bestendigheid tegen thermische schokken, hoge dynamische en stat ische be las ­

t ingen. 2) v o rmve rande r ing door mate r iaa l -a f voer mag geen aërodynamisch ongunstige

eigenschappen tengevolge hebben. 3) chemische onaantastbaarheid door de atmosfeer . 4) laag warmtege le id ingsvermogen, hoge soor te l i jke w a r m t e , hoge ve rdampings -

wa rmte , midde lmat ige sub l ima t i e - of kooktemperatuur , k l e i n v e r s c h i l tussen s m e l t - en kooktemperatuur .

Een ma t e r i aa l dat deze eisen het meest nabi jkomt , is een afgekoelde sme l t van MgO, dat oo rspronke l i j k voor geheel andere doeleinden is ontwikke ld onder de naam magnor ie t tZ44Zl . In de natuur komt MgO voor als het m i n e r a a l pe r ik l aas . Een be ­zwaar van magnesia is z i jn grote uitzeftingscoëfficiëntC49l3; deze is ongeveer ge­l i j k aan die van i j z e r | Z 5 7 I ] ; door omsmel ten is evenwel een ke ram i sch ma t e r i aa l ve rkregen , welks grote uitzettiijscoëfficiënt geen overwegende bezwaren oplevert . De eigenschappen z i jn de volgende: smeltpunt 2800°C ± 130C. kookpunt 2850°C , v l ak boven smeltpunt gemiddelde soor te l i jke wa rmte tussen 30° en 1300°C = < O, 287 ca l

g r a m

warmtege le id ingsvermogen b i j 2400°F = 20,0 B. T . U . (sq.ft ) (hr. ) (°F/in)

180

f ) Te f lon. Ofschoon i n het huidige s tad ium van de bemande ru imtevaa r t nog niet b ru ikbaar als ab la t i e -mate r i aa l , is het n iet ui tgesloten, dat het d i t we l word t , wanneer men er i n slaagt een betere aandr i j v ing dan de the rmische methode te ontwikkelen, en men zo­doende de snelheid b i j t e rugkeer i n de atmosfeer veel meer zal kunnen a f remmen dan thans u i tvoerbaar i s . Tef lon is een organische f luorverb ind ing , en we l een p o l y m e r i -sat ieproduct van te t ra f luoro -e thy leen , C2F4( i :45Z l ,

Beide stoffen z i jn onbrandbaar; te f lon word t al leen aangetast door f l uo r en c h l o o r t r i -f luor ide b i j hoge d r u k en t empera tuur , en v e rde r door gesmolten a lka l imeta len . A ls te f lon boven 350 i n de lucht word t v e rh i t , verkoo l t het n ie t , ve rbrandt het evenmin, maar ontleedt het to t damp van het monomeer C 2 F 4 . Deze depo lymer isat ie hangt, m i t s niet i n een gesloten vat , al leen van de t empera tuur af, en niet van de tef lonlaag [346Z[. Doordat de ontledingssnelheid s t e rk met de t empera tuur toeneemt, komt de t em p e ra ­t u u r n iet boven 600°C u i t , hetgeen voor bemande ru imtevaa r t ongetwij fe ld van belang zal worden. Tef lon kan tot 600°C. 180 kca l en b i j ontleding bovendien 370 kca l

kg ]sg absorbereren, dus samen 550 kca l . Het door ontleding ontstane gas t r anspo r t e e r t

kg bovendien een aanzienl i jke hoeveelheid w a r m t e mee, en draagt daardoor t o t koe l ing b i j .

g) De mate r i a l en , die b i j het h i t t e sch i ld gebru ik t worden voor bescherming tegen hoge t empera turen i n de schokgolf moeten n a t u u r l i j k op een construct ie aangebracht worden, en het is moge l i jk , het metaa l van deze construct ie zo te kiezen, dat het een b i jdrage l eve r t volgens de heat -s ink-methode . Een zodanig metaa l is b e r y l l i u m , dank z i j z i jn voor een metaa l u i t z onde r l i j k hoge soor te l i jke wa rmte . B i j 100°C. bedraagt deze O, 277 ca l , en b i j hogere t empera turen loopt deze op

g r a m tot 0,524 cal .

g r a m °C Ondanks z i jn be t r ekke l i j k " l age " smeltpunt van 1284 C. kan b e r y l l i u m daardoor veel wa rmte opnemen, t e r w i j l het bovendien zoals bovenvermeld b i j oxydatie een product met hoge sme l t t empera tuur geeft. Met z6ne-smel t ing legt b e r y l l i u m z i jn b roshe id af en wordt p letbaar . Tegenover s taa l heeft b e r y l l i u m het voordee l dat de verhouding e las t ic i te i tsmodulus b i j b e r y l l i u m 6, 7 x die van staal i s . s oo r t e l i j k gewicht

B i j l ^ e r e t empera turen kan men hea t - s ink bovendien accentueren, door gebru ik te maken van water , dat ook t e r sprake kwam b i j sweat-cool ing. Een bezwaar tegen b e r y l l i u m b i j bemande ru imt e vaa r t is z i jn ve rg i f t i ghe id , doch e r staan, zoals beneden uiteengezet zal worden, nuc lea i re eigenschappen tegenover.

6. C O N S T R U C T I E M A T E R I A L E N .

In het bovenstaande was b e r y l l i u m reeds als cons t ruc t i emate r iaa l genoemd. Voor ge­deelten van een ru imtesch ip w a a r i n men lagere t empera tuurmax ima mag verwachten, past men n a t u u r l i j k n ie t -g i f t i ge ma t e r i a l en toe, als kunststof fen en metaa l - l eger ingen,

n . 1. t i taanleger ingen voor t empera turen to t 550°C. magnesiumleger ingen " " " 350°C. a lumin iumleger ingen " " " 250°C.

B . v . T i - 5 A 1 - 2 , 5Sn, reeds toegepast i n s t raa lp i jp van s t r aa lmo to r ; d i t a l l iage heeft ook een gimstige combinat ie van s terkte en weerstand tegen brosse breuk, zowel b i j p laa t - als l a s v e r b i n -dingen b i j lage t empera turen , afdalende tot die van v loe ibare waters to f I I 5 8 Z ] .

T i - 6A1 - 4 V, zowel b i j hoge als b i j lage t empera turen k ru ipvas t en t aa i . Toevoegingen van T i en A l aan Inconel X (70% N i , 20%Cr) maken deze l eger ing

hardhaar .

181

Voor de hu id van raketten is reeds toegepast: Mg-3 , 25 Th -O, 75 Z r , t e r w i j l voor spanten en v e r s t i j v e r s gebru ik gemaakt is van: A l - 1 , 00 Mg - O, 60 Si - O, 25 Cu - O, 25 C r

Indien rekening gehouden moet worden met hogere t empera turen dan de voor l aa t s t ­genoemde leger ing toelaatbare, dan leent z i ch meer de volgende l eger ing :

A l - 6Cu - O, 3 M n - 0 , 1 V - 0,15 Z r Magnesiumleger ingen met Z r en Zeldzame Aarden ( ce r ium, lanthanium, neodymium, praeodymium, enz) bez i t ten een be t r ekke l i j k lage s te rk te , maar goede k r u i p - e i g e n -schappen, en daarbi j een laag soo r t e l i j k gewicht. B i j motor -onderde len worden b i j voorbeeld toegepast: M g - 4 , O ZA - O, 6 Z r Mg -O, 25 Th - O, 75 Z r

Graf ie t . D i t ma t e r i a a l kan daar gebruikt worden, waar hoge t empera turen , maar geen oxyde-rende omstandigheden heersen; het heeft de merkwaard ige eigenschap dat to t 2500°C. de s terkte met stijgende t empera tuur toeneemt. Het wordt toegepast i n de kee l van rake tmotoren .

Een t a m e l i j k l i ch t cons t ruc t i emate r iaa l is een tantaa i -bery l l i de , Ta2Be i7 , een i n t e r -meta l l i sche v e r b l n d i n g n 5 8 , 59, 60Z l .

De breuksterk te h i e r van i s b i j 20°C. 21 k p / m m ^ en loopt ( verge l i jk graf iet ) b i j temperatuurtoename o

to t 1260OC. op to t 54, Skp/mmg en bedraagt b i j 1510°C. nog 2 4 , 5 l q ) / m m

De verhouding breuks te rk te is b i j 20°C 4,15 k p m m " ^ soo r t e l i j k gewicht g cm 'S

dus het s oo r t e l i j k gewicht b i j 20°C i s 21 = 5,06 4,15 cm3

breuks te rk te b i j 1260°C. = 10, 8 k p m m ' ^ soo r t e l i j k gewicht — — ^ g c m - 3

b i j 1510°C. = 4, 85

Het m a t e r i a a l heeft uitstekende weerstand tegen thermische schokken, tegen mecha­nische spanning; z i jn warmtege le ldbaarhe id , u i tgedrukt i n B. T . U.

(sq . f t ) ( f t )hrOF v a r i e e r t van 16,8 b i j 80° t o t 859°F.

to t 18,8 b i j 2 3 2 7 O F .

Omrekening : 10 B . T . U. = 14,8816 kca l n37Z l f t h deg. F m h degC

Het smel tpunt is t a m e l i j k hoog, n . 1. 1980°C. De oxydat ie-weerstand is goed. Bovendien heeft Ta2Be i7 geen l age - t empera tuurs - ins tab i l i t e i t .

Door deze laatste eigenschap steekt tantaa lbery l l ide gunst ig af tegen enkele andere be ry l l i den , die wèl thermische ins tab i l i t e i t vertonen, n . 1. die b i j een bepaalde over -gangstemperatuur des integreren of ve rpu lveren , door o m k r i s t a l l i s a t i e i n anisotrope k r i s t a l s ys t emen , hetgeen o. a. inhoudt dat de uitzettingscoëfficiënten i n verschi l l ende r i ch t ingen ve r sch i l l end worden. Een bezwaar tegen be r y l l i d en i n het algemeen i s , dat ze v e r g i f t i g z i j n .

182

Voor construct ie-doele inden minstens even be langr i jk als metalen, z i jn de kunststof ­fen, b . v . asbest-phenolhars (gebruikt i n het l i chaam van raketten) . A l s men de t r e k ­vastheid van ma t e r i a a l in combinat ie met z i jn soo r t e l i j k gewicht beoordeelt naar de breeklengte, d. i . de maximumlengte die een draad van dat ma t e r i aa l , aan een vast punt opgehangen zi jnde, kan hebben, zonder door z i jn eigen gewicht te breken, dan laat met glasvezel v e r s t e r k t po lyesterhars (breeklengte 32 km) een leger ing als r o es t v r i j s taal (breeklengte 13, 5 km) v e r r e achter z i ch . M y l a r , een po lyes te r - fo l i e , is door wa rmte hardbare k u n s t s t o f [ r 4 3 I I m e t t h e r m o ­plast ische eigenschappen en een zeer hoge t rekvasthe id , die b i j kamer tempera tuur 1400 1^ bedraagt. M y l a r word t gemaakt In dunne foe l ie .

cm2-Voor drukvaten leent z ich epoxyhars, omwonden met glasvezel , en bedekt met een dunne laag rubberCr47Z[ . Een bezwaar van epoxyharsen is hun gi f t igheidIZ48ZL. Een algemeen bezwaar van v r i j w e l a l le organische stoffen i s , dat z i j , met v loe ibare zuursto f tn aanraking komende, de neig ing hebben om b i j een slag of een stoot te exploderen. Evenwel, kunststof fen op f luorbas is hebben di t nadeel niet |Z43Z[. Een d i e r stoffen is te f lon, dat b i j ablatie reeds t e r sprake kwam ( 5 f ) , andere kuns t ­stoffen op f luorbas is z i jn K e l - F en Tef lon 100-X. Het is daarom aanbevelenswaardig de binnenwand van voor zuursto f bestemde drukvaten u i t te f lon te vervaard igen.

7.- B E S C H E R M I N G T E G E N K O S M I S C H E S T R A L I N G + .

Een effectief m idde l i s , de methode om langs de aardas tegen de zwaartekracht in op te st i jgen, en zodoende de Van-AUen-gordels zoveel moge l i jk te v e rmi jden . Afdoende is d i t m idde l n iet , daar ook bui ten die gordels ioniserende s t r a l i n g heerst . Verder za l , daar b i j deze methode geen gebru ik gemaakt wordt van de centr i fugaalkracht als midde l om de zwaartekracht geheel of gedeelte l i jk te compenseren, het v e r b r u i k van stuwstoffen g r o t e r z i jn dan b i j de methode om zo spoedig moge l i jk een c i r c u l a i r e baan te bere iken. Ook terugkeer in de atmosfeer v e r e i s t bi jzondere t ra jec ten . A l s ex t ra midde len voor bescherming tegen s t r a l i ng kan men van kemchemische react ies , eventueel ook kernphysische react ies , en voor zover het bewegende ge la­den deeltjes betre f t , bovendien van een magnet isch ve ld voor afbuiging gebru ik m a ­ken (cyc lotron-ef fect ) . D i t laatste idee is geopperd t i jdens het ru imtevaar tcongres te Ams t e rdam (1958). H i e rvoor is het nodig, een magnet isch ve ld op te wekken, welks k rach t l i j nen althans gedeelte l i jk bui ten het ru imtesch ip lopen. De b i j de p l a sma­motoren besproken supra-geleidende mate r i a l en bieden de mogeli jklaeid een s t e rk magnet isch ve ld op te wekken. De suprageleidende mate r i a l en hebben bovendien in die toestand een perfect d ia-magnet isme, zodat het moge l i jk i s , een magnet isch ve ld geheel af te schermen binnen de windingen die het veroorzaken (magnetisohe f les ) , en zodoende ook de k rach t l i jnen die binnen het ru imtesch ip lopen te kana l iseren. Met het oog op de kemchemische methoden van bescherming tegen s t r a l i n g wordt deze globaal als volgt ingedeeld: a) stabiele deeltjes

a l ) e l ek t r i s ch neut raa l : waters to f - , h e l i u m - , aan andere molekulen a2) e l ek t r i s ch geladen: e lektronen, protonen, alphadeeltjes

b) onstabiele deeltjes b l ) e l ek t r i s ch neutraa l , met rus tmassa : neutronen, ^ - m e s o n e n b2) e l ek t r i s ch neutraa l , zonder rustmassa , met overwegend go l fkarakter :

gamma-s t ra l en b3) e l ek t r i s ch geladen ; 7^;-mesonen

a. De stabiele deeltjes geven op z ichzel f de k le inste bezwaren: men kan ze, voor zo­ver de snelheid niet te groot i s , op een sche rm opvangen, b i j voorkeur van metaa l , met het oog op hun eventuele lading, in we lk geval men ze ook kan afbuigen met een magnetisch ve ld zoals besproken.

183

Komen ze echter met r e la t i v i s t i sche snelheden tn bots ing tegen het ru imtesch ip , dan kuimen onstabiele deeltjes secundair ontstaan,

b) De bescherming tegen p r i m a i r e en/of secundaire onstabiele deelt jes, voor zDver ze n iet met een magnet isch ve ld afgebogen z i jn , berust op het i n één of meer t rappen omzetten tot neutronen, welke alsdan geabsorbeerd kunnen worden, zonder dat e r s t r a l i n g van enige betekenis optreedt.

b l ) A l l e r e e r s t word t dus neutronenabsorpt ie besproken, en daarna de t rappen van o m ­zett ing to t neutronen. De omstandigheden l iggen aangaande neutronenabsorpt ie i n een ru imtesch ip anders dan In een ke rnreac to r , waar het h ie rmee gepaard gaande optreden van gammastra len , dank z i j de dikke wanden, geen bezwaar i s . Daar b i j een ru imtesch ip de massa van zulke wanden p roh ib i t i e f geacht moet worden, moet dus de absorpt ie van neutronen volgens een methode plaats v inden, waarb i j geen secundaire s t r a l i n g ontstaat. Het doordr ing ingsvermogen van neutronen is mtnder groot dan dat van gammast ra l en . E r kan u i t een oogpunt van absorpt ie een onderscheid gemaakt worden tussen snel le en thermische neutronen.

• Een zeer goed absorbens voor thermische neutronen is b o r i u m , in de v o r m van element of chemische verbindingen van ^B lO lZeZ I

ü De dwarsdoorsnede voor absorpt ie per c m van thermische neuti 'onen is 100, t e r w i j l e r geen secundaire gammast ra l tng van enige betekenis ontstaat. De kemchemische react ie i s : IZ15Z l

gB-^° + ^n ! ^^Tui^ + gHe'* + 2, 79 MeV

Het a l lerbeste ma t e r i a a l voor absorptie van thermische neutronen i n gado l in ium, welke absorptiecoëfficiënt pe r c m 1200 bedraagt IZ lSZldat geen secundaire ƒ - s t r a l e n maar secundaire - s t r a l e n (=elektronen) produceer t , en dat bovendien

een v r i j hoge absorptie-coëfficiënt voor - s t r a l e n van O, 5MeV heeft. Ter loops z i j opgemerkt dat e r enkele elementen bekend z i j n , waarvan de absorpt i e ­coëfficiënt tussen die van b o r i u m en gado l in ium in l i g t , m a a r deze produceren i n zulke omstandigheden o. a. ƒ - s t r a l i n g van betekenis. Om deze reden komen cadmium, europ ium of s a m a r i u m voor bescherming tegen bovengenoemde nucleonen niet i n a a n m e r k i i j .

Gegeven de moge l i jkhe id om thermische neutronen te absorberen, zonder i n het produceren van / - s t r a l e n te ve rva l l en , is nu de vraag aan de orde of e r ma t e r i a l en z i j n , waarmee het moge l i jk i s , om snel le neutronen in the rmische neutronen om te zetten. Deze mate r i a l en heten moderatoren . A ls modera tor b ru ikba r e elementen z i jn b e r y l l i u m , gra f i e t en deuter iumIZS Z] Een midde l om deute r ium gemakke l i jk te hanteren is chemische b inding, b, v . als NaD of als de reeds eerder genoemde verb ind ing L i D . De v raag r i j s t , we lk gedrag L i tegenover neutronen vertoont . T e r w i j l L i een k le ine neutronenvangst-doorsnede heeft, ontstaat b i j neutronen-absorpt ie i n L i geen ƒ - s t r a l i n g van betekenis. Deute r ium t reedt i n deze verb ind ing als chemisch subst i tuut van waters to f op. In plaats van gra f i e t kan men ook kunstharsen gebruiken, waar tn de koolsto f dus O. m . met waters to f gebonden i s . A -mesonen reageren b i jna n ie t met k e m e n en hebben daardoor een zeer groot

doordr ing ingsvermogen, to t honderden mete rs onder de aardopperv lakte . b2) Gamma-s t ra l en kunnen p r i m a i r of secundair z i jn . Secundaire ƒ - s t r a l e n kunnen

optreden na b . v , neutronen-absorpt ie , m a a r kunnen zel f weer geabsorbeerd worden door b o r i u m en l i t h i u m [ Z 8 Z I . De absorptie-coëfficiënt ( in cm^) van b o r i u m is voor

g / - s t r a l e n van O, 5 MeV ge l i j k aan O, 0809

184

Een vee l be ter absorpt iemidde l voor ^ - s t r a l e n is watersto f , dat voor O, 5 MeV-s t r a l i n g een absorptie-coëfficiënt van 0,173 en voor 6 Me V - s t r a l i n g een absorpt i e ­coëfficiënt van O, 0449 heeft. Deze eigenschap accentueert het belang van reeds om andere redenen nodige ma t e r i a l en als po lyes te rhars , epoxyhars, l i t h iumhydr i d e , na t r iumhydr ide en n a t u u r l i j k ook water . Een ind i rec te methode waarmee het effect van de reeds besproken - s t r a a l - a b s o r p -t i e verhoogd kan worden, berust op het photo-neutroneffect, d. i . het absorberen van een / -kwant onder afgifte van een neutron . D i t effect ve re i s t het overschr i jden van een zekere drempelwaarde. Voorbeelden h i e rvan geven b e r y l l i u m en deuter ium[Z9 , 12ZI

^Be^ + ^ = ^Be^ + ^n"*^ - 1, 666 MeV (drempelwaarde) .

Deu te r ium vertoont het photo-neutron-ef fect b i j een hogere drempelwaarde.

^D^ + / = ^ + ^n-*^ - 2, 23 MeV

Andere elementen ver tonen het photo-neutron effect, ook genoemd ( / ,n ) - r eac t i e , b i j nog hogere drempelwaarden 6

Tabe l van photo-neutron-ef fect of ( / , n ) - r eac t i e

E lement Drempelwaarde i a MeV

1.67

2,23

4 ,14

4,95

5,50

Deu te r ium kan ook u i t d i t oogpunt i n de verb ind ing l i t h ium-deu te r i de voor omzet t ing van gammast ra l en worden, a lvorens deze stof voor kernfus ie i n de p l a sma-moto r en word t v e r b r u i k t . Proeven zu l len kunnen u i tw i j zen of aan l i th ium-deu te r i de dan we l aan l i t h i u m - h y d r i d e de voorkeur moet gegeven worden. Ofschoon geen fo to -neutron -ef fect, z i j h i e r v e r m e l d dat b e r y l l i u m met zeer harde s t r a l i n g de volgende phys isch-kemchemische react ie ver toont :

.Be'^

oO 17

,13

, L i «

^ B e ^ + Z = gLi® + ^H-"-- 16, 871 MeV

b3) Rest nog enige react ies te verme lden , die van nut kunnen z i jn b i j het absorberen van mesonen IZ'14ZI. Van de versch i l l ende soorten worden beschouwd de pos i t i e f ge­laden of •^mesonen. U i t e r a a r d kunnen deze door een magnet isch ve ld worden af­gebogen. De kernphysische react ies z i j n :

snel le TT ^mesonen : IT + ^D^"^ ^ 1 ^ ^ ^ + i ^ ^ ^ ^

l angzame ' f r mesonen: ^ + ^D^^ ^ +

185

snel le TT mesonen : r " + ^D'

: nr ~ + , H

2+

snel le TT mesonen 1+

E r kunnen dus naast protonen, ook neutronen en/of / - s t r a l e n ontstaan, waarvan de absorpt i e -pr inc ipes boven reeds besproken z i jn . Ook voor mesonen-absorpt ie is l i t h i u m - h y d r i d e of l i th ium-deute r ide dus een geschikt hu lpmidde l .

Daar b i j bovengenoemde kernphysische of kemchemische react ies der elementen, hun physische en chemische eigenschappen slechts een ondergeschikte r o l spelen, is het doe lmat ig om de elementen i n de v o r m van verbindingen toe te passen; enige gez ichts­punten h i e rb i j z i j n :

1) De verschi l l ende atoomsoorten, die met nucleonen kernreact i es aai^aan, z i jn i n die v o r m zo dicht moge l i jk b i j e lkaar , hetgeen voor een getrapte omvorming to t onscha­del i jke nucleonen bevo rde r l i j k i s .

2) Men kan verbindingen kiezen, die chemisch we in ig of n iet react i e f z i j n , geen gevaar voor personeel opleveren, en gemakke l i jk opgeslagen kunnen worden. D i t gezichtspunt geldt i n het b i j zonder voor minera l en . ^

In de reactortechniek word t dan ook voor bescherming tegen s t r a l i n g van m ine ra l en ? gebru ikgemaakt , b . v . van Colemaniet (2CaO. SBgOg. SH^O), of aangezien de oplos­baarhe id van d i t m ine raa l onder sommige omstandigheden bezwaar oplevert , van C o l emanie t -bary t IZ 8 Zl t Voor omzett ing van / - s t r a l e n is toevoeging van een b e r y l l i u m - m i n e r a a l gewenst.

a) Hamberg iet , Be2(OH)BOg, dat in pegmatietgangen voorkomt , en b . v . i n Noorwegen gevonden word t .

b) Gadoliniet, BegFeY^SiOj^Q, zodat dan ook van gado l in ium, dat h i e r i n als b i jmengse l

voorkomt , kan gebru ik gemaakt worden .

Een bezwaar van b e r y l l i u m is z i jn g i f t ighe id . Het chemisch f abr i ce ren van ant is t ra l ingssto f fen verd ient de voorkeur boven het toe ­passen van minera l en , omdat men zodoende meer keuze heeft tn de combinat ies van elementen dan tn de natuur voorkomen.

8. C H E M I S C H E E N P H Y S I S C H - C H E M I S C H E M E T H O D E N V O O R H E T O P S L A A N V A N K O O L Z U U R E N K O L E N D A M P , Z U U R S T O F E N W A T E R S T O F .

B i j de huidige rakettentechniek, waar binnen ko r t en t i j d grote hoeveelheden aandr i j f -stoffen uitgestoten worden, is voor zover deze b i j atmospherische t empera tuur en d ruk gasvormig z i j n , de cryogene opslag de g ebmike l i j k e . B i j waters to f is het lage soortge l i jke gewicht, zelfs i n v loe ibare v o r m , een nadeel. h l capsules van bemande aardsate l l i e ten gaat het om het bewaren van k le ine gewichts -hoeveeUieden gassen gedurende een paar etmalen, b i j kamer tempera tuur , b . v . van zuurstof , en geschiedt d i t i n een bo l v o rm i g drukvat van kunststof b i j b . v . 530 atmosfeer . Voor in te rp laneta i re re i zen za l een gesloten ecologisch systeem voor het regenereren van zuursto f u i t koo lzuur met planten, b. v . w i e r en , nodig z i jn . Deze methode va l t bui ten het bestek van d i t a r t i k e l . Voor maanre izen, waarvan de t i j dsduur tussen die van tochten om de aarde en tochten naar andere planeten i n l i g t , komen chemische en/of phys isch-chemische methoden voor opslag of v e rw i j de r ing i n aanmerking . K o o l z u u r , k o l e n d a m p A l s de zuursto f door de ademhaling v e r b r u i k t en i n COg omgezet wordt , dan moet d i t laatste geabsorbeerd worden. Hami l ton-Standard gebru ik t h i e r v oo r een ins ta l la t i e met zeol ieten (dit z i j n waterhoudende s i l i ca t en die b i j v e r h i t t i n g water ver l i e zen , doch

b. V . :

186

b i j afkoel ing weer chemisch binden) waarmee het moge l i jk i s , maandenlang van 3 p e r ­sonen het koo lzuur op te nemen en bui ten af te geven, ook gi fstoffeni kunnen h i e rmee u i t de lucht van de capsule v e rw i j d e rd worden. C 6213 Een ander zeer geschikt absorbens voor koo lzuur is l i th ium-hydroxyde i n de v o r m van grove en w a t e r v r i j e k r i s t a l l e n ; een nadeel voor bemande ru imt e vaa r t is dat L iOH p r i k ­kelend i s . (Zie ook beneden: v e rw i j de r ing van COg door L i H ) . Een derde methode voor koo lzuurabsorpt ie , die de moge l i jkhe id biedt van gewichtsbe­spar ing , is het gebru ik van KOg, ka l ium-superoxyde , daar deze stof eerst kan dienen voor opslag en product ie van: Z u u r s t o f KOg ontstaat b i j ve rbrand ing van k a l i u m aan de lucht en is opzichzel f s tab ie l .

Het i s een s t e rk oxydat iemiddel . B i j 0 ° C. t r eedt met water de volgende react ie op:

2 K O 2 + aq ^KgOgaq + C53Z1

B i j hogere t empera turen ontleedt de water ige oplossing van ka l ium-pe roxyd als vo lgt :

2-K^0^2i<i ?4KOHaq +

Met waterdamp t reedt de react ie op:

4 KOg + 6H20(g) 5. 4KOH. H^O + SOg

Het KOH kan CO^ absorberen.

Zelfs geageert KOg geheel en onmidde l l i j k met CO^ en vocht onder afgifte van zuurs to f

en omzett ing i n KgCO^ volgens de v e rge l i j k ing :

4 K O 2 + 2 0 0 2 = 2 X 3 0 0 3 + 3 0 2

Het opslaan van zuursto f tn e lementa i re v o r m (drukvat, of v loe ibare zuurstof ) i s , hoewel d i t op z ichze l f mtnder vo lume e n müider gewicht heeft dan i n de v o r m van K O 2 , n ie t nodig als men het KOg toch a l gebru ik t voor koo l zuur -absorp t i e . Z ie echter

beneden: het gebru ik van NaOH. U i t v e rge l i j k ing (1) vo lg t , dat men o m 1 kg zuurs to f te produceren 2 , 96 kg KO„ nodig heeft. Het soor tge l i jk gewicht van KO„ is 2 , 14 , dus

3 is e r 1, 38 dm KOg per 1^ zuursto f nodig. 1 kg v loe ibare zuurs to f heeft een vo lume van O, 875 l i t e r ; 1 kg gasvormige zuurs to f van 0° C. en 76 c m k w i k d r u k heeft een vo lume van 700 l i t e r . B i j 530 atmosfeer en 0° C. neemt 1 kg zuurs to f een vo lume i n van 700 = 1, 32 dm^.

530

Opmerk ing : de superoxyden van L i en N a [ l 5 6 D z i jn b i j kamer t empera tuur onbestendig, evenals H 2 O 2 , en lenen z ich m inde r goed voor het gebru ik als opslagmiddel van zuur ­stof. De opbrengst van zuursto f l i g t b i j de lagere oxyden van L i en Na m inde r gunst ig dan b i j K O 2 . W a t e r s t o f D i t kan nodig z i j n voor het suprageleidend houden van de reeds besproken ma t e r i a l en b i j z i j n kookpunt, voor het t r anspo r t van L i H naar de fus i e -motoren , en ook voor a l ­gemene doeleinden. Een midde l o m waters to f gemakke l i jk i n k l e i n vo lume, onder lage d ruk en b i j k a m e r ­t empera tuur te bewaren, is NaH, na t r iumhydr ide , dat z i ch b i j 100° u i t Na en H 2 kan

vo rmenC55Z3 Met wate r t reedt de react ie op:

NaH + HgO = NaOH + H 2 ^ (2)

187

Men mag aannemen, dat water door a l l e r l e i oorzaken, o. a. metabo l i sme, ontstaat, en niet apart hoeft meegenomen te worden. Het NaOH dat ontstaat, kan gebru ik t worden voor koo l zuur -absorp t i e . Om 1 1^ waters to f te produceren heeft men nodig 11 , 9 1^ . NaH, of 20, 84 kg (nat r iumhydr ide plus wate r ) ; d i t gewicht is n a t u u r l i j k een bezwaar. Men zou kunnen pogen di t bezwaar te v e rm inde ren door het gebru ik van l i t h iumhydr i d e , dat een met (2) overeenkomende react ie ver toont . E r kunnen dan echter nevenreacties optreden: L i th iumhydr ide reduceert CO^ to t koolstof . Met het oog op deze en nog andere react ies , za l men, als het te doen is om watersto fproduct ie , gedes t i l l eerd wate r b i j l i t h iumhydr ide moeten gebruiken, waardoor voor 1 kg waters to f nodig i s : 3, 94 kg L i H + 8, 94 kg gedest i l l eerd water , to taa l 12, 88 1^ . Men kan ook de vo lumina verge l i jken , nodig voor het bewaren van 1 1^ watersto f . 1 1^ v loe ibare waters to f heeft een volume van 14, 30 dm3;het s oo r t e l i j k gewicht van NaH = 1, 39, en aangezien e r 11 , 9 kg NaH nodig is voor 1 kg Hg, is e r dus per 1 1^ H„ nodig 11 , 9 = 8,56 dm^ aan NaH nodig, plus 8, 94 dm^ water , dat echter n iet apart

^ 1,39 hoeft meegenomen te worden. L i H heeft een soo r t e l i j k gewicht van O, 82. Voor 1 kg Hg is nodig : 3, 94 kg L i H , hetgeen een vo lume van 3, 94 = 4, 81 dm^ L i H .

O, 82

8, 94 l ig gedest i l l eerd water heeft een vo lume van 8, 94 dm^ zodat e r dus nodig is een to taa l vo lume =(LiH4gedest. water ) 13, 75 dm3. B i j oo C. en 76 c m Hg neemt 1 kg waters to f 1,14 m3 i n . B i j 530 atmosfeer word t het vo lume van 1 kg waters to f 11.140 = 21 dm3.

530 H i e r u i t b l i j k t dat het gebru ik van NaH of L i H de m ins t volumineuze opslag van wa t e r ­stof moge l i jk maakt . Men kan de waters to f met soortge l i jke toeste l len genereren als gebru ike l i j k z i j n voor acetyleen u i t c a l c iumcarb id en water .

A p p e n d i x

a) U i t L i H + H g O — ? L i O H + Hg vo lgt voor de gewichten:

L i = 6, 94; H = 1, 008; O = 16, 000:

7, 948 L i H pe r 2, 016 kg Hg, of 3, 95 kg L i H per kg Hg

18, 016 kg HgO per 2, 016 1^ Hg, of 8, 94 kg HgOper 1^ Hg

b) u i t NaH + HgO—>NaOH + Hg vo lg t voor de gewichten:

Na = 23,000; H = 1,008

24, 008 kg NaH per 2, 016 kg Hg, of 11 , 9 1 ^ NaH per kg Hg

en evenals i n geval a), weer 8, 94 kg HgO per kg Hg -

c) u i t 4 K O g + 2 COg = 2 K g C 0 3 + ^°2 '

vo lgt dat pe r 3 x 16 x 2 = 96 kg Og nodig z i j n :

4 K = 4 x 39,10 = 156,40

8 0 = 8 x l 6 = 128 : '

284,40 kg KOg,

of 284,4 = 2, 96 1 ^ KOg •.

96 kg zuurstof .

188

B e r a a d s l a g i n g

Vraag: Waaru i t kan men p lasma betrekken, wanneer de energie voor aandr i j v ing u i t fus ie - react ies wordt verkregen? Antwoord : De fus ie - reac t i e van L i th iumhydr ide produceert he l ium, en d i t h e l i um dient tevens als p lasma. Tegenover het gebru ik van een ke rnreac to r als energ iebron heeft de fus ie - react ie het voordee l , dat de energie rechtstreeks aan het p lasma word t mede­gedeeld, zodat een warmtew isse laa r n iet nodig - en trouwens ook n ie t moge l i jk i s .

Vraag : Heeft het voordee l als een ru imtesch ip zo wordt ontworpen dat het i n de atmosfeer als een v l i eg tu ig door de lucht gedragen kan worden? Antwoord : Voor t e rugkeer i n de atmosfeer heeft een l i f tende v o r m het bezwaar van te grote opname van wa rmte . B i j de huidige stand van de aandri j f techniek heeft een l i f tende v o r m dus bezwaren, het is echter denkbaar dat b i j een aandri jv ingsmethode die m inde r massa v e r b r u i k t dan de the rmische methode het bezwaar tegen een l i f tende v o r m van een ru imtesch ip zou kunnen ve rva l l en .

L I T E R A T U U R L I J S T

C 1 Z| M . Ve r t r eg t , Grondbeginselen van de Ruimtevaart

[Z 2 Zl A l b e r t Ducrocq , Voor de poorten van het heelal

C S3 Pro f . D r . G. J . Sizoo, Atoomenergie

C As t ronaut i ca Acta, Nov. 1960, p. 224, rege l 9

C 5 Zl Ruimtevaar t , A p r i l 1960

C 6 Zl Theodore Rockwel l H l , Reactor Shielding Design Manual , 1956 p. 42, 44, 46, 169, 188, 232, 462

C ? • U. S. A tomic Energy Gommiss ion. Reactor Handboek, Vo l . 3, Ma t e r i a l s , 1955, p. 5, 8, 563

IZ 8Zl U. S. A tomic Energy Commiss ion , Reactor Handboek, Vo l . 1, Phys ics , p . 166, 625, Table 2 . 1 . 6 , p .653, 715, 716, 729

IZ 913 W i l l i a m s , P r inc ip l e s of Nuclear Chemis t ry , p. 140-141

IZIOZI V. Char les , Problèmes élémentaires de Physique Atomique et de Chimie Nucléaire p. 135, 189

C l l Z I U l r i c h Schindewolf, Phys ika l ische Kemchemie S. 90

I Z 1 2 3 Handbuch der Phys ik , Bd 38/2 S. 142

IZ13Z1 Breve t d ' Invention f ranca is 1.222, 816, p. 5

[ I14Z1 R. E. Marshak, Meson Physics , 1952, p. 205, 229, 237, 238, 250

Z 1 5 Z M . Harssinsky, La Chimie Nucléaire et ses Appl icat ions, p. 103

( Z 1 6 Z 1 Joseph Kaye and John A. Welsh,

D i r e c t Convers ion of Heat and E l e c t r i c i t y

I Z 1 7 Z 1 A e ro Space Engineer ing, Nov. 1960 (Vol 19, no 11), p . 6 , 38, 39

IZ18Zi Journa l of Metals October 1960, p. 793

CZ19ZI M iss i l e s and Rockets, 30 May 1960, p . 3 etc.

189

1

1120Zl M iss i l e s and Rockets, 4 Ju ly 1960, p. 41

IZ21Zt M iss i l e s and Rockets, 1 Aug. 1960, p. 4

r 2 2 Z l De Ingenieur, 4 Nov. 1960 b l z . E 139

• 2 3 n Av ia -V l i egwere ld , 25 sept. 1958, 3 dec. 1959

C24Z1 Ze i t s chr i f t fUr Flugwissenschaften, Jun i 1960

1125 H Thomas Jaeger, GrundzUge der Strahlenschutztechnik, S. 61

C26Z1 Wel t raumfahrt -Raketentechnik , 4 J u l i - A u g . 1961, S. 101-103, 110-111

IZ27Z1 De üigenieur 23/6-1961, b l z . Ch. 61 9/6-1961, b l z . C h . 4 2

12/5-1961, b l z . O. 84

C:28Zf Astronaut ica Acta , 1961, Vo l . V I I , Fase. 2-3, p. 107-122

(129 31 Encyclopedia of Chemica l Technology, Vo l . 9 (1952) p . 750

1130 • Proceedings IK*^ Internat iona l As t ronaut l ca l Congress, 1958, ji P a r t I , p. 277

C31ZI Journa l of Meta ls , May 1962, p. 368

C32Z1 De Ingenieur, 26 j a n . 1962, A. 52 ^

CSSZ] Ame r i c an Rocket Society Journa l , Vo l . 31 , no 4, A p r i l 1961, p. 532

1I34D Encyclopedia of Chemica l Technology, Vo l . 15(1956), p. 304

1135 3 NASA, T R - R - 1 1 , Dean R. Chapman(Apr. 9. 1958) An Approx imate Ana l y t i ca l Method f o r Studylng En t r y Into P lanetary Atmospheres (B ib l . NLRL)

1136 Z The College of Aeronaut ics , Granf ie ld . CoA Report No 139, November 1960, A paper given to the AGARD Symposium on Astronaut ics at the Un i ve r s i t y of Rome, May 1959, Mate r i a l s f o r Ast ronaut ic Vehic les, by A. J . Murohy (B ib l . NLRL )

I I 3 7 Z Convers ion Factors and Tables, Pa r t 2, 1962 Deta i led Convers ion Tables, B r i t i s h Standard Ins t i tu t i on , table 163, 165.

[Z38Z Encyclopedia of Chemica l Technology, Vo l 11 (1953), p .603

IZ39 • Encyclopedia of Chemica l Technology Vo l 8 (1952) p. 606

Z40 Zl Journa l of the Aerospace Sciences Vo l . 28 (Nov» 1961) No 11 , p . 909

1Z41Z Landolt-Bömstein n. Band, 4, T e i l , 1961, S.209

E : 42Z1 Encyclopedia of Chemica l Technology, Vo l . 2 (1948), p. 507

1143 • F lugkSrper , 2 .Jahrgang, no 8, Aug. 1960 S. 236-242

r 4 4 Z E lektron ische Rundschau, Dez. 1961, S. 587

1145 J Encyclopedia of Chemica l Technology, Vo l . 13 (1954), p. 847

C 4 6 Z Docaéro, No. 62, m a i 1960, J . C o m i l l o n , L ' u t i l i s a t i o n du téflon comme matérial d 'ablat ion (B ib l . NLRL )

Z47 Z Ma t e r i a l s i n Design Engineer ing, Nov. 1958 issue. P las t i c P ressure Vessels.

C48Z1 De Ingenieur, 17 feb. 1962, B . 36

190

• 49zl H . Salmang, Die Ke r a m ik , 1958, S. 263, 288, 289

Z 5 0 Z 1 Comptes Rendus 266(1948) 1729-31 Stabi l isat ion of Z i r con ia

tZ51 Zl Uni ted States Patent 2, 876,121 ko l om 3, regels 14-20

ni52 =1 Claus Koeppel, Feuerfeste Baustoffe, 1938 S. 248, 249

• 53 Z l Encyclopedia of Chemica l Technology, Vo l . 10, p. 51

• 54 Z l M iss i l e s and Rockets 9(1961.10. 9)15, 30-32

C55 Encyclopedia of Chemica l Technology, Vo l . 12

C56Z1 Hydrogen Peroxide, by Schumb, Sat ter f ie ld and Wentworth, p.646

• 57 • Zw i t se rs Patentschr i f t 290729 b l z . 2 regels 19-21

C 5 8 ZI Journa l of Meta ls Vo l . 14 No 8 (August, 1962) p. 589, 568

• 59 Z l Journa l of Meta ls Vo l . 13, No 5 (May, 1961) p. 357

IZ60 • Lu f t fahr t technik 8 (Februar 1962) N r . 2 S. 35

• 6 1 Z Space Power Systems Vo l . 4, p, 220

C 6 2 • Lu f t fahr t technik Band 7 Nr , 12 Dez. 1961 S. 378 v- : :

P U N T E N .

1 Stadium 2 Vergel i jkende berekenüj en van bemande maanraket 3 Niet -chemische midde len voor hoge specif ieke impuls 4 Suprageleidende mate r i a l en 5 Terugkeer i n atmosfeer 6 Cons t ruc t i e -mate r i a l en 7 Bescherming tegen kosmische s t r a l i n g 8 (Physisch-)Chemische opslag van gassen A p p e n d i x Beraadslaging L i t e r a t u u r l i j s t

H E T E E R S T E R U I M T E V A A R T L U S T R U M

d o o r I r . R . T . W . K e m p e r s .

In oktober was het v i j f j a a r geleden dat de eerste kunstmaan z i j n banen om de aarde beschreef. Op 4 oktober 1957 name l i j k koos - of l i e v e r gezegd: v e r l i e t - Spoetnik I het l u c h t r u i m . D i t l u s t r u m biedt een goede gelegenheid even s t i l te staan voor een b l i k t e rug , en vervolgens voo ru i t , op de ontwikke l ing van de ru imtevaa r t . I k za l geen overz icht t rachten te geven van de spectaculaire v e r r i ch t ingen (speciaal van Russische zijde) en de be langr i jke wetenschappeli jke prestat ies (speciaal van Amer ikaanse zijde) die i n de afgelopen v i j f j a a r hebben plaats gevonden. Deze gebeurtenissen kunnen b i j de l ezers van " R u i m t e v a a r t " genoegzaam bekend worden veronderste ld . Het doel van d i t a r t i k e l is slechts door m idde l van enig gegoochel met getal len de kwanti tat ieve g r o e i van de toegepaste ru imtevaa r t te memore r en en vervolgens te voorspe l len . In d iverse rapporten en t i j d schr i f t en z i j n overz ichten gepubl iceerd van de met succes gelanceerde aardsate l l i e ten en ruimtesondes (zonnesatell ieten). Voor d i t a r t i k e l w e r d hoofdzakel i jk gebru ik gemaakt van gegevens ontleend aan " F l i g h t " . De gerapporteerde geslaagde lancer ingen werden gegroepeerd i n per ioden lopende van 1 oktober tot 1 oktober met het doel v i j f complete jaargangen van gegevens te v e rk r i j g en . Onder "geslaagde l ance r ing " w e r d i n d i t geval het op m i n of meer nauw­keur ige wi jze i n z i j n baan b r e i d e n van een sate l l i e t verstaan. Het a l of n ie t bere iken van a l le gestelde wetenschappeli jke doelen we rd niet In aanmerking genomen. Enige voorbeelden mogen de gevolgde gedrags l i jn verduide l i jken . T r a n s i t 2A en Greb 1, met behulp van dezelfde raket gelanceerd, werden als twee sate l l i e ten genoteerd maar T r a n s i t 3B en L o f t i 1, die na de lancer ing niet van e lkaar los kwamen, slechts als één. T r a n s i t 4A, Greb 3 en Ihjun werden als twee sate l l i e ten meegerekend daar Greb 3 en Injun niet van e lkaar los kwamen maar we l van T r a n s i t 4A. De combinat ie Spoetnik 8 - Venussonde w e r d tesamen als één ruimtesonde genoteerd daar Spoetnik 8 als een van de lanceertrappen van de sonde naar Venus w e r d beschouwd. Ranger 1, die n iet v e rde r kwam dan z i j n parkeer - omloopbaan, we rd als een geslaagde aardsate l l i e t meegeteld en niet als een ruimtesonde t e r w i j l Ranger 4, die op de maan te p l e t t e r sloeg, als geslaagde ruimtesonde w e r d meegerekend hoewel deze v lucht geen weten­schappeli jke gegevens opleverde. In Tabel I z i j n de aantal len met succes gelanceerde sate l l i e ten opgenomen, onderver ­deeld In de v i j f genoemde jaargangen. De getal len tussen haakjes geven het aandeel van de Soviet-Unie tn deze lancer ingen aan.

T A B E L I

A A N T A L GESLAAGDE LANCERINGEN

Per iode Aardsate l l i e ten Ruimtesondes Tesamen

1 okt. '57 - 1 okt. '58 7 0 7 (3) 1 okt. '58 - 1 okt. '59 8 5 13 (2) 1 okt. '59 - 1 okt . '60 15 2 17 (3) 1 okt. '60 - 1 okt . ' 61 31 1 32 (7) 1 okt. ' 61 - 1 okt. '62 55 3 58 (11)

Totaal i n 5 j a a r 116 11 127 (26)

Teneinde een beter i nd ruk te v e r k r i j g e n van de j aa r l i j k s e toeneming werden de aan­ta l l en geslaagde l ance r t r^en g ra f i sch uitgezet ( f iguur l a ) . Op enkelz i jd ig l o g a r i t h -m i s c h papier b l i j k t deze j a a r l i j k s e g r o e i b i j benadering een r e ch t l i j n i g ver loop te hebben hetgeen duidt op een tn werke l i j khe id EXPONENTIELE GROEI van het j a a r ­l i j kse aantal lancer ingen. Indien geen gebru ik word t gemaakt van het ger inge aantal gegevens van de eerste twee per ioden b l i j k t een nagenoeg r e ch t l i j n i g ver loop te worden ve rkregen dat iets s t e i l e r is (F iguur Ib ) .

192

Door extrapolat ie van het gevonden ver loop over deze v i j f , r esp . d r i e , r u i m t e v a a r t ­per ioden kan vervolgens een schatt ing worden gemaakt van het aantal te verwachten sate l l i e t lancer ingen i n komende per ioden. Extrapo la t i e van F i guur l a geeft dan v e r ­moede l i jk een v r i j conservatieve en extrapolat ie van F iguur I b een meer opt imis t i sche schatt ing. Gebaseerd op beide extrapolat ies kunnen tenslotte voorspe l l ingen worden gedaan betreffende het aantal te verwachten lancer ingen i n de komende per ioden. En door Intrapo lat ie kunnen de voorspe l l ingen ook worden gegeven per ka lender jaar (Tabel n). Hie rb i j is het eventuele aandeel van andere landen dan de Grote Twee wegens gebrek aan voldoende gegevens verwaar loosd .

T A B E L I I

VERWACHTE A A N T A L GESLAAGDE SATELL IETLANCERINGEN

Per iode Door Ver , Staten Door Soviet-Unie Totaa l

1 okt . '62 - 1 okt . '63 1 okt . '63 - 1 okt . '64

77 - 85 131 - 155

19 - 20 32 - 37

96 - 105 163 - 192

1962 1963 1964

51 - 54 88 - 98

150 - 180

13 22 - 24 37 - 43

64 - 67 110 - 122 187 - 223

Voor wat be t re f t de schatt ing van het aantal lancer ingen i n 1962 houde de l e zer - die d i t a r t i k e l we l l i ch t eerst e ind december i n handen k r i j g t - i n het oog dat deze schatt ing van begin oktober dateert . Het heeft we in ig z in de extrapolat ie veel v e rde r door te zetten dan voor de komende twee j a a r aangezien e r ve lq factoren z i j n die de g roe i van de toegepaste ru imtevaa r t beOivloeden, zowel in posi t ieve als i n negatieve z in . H ieronder z i jn zowel economische, technische als po l i t ieke factoren. Ook zu iver ma t e r i e e l gezien is een handhaving van de huidige g r o e i n iet v o l te houden. Voor het j a a r 2000 b i jvoorbee ld zou men anders op een aantal lancer ingen u i tkomen van ruwweg 3 x 10 of d r i e honderd m l U i a r d l Na enige t i j d za l onherroepe l i jk een v e rm inde r ing van de g roe i moeten volgen die dan zal worden gecompenseerd door de gro tere betekenis van elke lancer ing zowel qua afmetingen, technische per fect ie en betrouwbaarheid, als qua wetenschappeli jke doelste l l ingen. D i t i n het oog houdende belooft het j a a r 2000 b i j leven en we l z i j n ook op het gebied van de ru imtevaa r t een adembenemend j aa r t j e te worden.

194

D E S A T U R N C - 1

A. L . L e u f t i n k

Het gigantische Sa tum pro j ec t , onder l e id ing van W e m h e r von Braun , is to t nu toe zeer succesvol ver lopen. E r staan d r i e types op het p r o g r a m m a : De C - 1 , C - I B , en C-5. Oorspronke l i j k lagen e r nog een C-2, C-3 en C-4 op de tekentafe l , m a a r O. m . door de goed verlopende ontwikke l ing van de C-1 heeft men van deze ontwerpen afgezien. D i t a r t i k e l za l geheel aan de C -1 gewi jd z i jn .

195

De Satum C - 1 is een twee- of d r i e t r aps rake t (al naar gelang de soort lading) , be­staande u i t de S-I (eerste t r ap ) , S-IV (tweede) en S-V (eventuele derde t r ap ) . Tot e ind 1964 z i jn e r 10 lancer ingen gepland, w a a r i n niet meer dan twee werkende t r a p ­pen gebru ik t zu l len worden. Ti jdens de eerste v i e r zal al leen de booster i n werk ing t reden . H ie rvan hebben inmidde ls reeds twee v luchten plaatsgehad. In de v i j fde en zesde v lucht (SA-5 en 6) za l tevens de tweede t r a p dienstdoen. Hoewel het voornaam­ste doel van de eerste t i en v luchten het beproeven van de C -1 i s , zul len verscheidene van de la te re v luchten ook voor het testen van de Apol lo capsules gebru ik t worden. Het lag eerst i n de bedoeling i n de laatste v i e r lancer ingen al le d r i e t rappen te laten werken , maar door twee wi j z ig ingen is gebleken, dat een Apol lo capsule ook met een tweetraps Sa tum i n een baan om de aarde gebracht kan worden. Namel i jk , ( 1 ) de s tuwkracht van de S-IV we rd to t 45 ton opgevoerd en ( 2 ) de tanks van de booster (S-1) worden na de v ierde v lucht met een capacite i t van 45 ton stuwstof v e rg roo t . In de eerste v i e r lancer ingen zal de raket ongeveer 49 m lang z i j n , t e r w i j l het ge­w icht r u i m 400 ton bedraagt. De S-IV en S-V z i jn dummies , gevuld met 95000 1 wa ­t e r . H iermede w e r d t i jdens de tweede v lucht op 25 a p r i l 1962 een Interessant expe­r i m e n t uitgevoerd, pro jec t "H i ghwa t e r " genoemd. Toen de raket op een hoogte van 100 k m was gekomen, d. w . z. 160 sec. na de s t a r t , we rd het wa te r door een s p r i n g - ^ lad ing v r i j gemaakt . Binnen 3 seconden was de 95000 l i t e r v e r s p r e i d to t een wo lk i j s k r i s t a l l e n van r u i m 15 k m doorsnee. Het water g ing sne l l e r uiteen dan was v oo r ­z ien i n de plannen, maar het kunstmatige onweer, dat plaatsvond, had men we l v e r ­wacht. Ti jdens de SA-5 en SA-6 v luchten zal tevens de tweede t r a p , de S-IV, i n we rk ing t r e - c den, t e r w i j l een u i t gebre id i n s t r u m e n t a r i u m de S-V za l vervangen, waardoor de r a ­ket ongeveer even lang word t als i n de eerste v i e r t es ts . Met een Apol lo capsule e r boven op word t de lengte r u i m 51 m . E r zul len dan grote aërodynamische v innen aangebracht worden. Het gewicht van deze combinat ie zal ongeveer 500 ton bedragen. De rake t is nu m staat de dr iepersoons capsule i n z i j n baan te brengen. Nadere beschr i jv ingen van de t rappen: S - I : De Sa tum booster of eerste t r a p , aangeduid als S-I, word t aangedreven door 8 Rocketdyne H - 1 motoren, die een gezamenli jke s tuwkracht van 750 ton of 30 m i l j o en pk leveren. Ze werken op RP-1 brandstof en v loe ibare zuurstof . De H - 1 is een verbeterde u i t voe r ing van de Jup i t e r - en Tho rmo to r , die b e t r ekke l i j k eenvoudig van construct ie en zeer betrouwbaar z i j n . Het wels lagen van de eerste v luchten is voor een groot deel aan d i t fe i t te danken. De 8 motoren z i j n bevest igd op een 8-benig f r ame onder aan de booster . H ie rvan z i t ten e r v i e r aan de bui tenz i jde , die onder een hoek van 6 graden met de lengteas van de raket gemonteerd z i jn . Ze hebben, ten behoeve van de bes tur ing , een beweegbaarheid van 10 graden i n elke r i c h t i n g van hun lengteas af. De v i e r binnenste moto ren z i j n onbeweegbaar onder een hoek van 3 graden met de lengteas van de raket bevest igd. De stuwstoffen van de booster z i jn opgeslagen i n 9 tanks, waarvan één J u p i t e r -(0 2,65 m) en acht Redstonetanks {0 1, 75 m ) . De acht Redstonetanks z i jn om de J u p i -t e r t ank heen geplaatst. Deze laatste is voor zuursto f , de acht omliggende afwisselend voor zuursto f en R P - 1 . De brandstof word t onder een d ruk van 200 a tm . gehouden door gasvormig st iksto f , meegevoerd i n 48 f iberg lass bo l l en boven i n de booster . De d m k voor de zuurstoftanks wordt ve rkregen door een deel van de v loe ibare zuu r ­stof door de warmteu i tw i sse laa rs van de pompturbmes te le iden en daama de gasvor ­m i g geworden zuursto f t e rug te voeren i n de tanks. De brandsto f - , evenals de zuu r ­stoftanks z i jn onder l ing verbonden om gel i jke v loeistofniveau's i n de tanks te behou­den b i j het tanken en i n de v lucht zelf . Mocht een van de mo to r en u i t va l l en , dan word t z i j n stuwstof door de over ige moto ren als ex t ra v e r b r u i k t , die daardoor dus langer b l i j v en branden. Zodoende za l e r b i j een uitval lende mo to r , over het geheel genomen, b i jna geen ve r l i e s van het pres ta t i evermogen z i j n . Een van de vele prob lemen b i j de S-1 booster was het s l ingeren van de stuwstoffen i n de tanks , die b i j een grote raket een zodanige inv loed uitoefenen, dat de bes tur ing vo lkomen ontoereikend kan worden.

196

Aan de eerste twee v luchten is een intensief beproev ingsprogramma voorafgegaan, dat 18 maanden duurde en w a a r i n 25 stat ische tests z i j n gedaan. Lekken, die b i jna a l t i j d optreden, werden nauwkeur ig bekeken en tevens we rd het prob leem van de v e rh i t t i ng van de m o t o r r u i m t e door de uit laatgassen opgelost. Het personeel , dat l a t e r de lancer ingen van ru imtevaar tu igen k r i j g t opgedragen, neemt voor tdurend deel aan de statische tests om het noodzakeli jke ve r t rouwen en kennis op te doen.

S - I V : De tweede t r a p van de Sa tum C - 1 , aangeduid als S-IV, word t ontwikkeld en gebouwd door de Douglas A i r c r a f t Co . , die door de NASA u i t 11 fabr ikanten is ge­kozen. Douglas za l 10 stuks bouwen i n z i jn M iss i l e s & Space Systems afdel ing. De eerste v luchten met de S-IV als tweede t r a p zul len i n 1963 plaatshebben. De S-IV za l ongeveer 12, 5 m lang en 5,6 m m doorsnee z i jn . Gevuld weegt de raket b i jna 45 ton . Z i j bestaat u i t een zelfdragende construct ie , die een waters to f - en een zuurstoftank bevat. Ze z i j n gescheiden door een schot, gemaakt vaneeen f iberg lass rooster , tussen twee a lum in ium platen geklemd. Het cy l indr i sche gedeelte van de romp van de S-IV is opgebouwd u i t d r i e i n de lengte gebogen huidplaten van wa f e l -vo rmige s t ruc tuur , evenals die van de T h o r - r a k e t . De wand is van binnen geheel gersoleerd en e r z i jn schotten aangebracht om het s l ingeren van de stuwstoffen t e ­gen te gaan. De S-IV word t aangedreven door zes RL-10A3 motoren met e lk een stuwkracht van 7500 1^, die door de P r a t t & Whitney afdeling van United A i r c r a f t gebouwd worden. De motoren z i j n beweegbaar over 8 graden, t e r w i j l ze tn hun normale stand eên hoek van 6 graden maken met de lengteas van de raket . De stuwstoffen worden toegevoerd door l age -d ruk le idingen vanuit de onder d r u k staande tanks. De ontwikke l ing van de S-IV behelst eveneens het gedeelte tussen de eerste en twee­de t r ap , waar het scheidings-mechanisme z ich bevindt. De scheiding begint met het exploderen van sprtngbouten tussen de twee t rappen. Het signaal voor de ontsteking van hen word t gegeven, zodra de s tuwkracht van de eerste t r ap wegvalt . Tege l i j ke r ­t i j d worden op deze t r ap kle ine r e t r o rake t t en i n werk ing gesteld om de zware boos­t e r af te r emmen, die, als d i t n iet zou gebeuren, tegen de S-IV op zou kunnen bo t ­sen. Op de S-IV worden zg. "u l l a g e " - r ake t t en ontstoken om door hun voorwaarts ger ichte k racht de stuwstoffen van de S-IV tn de verbrandingskamers te laten s t r o ­men. A l s de t rappen een eind van e lkaar v e rw i j d e rd z i jn , t reedt de S-IV tn we rk ing . E r ver loopt dus enige t i j d tussen de scheiding en ontsteking van de tweede t r a p . S - V : De S-V zal de derde t r ap van de C -1 z i j n voor enkele la te re v luchten. Het is de gewijzigde tweede t r ap van de A t las -Centaur raket . De S-V heeft twee RL-10A3 motoren, werkend op H2 en O 2 . Waarsch i jn l i j k za l deze t r ap al leen gebruikt worden o m ru imtevaar tu igen van zwaarder ka l i b e r de ontsnappingssneUieid te geven, om bi jvoorbee ld een "zachte l and ing " op de maan te maken. De S-V heeft een doorsnee van 2, 65 m en is ongeveer 9 m lang.

G e l e i d i n g : Het grootste deel van het gele idingssysteem is onmidde l l i jk onder de ru imtecapsule aangebracht. Een groot deel van de bes tur ing wordt beheerst door een door gyroscopen ges tab i l i seerd p l a t f o r m , dat voor een 3-assige bes tur ing van de raket zorgt . De ontwikke l ing van de bes tur ing kan teruggevoerd worden naar de V - 2 -b e s t u r i i j , waarvoor men ook t r a ^ h e i d s g e l e i d l n g verkoos boven radiograf ische af­standsbesturing. Nieuw is de invoer ing van een zg. " d i g i t a l p rocessor " , die voor het bere iken van een hoge nauwkeurigheidsgraad over een lang t i j dvak bes l i s t nodig i s . De cont ro l e -computer ontvangt van het p l a t f o n n gegevens over de stand van de raket en ze'- ze om tot signalen voor de bestur ingsorganen. Hi j ontvangt eveneens gegevens over de snelheid en baanafwijklngen, die het moge l i jk maken, het m i m t e -vaar tu ig i n de ju i s t e baan te houden. De fundamentele bestur ingsverge l i jk ingen w o r ­den voor e lk t i j d s t i p i n de d i g i t a l computer opgelost. Andere " i n p u t s " worden door ve rsne l l ingsmeters en gyros , die over de raket verdee ld z i t t en en bu ig ingsversch i jn ­selen van de romp rappor t e r en , teweeggebracht.

197

Het contro le-rekenapparaat rege l t i n samenwerking met de besturüigscomputer de gele iding van de eerste t r ap en na de scheiding die van de tweede t r a p .

L a n c e e r b a s i s : Deze heet "Launch Complex 34" en bestaat u i t ( 1 ) een v e r z o r ­g ingstoren van 2800 ton en 93 m hoog; een contro le c en t rum met m u r e n van 3, 6 m d ik te , w a a r i n een stalen deur van 60 c m dikte met een gewicht van 23 ton ; b r a n d ­stof en v loe ibare zuursto f r e s e r v o i r s , die i n staat z i j n in een uur ongeveer 350.000 1 i n de grote booster te pompen; een l anceerp la t f o rm, v e r s t e rk t met 4000 m3 beton en 580 ton s taa l ; i n het gehele complex is 45 m i l j o en kg beton gebru ik t ; een uniek Automat ic Ground Contre i Station, een ru imte van 11 , 4 m breed en 64, 5 lang, ge­legen onder de betonnen en stalen lanceerplaats .

198

R U I M T E V A A R T J O U R N A A L A U G U S T U S - O C T O B E R

H Augustus Lancer ing van Vostok 3 met p i loo t Nikolajev i n een baan die aanvankel i jk lag op een hoogte van 170 tot 251 k m met een omloopt i jd van 88, 5 m m . ' en een omloopt i jd van 88, 5 m i n . en een baanhoek van 65°. De landing vond plaats na 64 omwentel ingen, ten zuiden van K a r ^ a n d a i n Kazakstan. De v lucht duurde 94 h 25 m i n . De p i loot landde na de Vostok met een schietstoel v e r l a t en te hebben. U i t engelse waarnemingen is bekend ge­worden dat de baangegevens na de lancer ing van Vostok 4 veranderden, hetgeen met co r r ec t i e rake t t en gebeurd moet z i j n . De nieuwe baanhoogte was 173 tot 221 k m , omloopt i jd 88,13 m i n . en baanhoek 64°50'. Men heeiït kennel i jk getracht rendez-vous to t stand te brengen met Vostok 4. De beide toeste l len naderden e lkaar t o t op 5 k m .

12 Augustus

Vostok 4 met p i loot Popovits j kwam i n een baan op een hoogte van 179 tot 254 k m , omloopt i jd 88, 5 m i n . , baanhoek 65°. Hi j landde op dezelfde wi jze als Nikolajev, 6 minuten na deze, en had toen 48 omwentel ingen gemaakt t i jdens een v lucht die 70 h 59 m i n . duurde. De landingsplaatsen lagen c i r c a 200 k m van e l ­kaar v e rw i j d e rd . Men gaf i n Rusland t v beelden u i t Vostok 3 en 4. Volgens een mededel ing van Nikolajev, op een persconferent ie na de v lucht , waren beide toeste l len verbeterde u i t v o e r i i ^ e n van de Vostok's van Gagar in en T i tov .

18 Augustus

Start van Kosmos 8 i n een baan op 255 to t 602 k m met omloopt i jd 92,9 m i n . en baanhoek 49°.

27 Augustus

M a r i n i e r 2 w e r d met een At las Agena B raket gelanceerd voor een r e i s naar Venus van 290 m i l j o en k m die op 14 december vo l too id za l z i j n . Op een signaal van de aarde, 44 minuten na de s t a r t , werden de panelen met zonnecellen u i t ­geklapt. Op 4 september we rd een sne lhe idscorrect ie u i tgevoerd waardoor M a r i n e r 2 Venus zal passeren op een afstand van o i^eveer 33600 k m i n plaats van de geplande 16000 k m . Op het t i j d s t i p van de c o r r e c t i e , die bestond u i t een ger inge sne lhe idsverminder ing , was het toeste l 2, 5 m i l j o en k m van de aarde v e rw i j d e rd en had het een snelheid van 10850 k m / u u r . Op 30 october, de 65e dag van de 110 dagen durende v lucht , passeerde M a r i n e r 2 de aarde op een afstand van 18, 5 m i l j o en k m . D i t i s ongeveer de hel f t van de afstand tot de baan van Venus. De sneUieid van M a r i n e r 2 ten opzichte van de zon was na de s t a r t name l i j k k l e ine r dan de baansnelheid van de aarde. Het toeste l kon daardoor n iet i n de aardbaan b l i j v en en begon onder invloed van de aantrekkingskracht van de zon i n de r i c h t i n g van de Venusbaan te va l l en . M a r i n e r 2 zend gedurende 24 u u r pe r dag de resul taten van de 4 in te rp lane ta i re exper imenten naar de aarde. De ins t rumenten dienen voor het meten van: de f lux (hoeveelheid pe r t i jdseenheid) en het impulsmoment van kosmische s to f ­deelt jes; de energie van de geladen deelt jes, het p lasma, die door de zon worden uitgestoten; de s terkte en r i c h t i n g van magneetvelden; het aantal en de i n t en ­s i t e i t van deeltjes die de zg. kosmische s t r a l i n g vo rmen , d i t z i j n protonen, alpha-deelt jes, k e m e n van zwaardere atomen en e lectronen. B i j het passeren van Venus worden nog 2 andere exper imenten ui tgevoerd. B i j het ene wordt met een kor tego l f rad iomete r de r ad i o s t r a l i ng met een golf lengte van 13, 5 en 19 m m gemeten. De golflengte van 13, 5 m m komt overeen met de wa te rab -

199

OMNI-ANTENNA

M A R I N E R 1 S P A C E C R A F T

sorpt ieband waardoor het moge l i jk wordt de aanwezigheid van waterdamp boven een bepaalde concentrat ie aan te tonen. U i t de waarnemingen op 19 m m is het moge l i jk de opperv lakte - temperatuur van de planeet te bepalen en de aanwezig­he id van een ionosfeer vast te s te l l en . Het tweede exper iment dient voor het meten van de in f rarode s t r a l i ng van Venus waaru i t men een beeld van de t e m ­pera tuur en de atmosfer ische condit ies w i l v e rk r i j g en . Met name zouden openingen i n het wolkendek kunnen worden aangetoond. Op 31 october werden de ins t rumenten van de 4 in terp laneta i re exper imenten t i j d e l i j k ui tgeschakeld omdat gebleken was dat de zonnecellen te we in ig energie leverden zodat de ba t t e r i j spanning te laag geworden was. Op 8 november bleek u i t de t e l e m e t r i e -gegevens dat d i t opgeheven was, en de ins t rumenten werden weer ingeschakeld op signaal vanaf de aarde. M a r i n e r was toen 23,5 m i l j o en k m van de aarde v e rw i j d e rd .

18 September

T i r o s 6 w e r d vanaf Cape Canaveral i n een baan op 681 to t 715 k m gebracht, o m ­loopt i jd 98, 7 m i n . , baanhoek 58°. Hi j bevat geen infrarood-gevoe l ige apparatuur.

200

27 September

Lancer ing van Kosmos 9 i n een baan tussen 302 en 356 k m , omloopt i jd 90 m i n . , baanhoek 65°.

29 September

De Canadees-amerikaanse kunstmaan Alouette (S-27) kwam vanaf de Paci f ic M i s s i l e Range i n een baan op 998 tot 1027 k m . , omloopt i jd 105 m i n . , baanhoek 80°, met een Tho r Agena B raket . De Alouette wordt aangeduid als " topside sounder s a t e l l i t e " hetgeen w i j s t op z i jn taak: het vanaf de bovenzijde sonderen van de ionosfeer. La t e r d i t j a a r zal voor hetzelfde doel een NASA kunstmaan, de S-48, gelanceerd worden. De Alouette heeft Instrumenten voor 4 expe r imen­ten en is u i t ge rus t met 2 antennes respekt i eve l i jk 50 en 25 me t e r lang, i n k r u i s ­v o r m opgesteld, die na de s t a r t werden uitgeschoven. Het gewicht is 145 1^ . Met het eerste exper iment word t de ionosfeer onder de kunstmaan gesondeerd to t de F-2 laag (300 tot 400 km) waar de e lectronenconcentrat ie max imaa l i s . De proe f dient voor bepalen van de man i e r waarop het aantal v r i j e e lectronen i n de ionosfeer v a r i e e r t als functie van de t i j d en de hoogte. D i t word t ui tgevoerd door het uitzenden van radios ignalen met een var iabe le f rekwent ie van 1,6 to t 11,5 MHz. De laagste waarde word t bepaald door de resonantle frekwentie van het p lasma w a a r i n de Alouette z ich beweegt. Daar beneden kan de kunstmaan geen echo's van de ionosfeer ontvangen. De hoogste f rekwent ie word t bepaald door de max ima le d ichthe id van de ionosfeer die men verwacht . Het tweede exper iment meet de kosmische ru i s i n de frekwentieband tussen O, 5 en 13 MHz . De f rekwent ie waarb i j de r u i s ve rdwi jn t geeft u i t s l u i t s e l over de e lec t ronen-dichthe id t e r plaatse van de kunstmaan. Het doel van het derde exper iment is het l u i s t e r en naar " w h i s t i e r s " audiofrekwente signalen i n de zeer lage r a d i o -frekwent ieband (1 t o t 10 kHz) . Hier toe dient een zeer gevoelige ontvanger. In het v i e rde exper iment worden p r i m a i r e kosmische deelt jes, e lectronen, p r o ­tonen en alpha-deelt jes gemeten. E r z i jn 6 detectors voor het waarnemen van e lectronen met een energie boven 3 keV en protonen boven 500 keV.

2 October

Lancer ing van Exp l o r e r 14 (S-3A) i n een zeer excentr ische baan met een p e r i -geum van 281 k m en een apogeum van 98455 k m . De omloopt i jd is 36,4 uur , de baanhoek is 33°. De 40 1^ wegende sate l l i e t w e r d met een Thor De l ta raket tn z i jn baan gebracht vanaf Cape Canavera l . De kunstmaan is u i tgerust met ins t rumenten voor de volgende 6 proeven: 1. Het meten van de f lux en het spec t rum van protonen met een lage energie i n

de r u i m t e binnen 6 aards t ra l en . 2. Het meten van de s terkte en de r i c h t i n g van het magneetveld van de aarde

i n de r u i m t e tussen 5 aards t ra l en en de apogeumafstand. U i t de met ingen hoopt men zekerheid te kunnen v e r k r i j g e n over het bestaan van een r i n g s t r o o m rond de aarde.

3. Deze proe f dient voor het meten van de hoeveelheid en de energie van e lec­t ronen en protonen langs de gehele sate l l ietbaan. H ier toe dienen 4 Geiger­t e l l e r s , die tn versch i l l ende mate z i j n afgeschermd om met ingen tn v e r ­schi l lende energ iebere iken moge l i j k te maken.

4. Onderzoek van kosmische s t r a l i n g met 3 Instrumenten: a. Dubbele sc in t i l l a t i e - t e l escoop voor het meten van: de tota le f lux van de

kosmische s t r a l i n g ; het energ iespectrum vanprotonen tussen 70 en 750 MeV; lage energ iespectra van alpha-deelt jes en tenslotte de tota le f lux van snel le protonen met een energie boven 700 MeV.

201

S-3A ENERGETIC PARTICLES SATELLITE

S O L A R C E L L E D PADOLE NO. 2

( LOW)

G M ( 3 0 2 ) D E T E C T O R

M A G N E T O M E T E R

ENCODER C O N V E R T E R T E L E M E T R Y E N C O D E R O P T I C A L A S P E C T COMPUTER

TURN-ON PLUG SOLAR CELL EXPERIMENT SOLAR C E L L EXPERIMENT AND DESPIN CONNECTOR

lON-ELECTRON DETECTOR

SHROUD SEPARATION PLANE

LOW E N E R G Y PROTON A N A L Y Z E R

C O S M I C R A Y L O G I C BOX

REGULATOR C O N V E R T E R

S I N G L E C R Y S T A L D E T E C T O R

OPT ICAL A S P E C T C O N V E R T E R COSMIC RAY LOGIC BOX C O N V E R T E R

S O L A R C E L L E D PADOLE NO.1

(HIGH)

M A G N E T O M E T E R E L E C T R O N I C S

B A T T E R Y PACK "A" AND C U R R E N T S E N S I N 6 B O X

S O L A R C E L L E D PADDLE N O 3

(H IGH)

A N T E N N A E Q U A L L Y S P A C E D

B E T W E E N S O L A R C E L L E D P A D D L E S

P U L L AWAY P L U G ( S T R U T 3 )

M ICRO S W I T C H ( 4 P L A C E S )

T I M E R ( S T R U T 2 8 4 ) S O L A R A R R A Y V O L T A G E R E G U L A T O R

7 - 1 6 - 6 2

202

b. Een CdS k r i s t a l waarmee door m idde l van door de s t r a l i n g opgewekte sc in t i l l a t i e s ( l icht f l i tsen) het energ iespectrum van protonen en e lectronen gemeten word t tussen 100 keV en 20 MeV. Tevens l ever t d i t gegevens over zachte gammast ra l ing .

c. Een afgeschermde Geiger-MUUertelescoop voor het meten van de p r o -tonenflux met een energie boven 75 MeV en de e lectronenf lux boven 8MeV.

5. H i e rb i j word t de dee l t jesstroom, de soort deeltjes en de energie gemeten als functie van r i ch t i ng , t i j d en plaats onder, in en boven de van AUengor-dels.

6. Met ing van de beschadiging door s t r a l i n g aan twee typen zonnecellen.

3 October Vlucht van W. Sch i r r a met de Sigma 7 (MA-8) van 6 banen rond de aarde op een hoogte van 161 to t 283 k m met een omloopt i jd van 89 m i n . en een baanhoek van 32, 5°. Hi j landde met grote nauwkeurigheid i n het vooraf bepaalde gebied, 440 k m noordoost van Midway Is land i n de St i l le Oceaan. De tocht duurde 9 h 13 m i n . Sch i r ra gaf e r de voorkeur aan om na de landing i n de kabine te b l i j v en die aan boord gehesen we rd van het v l iegdekschip Kearsage dat z i ch ongeveer 9 k m van de landingsplaats bevond. Zes en vee r t i g minuten na de landing stapte S c h i r r a u i t de Sigma 7 w a a r i n h i j , het afte l len meegerekend, 14 h 35 m i n . had doorgebracht. B i j deze v lucht werden de volgende proeven ui tgevoerd: a. Z ichtbaarhe id van grote l i chtbronnen i n Australië en Z u i d - A f r i k a . b. Opnamen met een 35 m m k l eu r en f i lm van uitgezochte objecten o. a. p loo ings-

gebergten, breukzónes, vulkanische gebieden, meteoorkra te rs en g l e t s j e rs . D i t dient om de fo tometr ische eigenschappen van verschi l l ende fo rmat i es te onderzoeken i n verband met het bestuderen van het oppervlak van de maan en de planeten.

c. Onderzoek naar het gedrag van enige nieuwe hittebestendige mate r i a l en waarvan proefopperv lakken z i jn gemonteerd op het c i l i nd r i s che einde van de kabine.

d. Onderzoek van het energ iespectrum van deeltjes met lage energie door m i d ­del van platen met een stral ingsgevoel ige emuls ie .

17 October

Kosmos 10 kwam i n een baan tussen 203 en 335 k m met een omloopt i jd van 90, 2 m i n . baanhoek 65°.

18 October " " ^ ' '

Ranger 5 we rd gelanceerd voor een landing op de maan die evenwel op een af­stand van 725 k m we rd gepasseerd. De m i s lukk ing was te w i j t en aan het n ie t funct ioneren van de s t roomvoorz ien ing waarsch i jn l i j k door het niet ui tk lappen van de panelen met zonnecellen. H i e rdoor kon de baancorrec t i e raket n iet ont ­stoken worden. Ook konden geen tv opnamen dichtbi j de maan gemaakt worden. Ranger 5 kon gevolgd worden doordat een 50 mW zender met een-eigen ba t t e r i j nog werk te . Het 343 1^ zware toeste l we rd eerst door de At las Agena B raket in een baan rond de aarde gebracht en vandaaruit naar de maan gelanceerd. E r waren ins t rumenten voor 4 proeven aangebracht. a. Maantelev is ie fotograf ie ; de opnamen .beslaan een gebied van 240 k m i n het

v i e rkant w a a r i n voorwerpen met een d iameter van 4 meter kunnen worden onderscheiden. De opnamen moesten worden gemaakt van een hoogte van 4200 k m tot 24 k m boven het maanoppervlak; telkens iedere 13 sec. een, to taa l r u i m 100 opnamen.

203

b . Met ing van de gamma-s t r a l i n g die word t uitgezonden door gesteenten op het maanoppervlak. H ie rdoor kan de aanwezigheid van radioakt ieve elementen als u ran ium, t h o r i u m , r a d i u m en k a l i u m 40 worden aangetoond. De s t r a l i n g s ­detector is bevest igd aan een 2 meter lange telescopische a r m die v i e r uur na de s t a r t , na het vol tooien van de baancorrec t i e , wordt uitgeschoven. H i j doet iedere 8 minuten een waarneming to t het t i j d s t i p 40 minuten voor het neerkomen op de maan. Daama wordt iedere 52 sec. een met ing ui tgevoerd tot aan de afscheiding van de instrumentencapsule voor de geremde l a n d i i j . Het meetorgaan is een caesiumjodide k r i s t a l w a a r i n door de gammast ra l ing l i ch t geproduceerd wordt . D i t l i ch t wordt ontvangen door een f o t o m u l t i p l i ­catorbuis waar in het signaal v e r s t e rk t word t en omgezet i n een e l e c t r i s ch signaal waarvan de ampl i tude evenredig is met de energie van de gamma­s t r a l i n g . Het Instrument kan 32 energieniveau's onderscheiden en bepaalt de hoeveelheid s t r a l i n g van ieder niveau.

c. Seismografische waarnemingen die dienen voor het onderzoek naar het voorkomen en de energie van bevingen. H i e ru i t kan men conclusies t r ekken over het eventuele bestaan van een v loe ibare k e r n en over de mechanische eigenschappen van de opperv laktemater ia len. Het ins t rument is 10 maa l zo gevoel ig als aardse se ismometers . De waarnemingen worden naar de aarde gezonden met een 50 m W zender.

d. Radar-hoogtemeter die tevens dient om gegevens te v e rk r i j g en over de r e f l e c t i v i t e i t van het maanoppervlak voor radargo lven. De hoogtemeter " z i e t " een gebied van 1500 k m ^ en wordt vanaf de aarde ingeschakeld als de Ranger 160 k m boven de maan i s .

De NASA heeft het aantal Rangers met 5 vergroot tot 14. De 5 toeste l len zul len i n 1964 gelanceerd worden. In 1963 za l Ranger 6 t / m 9 gestart worden. Z i j z i jn ieder u i tgerust met 6 tv camera 's die gedurende de laatste 10 minuten van de v lucht gedetai l leerde beelden van het maanoppervlak moeten geven.

20 October .-

Start van Kosmos 11 die een baan bere ikte tussen 245 en 920 k m , met een o m ­loopt i jd van 9 6 , 1 m i n . en een baanhoek van 45°.

27 October

Lancer ing van Exp l o r e r 15 (S-3B) met een Thor De l ta raket i n een excen­t r i s che baan tussen 312 en 17313 km.baanhoek 18, 02o omloopt i jd 5, 2 h . De kunstmaan dient voor het onderzoek van de kunstmatige s t ra l ingsgorde l die ontstond b i j de kemexp los ie , 400 k m , boven Johnston Is land i n de St i l le Oceaan op 9 J u l i . De s t ra l ingsgorde l s t r ek t z i ch u i t van 160 k m hoogte to t waa r sch i j n ­l i j k 16000 k m en bevat e lectronen. Men schat dat de he l f t van het aantal e lec­t ronen een energie beneden 1 MeV heeft, t e r w i j l de max ima le waarde l i g t b i j 8 MeV. De 45 1^ wegende Ex p l o r e r 15 voe r t met ingen u i t tussen 0 , 1 en 10 MeV. De instrumenten dienen voor het bepalen van: 1. het energ i espec tmm van de e lectronen. 2. de intens i te i t van e lectronen en protonen met een energie boven resp. 3, 5

en 35 MeV. 3. de hoekverdel ing van de e lectronenf lux. 4. de absolute Intensi te i t en hoekverdel ing van e lectronen met een energie

g ro te r dan O, 5 en O, 8 MeV. 5. de deeltjes f lux , soort en energie als functie van r i ch t i ng , t i j d en plaats

onder, in en boven de van A l l en -go rde l . 6. de sterkte en r i ch t ing van het magneetveld van de aarde i n de r u i m t e tussen

1, 7 en 3, 5 aardstra len. 7. de beschadiging van zonnecellen.

284

31 October

Vanaf Cape Canaveral we rd de geodetische kunstmaan Anna gelanceerd. Het pe r i geum l i g t op 1130 k m hoogte, het apogeum is 1149 k m , omloopt i jd 107. 9 m in . , baanhoek 50,03°. Zie voor een kor t e beschr i j v ing R. September '62.

Deze tweepersoons kabine v e r s ch i l t s t e rk van de Mercury -kab ine ofschoon h i j er u i t e r l i j k op ge l i j k t . Een be langr i jk v e r s c h i l is dat b i j Gemin i b i jna al le appa­r a t u u r bui ten de kab iaeru imte is ondergebracht. Daardoor was het moge l i jk voor iedere p i loot een grote deur te maken waardoor de kabine snel kan worden ver la ten , eventueel ook t i jdens de v lucht rond de aarde. De kabine is 2, 25 m hoog en heeft een grootste d iameter van 3 m . Het ver loopstuk (adapter) waarmee de kabine aan de T i t an H raket gemonteerd is bevat de s tuwsto f reservo i rs en 6 van de 24 raket jes voor het regelen van de stand van de kabine. Z i j hebben e lk een stuwkracht van 11 , 3 1 ^ . Verder is e r een zuursto fvoorraad van 47 kg aanwezig. E r z i jn 8 maneuvreerraket ten met een stuwkracht van 45 kgf. Zowel voor de maneuvreer - als voor de besturü^sraketten wordt een hypergole stuwstofcombinatie van monomethylhydrazlne en een st ikstofoxidemen^sel ge­b r u i k t met een I = 280 sec.

spec

De adapter wordt k o r t voor de t e rugkeer afgeworpen. De twee p i l o ten z i t ten op een schietstoe l die i n noodgevallen b i j s t a r t en landing kan worden gebruikt . E r is geen ontsnappingstoren zoals b i j M e r c u r y . B i j de landing kan de kabine door de p i lo ten worden bestuurd doordat inplaats van een parachute gebru ik gemaakt wordt een Rogallo " pa raw ing " die op 15 k m hoogte word t ontplooid. Zoals bekend (zie R. j u n i '62) za l met d i t toeste l rendez-vous beproefd worden. Daartoe word t eers t een Agena B - rake t gelanceerd i n een c i rke lbaan op 240 k m hoogte, waarna het Gemin i - toes te l i n een el l ipsbaan tussen 140 en 240 k m ge­bracht word t . Het t re fpunt verp laats t z i ch dan b i j iedere omwentel ing ongeveer 5, 3°. Indien de toeste l len e lkaar tot op 400 k m genaderd z i jn word t een r a d a r ­baken ingeschakeld dat z i ch r i c h t op de Agena B. Daarmee kan afstand, r i ch t ing en versch i l sne lhe id worden bepaald en is een nader ing to t op 80 k m moge l i jk . Dan word t een opt isch systeem ü^eschakeld, bestaan u i t een pei lapparaat en een l i c h t b r on op de Agena B. De rendez-vous eindigt m e t een mechanische verb ind ing tussen de twee toeste l len, waarb i j een max ima le ve rsch i l sne lhe id van 0,5 m/sec. toegelaten word t . De Gemini-kabine weegt, voor een v luch t t i j d van 48 uur met rendez-vous, 3000 kgf en voor een 14 daagse v lucht 3500 1 ^ . De eerste s t a r t za l in September 1963 plaatsvinden. De f i guur toont de M e r c u r y en Gemini-kabine op gel i jke schaal . De Gemin i kabine is u i tgerust voor landing op de vaste grond. Door de stand van de parawing te regelen kan men bere iken dat de daalsnelheid op het moment van de landing nu l i s .

G E M I N I

M e r c u r y Gemin i

205

De voorwaartse snelheid is dan nog 23 m/sec. zodat de kabine c i r c a 70 m u i t ­g l i j d t op 3 speciale s k i ' s . De parawing wordt d i r ec t na de landing losgemaakt. Ti jdens de v lucht is h i j opgeborgen in een c i l i nd r i s che doos aan de voorz i jde .

V O O R B E R E I D I N G V A N B E M A N D E M A A N V L U C H T E N

Bi j de voorbere id ing van de bemande maanlanding heeft het NASA Office of Manned Space F l i ght door enige recente u i tbre id ingen thans de beschikking over de volgende fabr ikage- en beproev ings inst i tuten: 1. Manned Spacecraft Center (MSC) te Houston i n Texas van waar u i t de gehele o rga ­

n isat ie van het ApoUo-project wordt ge le id zoals: ontwerp van de toeste l len, be­proev ing en v lucht l e id ing . Gemini rendez-vous en Apol lov luchten om de aarde en de maan en de maanlanding zul len worden gele id vanuit het Integrated M iss i on Cont ro l Center (IMCC) van het MSC op dezelfde wi jze als de Mercuryv luchten ge le id w o r ­den door het M e r c u r y Cont ro l Center op Cape Canaveral .

2. M a r s h a l l Space F l i ght Center te Huntsv i l l e i n Alabama voor het ontwikltelen van de s ta r t rake t t en . Onder superv is ie van M a r s h a l l SFC staan weer :

3. Michoud Operations Plant te New Orleans in Louis iana voor de fabr ikage van s ta r t rake t t en door verschi l l ende pa r t i cu l i e r e f i r m a ' s . '

4. M i s s i s s i pp i Test Fac i l i t y (MTF) c i r c a 50 k m noordoost van Michoud voor het be ­proeven van raket t rappen en metoren. De bouw van M T F zal eind 1962 beginnen. De eerste fase omvat het in r i ch t en van v i e r proefstanden; twee voor de S-IC booster, de eerste t r a p van de Saturn C-5 raket , en twee voor de S- I I , de tweede t r a p . Deze twee trappen leveren een stuwkracht van respekt ieve l i jk 3400 en 450 ton. De S-IC is 42 mete r lang en heeft een d iameter van 10 meter . De S - n heeft dezelfde d iameter en een lengte van 25 mete r . De eerste S- I I proefstand moet begin 1965 gereed z i j n en de eerste S-IC proefstand i n het midden van dat j aa r . Op 30 October verleende de NASA aan de Nor th Amer i c an Av ia t i on Inc. opdracht voor het l everen van 9 S - n raket t rappen voor C-5 plus enige toeste l len voor beproeving. De Douglas A i r c r a f t Company ontving opdracht voor het mod i f i c e ren van de S-IV B - t r ap zodat deze geschikt is voor de Sa tum C - l B - r a k e t . Deze zal worden gebruikt voor de s t a r t van het Apol lotoeste l b i j proefv luchten rond de aarde. A ls eerste t r ap h i e rb i j dient de S-I booster. Het betre f t slechts geringe wi jz ig ingen daar de S-IV B reeds ontworpen is voor gebru ik b i j de C-5. De opdracht moet eind 1963 gereed z i jn .

Nadat reeds eerder een opdracht v e r s t r ek t was, „ aan de Nor th Amer i can Av ia t ion hic , voor het

bouwen van de commando- en voorts tuwingsge-de^lten van het Apo l lo - toes te l is op 7 november a a i de Grumman A i r c r a f t Engineer ing Corp. opdracht gegeven voor het maanlandingstoestel ( lunar excurs ion module, LEM) In bijgaande f i guur ziet men hoe L E M de maan ve r laa t , na een per iode van onderzoek, om t e rug te keren naar de kabine en het voortstuwingsgedeelte die in een c i rke lbaan om de maan draa ien. Het l a n ­dingsgestel met de landingsmotor b l i j f t achter op de maan. B i j de s t a r t van de C-5 met Apol lo bevindt de 3 persoons commandocabine z i ch bovenaan de raket . H ieronder komt het v o o r t ­stuwingsgedeelte en daaronder, beschermd door een ver loopstuk tussen Apol lo en C-5, is L E M ondergebracht. Ti jdens de v lucht naar de maan wordt L E M bovenaan de cabine gekoppeld waa r ­na 2 p i lo ten instappen voor een landing op de maan vanuit de c i rke lbaan.

206

Na terugkeer van de p i lo ten b l i j f t L E M i n een baan om de maan. Een be langr i jk punt z i jn de landings- en s ta r tmo to r en van L E M , die een b rand t i j d van 8 tot 10 minuten moeten kunnen doorstaan. De landingsmotor zal een van 500 tot 5000 kgf regelbare s tuwkracht hebben. De s t a r t ­mo to r heeft een stuwkracht van ongeveer 2000 kgf. A l s L E M het Apol lo toeste l v e r laa t is het gev/icht ongeveer 12 ton, b i j t e rugkeer ongeveer 4 ton .

V R A C H T R A K E T T E N V O O R M A A N R E I S

T e r ondersteuning van de Apol lo-expedi t ie worden de mogel i jkheden van onbemande raket ten met u i t rust ingss tukken thans onderzocht. Het toeste l moet met een zachte landing neerkomen i n de omgeving van de twee p i l o ten die de Apol lo-kablne met het land ings­toeste l v e r l a t en hebben en geland z i jn op de maan. Gedacht word t aan het gebru ik van de Sa tum C-1 raket die met een 4 ton wegend toeste l ongeveer 700 kg u i t r u s t i n g kan vervoeren . B i j gebru ik van Sa tum C-5 is het t ienvoudige gewicht moge l i jk . Het ontwerp voorz i e t i n een universee l toeste l en d iverse ladingen b i jvoorbee ld : levensbehoeften (zuurstof , wate r ) , een schui lhut , een maanvoertu ig , een krachts ta t i on of zend/ontvang-apparatuur. Aan 3 f i r m a ' s we rd een studieopdracht v e r s t r e k t die voor het einde van het j a a r moet worden vo l too id .

N I E U W E P I L O T E N I N O P L E I D I N G

De NASA heeft 9 nieuwe p i l o ten uitgekozen die een t r a i n i n g zu l len ondergaan voor r u i m -tevluchten. Hun namen z i j n : Ne i l A. A r m s t r o n g , F r ank Borman , Char les Conrad J r , James A. Love l l , James A. M c D i v i t t , E l l i o t sM. See, Thomas P. Stafford, Edward H. White en John W. Young.

R A K E T T E C H N I E K

De eerste RL-10A3 rake tmoto r voor v loe ibare zuursto f en waters to f heeft z i jn t es tp ro g r a m m a vo l too id . De mo to r die een stuwkracht l eve r t van 6,8 ton w e r d 20maal ges tar t voor een tota le b rand t i j d van 2820 sec. Daamaast we rd een mechanische beproeving u i tgevoerd. E r zu l len 6 motoren van d i t type gebruikt worden i n de tweede t r a p , S-IV, van de Sa tum C-1 en 2 i n la te re vers ies van de Centaur - rake t . Het Centaur pro jec t , dat r u i m een j a a r v e r t r ag ing gekregen heeft door enige proefstandexplosies, is overgedragen van het M a r s h a l l SFC aan het NASA Lewis Research Center waar men z ich reeds sinds 1953 bezig houdt met de v loe ibare waters to f techniek. De ont ­w ikke l ing van de M - 1 moto r voor de tweede t r a p van de NOVA-rake t is ook opgedragen aan deze ins t e l l i ng . De NASA is een studie begonnen over het gebru ik van de Centaur met andere boosters dan de A t l a s - r ake t . De eerste taak voor Centaur za l z i jn het 950 kg .wegende Surveyor toeste l met een zachte landing op de maan te brengen. Verder staan op het p r o g r a m m a : in t e rp lane ­t a i r e v luchten met de M a r i n e r B, en, de s t a r t van 24 uuï-s sate l l i e ten. , Men verwacht dat de raket i n 1964/65 operat ioneel i s .

(zie afbeelding pag. 208)

207

Model van de M a r i n e r B sonde waarmee ins t rumenten op Mar s en Venus gebracht zul len worden voor onderzoek naar de aanwezigheid van leven. A l s s t a r t r ake t dient At las Centaur. De eerste v lucht word t omstreeks 1964 verwacht .

O G O , O R B I T I N G G E O P H Y S I C A L O B S E R V A T O R Y

Di t is de naam van het basis ontwerp van een ser ie van voor lop ig d r i e kunstmanen die ieder een verschi l l ende taak hebben, maar die gebru ik maken van const ruc t i e f ge l i jke toeste l len. Deze modi f icat ies dragen eigen benamingen. Zo kent men de EGO (Eccentr ic Geophysical Observatory ) , ofwel S-49, die i n j a n u a r i 1963 met een At las Agena B vanaf Cape Canaveral gelanceerd zal worden i n een zeer excentr ische baan met een perigeuöi van 280 k m en een apogeum van 110. 000 k m . In het begin van d i t j a a r werden 19 exper imenten voor d i t toeste l uitgekozen tot een to taa l gewicht van 70 kg . De kunstmaan heeft de v o r m van een kast met afmetingen 1 , 8 x 1 x 1 me te r . Aan twee z i jkanten z i j n panelen met zonnecellen aa i^ebracht die 50 wat t kunnen leveren.

208

De OGO's kunnen volgens het ontwerp max imaa l 50 ins t rumenten i n gestandaar­diseerde eenheden bergen tot een m a x i m u m gewicht van 110 kg. Daamaast kan een 135 kg zware kunstmaan meegenomen worden. Verschi l lende ins t rumenten z i j n be­vest igd aan v i e r 1, 5 m lange en twee 6 m lange ui tsteekse ls . Het tweede toeste l is ge l i j k aan de S-49. In 1964 zal als derde met een Thor Agena B de POGO (Polar Orb i t i ng Geophysical Observatory) gestar t worden in een poolbaan op 260 tot 900 k m hoogte. Op 30 October werden 19 exper imenten voor de POGO uitgekozen.

R E L A Y

De eerste Relay zal voor het e ind van di t j a a r met een Thor De l ta - rake t gelanceerd worden i n een baan met een per i geum van 1500 k m , een apogeum van 5500 k m en een baanhoek van 50°. De omloopt i jd is 2 h 43 m i n . waarvan 15 tot max imaa l 33 minuten gebru ik t kunnen worden voor communicat ie tussen de VS en Europa.

De gebruikte f rekwent ies z i jn voor de breedband ontvangers 1725 MHz, communica ­t iezenders 4170 MHz, plaatsbepalmgszender 4080 MHz en t e l eme t r i e zender 136 MHz De levensduur van de kunstmaan wordt geschat op 1 j a a r ; een be langr i jke onzekere fac tor h i e r b i j i s de beschadiging van de apparatuur door de s t r a l i i j i n de van A l l e n -gorde l .

209

De Relay is geschikt voor 1 t v -kanaa l of meerdere telefoon, te legraa f of f acs imi l e verbindingen. De v o r m is achthoekig met een d iameter van 75 c m en een lengte van 130 cm , ink lus ie f de zendantenne (Foto's RCA As t r o -E l e c t r on i c s D i v . )

I T A L I A A N S E K U N S T M A A N

Tussen de VS en Italië we rd een overeenkomst gesloten voor samenwerking b i j het lanceren van een kunstmaan i n een baan boven de evenaar vanaf een verp laatsbaar p l a t f o rm , ge l i jkend op een boore i land, i n equatoriale wateren. Voor s t a r t en beproeving zul len Scout raket ten gebruikt worden, o. a. voor proefv luchten vanaf NASA Wallops Is land Station i n V i r g i n i a . De sate l l i e t dient voor het onderzoek van atmosfeer en ionosfeer. Het pro jec t kreeg de naam San Marco .

* * *

B E R I C H T E N

SPACE SCIENCE RE VIEWS.

Deze zomer is i n Nederland verschenen de eerste a f lever ing van een dr iemaande l i jkse t i j d s c h r i f t over Ruimte-Onderzoek. Het heet Space Science Re v iews. De eerste af­l eve r ing is geheel i n ' t Engels; i n de aankondiging staat dat moge l i jk ook a r t i ke l en i n het F rans , Dui ts of Russisch zul len geplaatst worden, maar dan met een u i t gebre id u i t t r eks e l m ' t Engels. Het zal voo rname l i j k zu iver wetenschappeli jke b i jdragen bevatten over onderzoekingen door midde l van raket ten en van ru imtevaar tu igen ; soms ook zul len resu l ta ten v e r ­kregen met s t ratos fer ische balonnen of waarnemingsstat ions op aarde of maan be ­sproken worden. Het t i j d s c h r i f t is n iet bedoeld om nieuwe resul taten te pub l i ce ren ; z i jn taak is een momentopname te geven van de stand van kennis ten aanzien van de verschi l l ende gebieden van wetenschap verkregen door ru imte-onderzoek . H ie rdoor heft het een lacune in de wetenschappeli jke we r e l d l i t e r a tuur op. De a r t i ke l en worden op uitnodig ing van de redact ie geschreven. Deze bestaat u i t 22 be ­kende persoonl i jkheden op het gebied van het ru imteonderzoek (o. a. J . A. van A l l e n en L . I . Sedov), de meesten u i t de V. S., de over igen u i t West -Europa, Rusland en Japan. Hoofdredacteur is P ro f . D r . C. de Jager. Het redact ie -adres is Servaas Bo lwe rk 13, Utrecht . De ui tgever is D. Reidel 's Ui tgeversmaatschappi j . Postbus 17, Dordrecht , aan wie aanvragen voor een abonnement ge r i ch t kunnen worden. De p r i j s per jaargang van v i e r af lever ingen is ƒ 150, —. Iedere a f lever ing zal u i t ongeveer 180 bladzi jden bestaan.

De eerste a f lever ing begint met een voorwoord van de hoofdredacteur, w a a r i n doel en taak omschreven worden. De a r t i ke l en van iedere a f lever ing zul len soms nauw samen­hangende prob lemen behandelen of contoversiële standpunten naar vo ren brengen, zoals dat met de meeste a r t i ke l en van de eerste a f lever ing het geval i s , maar soms ook ieder over een apart gebied in fo rmat i e geven. De a r t ike l en z i jn de volgende: 1. T i r o s Exper iment Results , door H. Wexler , U. S. Weather Bureau. Aan de hand van

een groot aantal foto 's worden de resu l ta ten beschreven die met de eerste d r i e T i r o s - sa t e l l i e t en ve rkregen z i jn .

2. H igh-Energy So la r -Par t i c l e -Even ts , door H. Carmlchae l , Physics D i v i s i on , A tomic Energy of Canada L t d . H i e r i n worden beschreven de acht gelegenheden i n 1959, 1960 en 1961, waarb i j het effect van u i t s t ra l ingen van zonnevlammen op aarde w e r d waargenomen.

210

Het t i jdsver loop tussen de d i rec te waarneming van de zonnevlammen en de w a a r ­neming van de verander ing van de kosmische s t r a l i ng op of b i j de aarde v e r s t r e k t gegevens omtrent de samenste l l ing van de in terp laneta i re magnetische velden.

3. Dynamics of the Geomagnetic S to rm, door E. N. Pa rke r , En r i c o F e r m i Inst i tuut voor Kernstud ie , Chicago. Een beschr i j v ing van verander ingen i n het aardmagnet isch ve ld gedurende een magnetische s t o r m ; ve rvo rmingen door u i t - en inwendige spanningen, effect van hydromagnet ische golven en van de v e rm inde r ing van span­ningen aan het e ind van de s t o r m .

4. Magnetic Storms, door T . Gold, Center f o r Radiophysics and Space Research, C o m e l l Un i ve rs i t y , Ithaca, New York . Een andere v i s i e op magnetische s t o rmen dan i n het v o r i ge a r t i k e l .

5. The Po l a r Cap Absorpt ion Effect, door D. C. Rose en Syed Ziauddin, Nat ional Research Counci l of Canada (de laatste is verbonden aan de Un i ve rs i t e i t van Mysore i n India) . Een besprek ing van PCA i n z i jn verschi l l ende aspecten.

6. Exc i ta t i on of the L y m a n - ^ i n the Night Sky, door T . M . Donahue, Un i ve rs i t e i t van P i t t sburgh , Pennsylvania. Een k r i t i s che bespreking van de oorzaken die to t d i t ve rsch i jnse l kunnen le iden. A l l e a r t i ke l en eindigen met een uitgebreide l i t e r a t u u r l i j s t . Ze worden ve rdu ide l i j k t door t a l van foto 's , tekeningen en graf ieken. De u i t voer ing is boven al le l o f v e r ­heven: papier , d ruk en bladspiegel voldoen aan de hoogst denkbare eisen. De r e p r o ­ducties van het waarnemingsresul taat z i jn rag f i jn . D i t al les maakt het lezen tot een ex t ra genot.

Wi j hopen i n staat te z i jn , onze lezers op de hoogte te houden van de inhoud van volgende af lever ingen.

S u m m a r y . SPACE SCIENCE REVIEWS is a new internat iona l sc i ent i t i c qua r t e r l y containing inv i t ed rev iew papers on Space Science, i . e. sc ient i f i c research c a r r i e d out mos t l y by menas of rockets and rocke t -prope l l ed vehic les . As a ru l e , the papers w i l l be w r i t t e n i n Eng l i sh . The e d i t o r i a l board consists of mo r e than twenty we l l -known sc ient is ts throughout the w o r l d , but most of t hem l i v i n g i n the U . S. E d l t o r - l n - c h i e f is Pro f . D r . C. de Jager; the ed i t o r i a l office is Servaas Bo lwerk 13, Ut recht -Ho l l and . I t is publ ished by D. Reidel Publ i sh ing Company, P. O. Box 17, Dordrecht -HoUand. Subscr ipt ion p r i c e ƒ 150, — ($42, -) per vo lume of 4 issues. The f i r s t issue (june 1962) contalns the above-mentioned papers; t h e i r contents are most in t e res tmg . The p r i n t i n g is excel lent.

D.

C O N G R E S R U I M T E - O N D E R Z O E K

Op 6 oktober j l . organiseerde het Verbond van Wetenschappeli jke Onderzoekers (V. W. O.) een congres over Ruimte-Onderzoek i n Ut recht . Mede dank z i j de aankondiging tn onze s ep t embera f l e v e r t t j hebben een aantal leden van N. V. R. en NERO d i t congres bezocht. De v oo r z i t t e r . Pro f , d r . G. B . van Albada wees i n z i jn openingswoord op gevaren van het ru imte -onderzoek die z. 1. een harmonische ontwikke l ing van de natuurweten­schappen i n de weg kunnen staan: doordat de publieke be langste l l ing zozeer op r u i m t e ­vaar t en ru imte -onderzoek ger i cht i s , dre ig t d i t wetenschappeli jke onderzoekers van andere gebieden weg te t r ekken .

211

Hi j stelde intussen i n het l i c h t , dat ru imte-onderzoek door m idde l van raket ten , sate l l ie ten en andere ru imtevoer tu igen een welkome u i tb r e id ing biedt van de moge­l i jkheden, de ons omringende we r e l d en onze aarde te bestuderen. Het f e i t , dat d i t ru imte -onderzoek en het technisch moge l i jk maken ervan een r o l speelt tn de bewa­peningswedloop heeft z i jn bedenkel i jke kant. Anderz i jds is diezelfde wedloop mede oorzaak, dat reger ingen de v r i j grote bedragen die voor ru imte -onderzoek nodig z i j n , voteren. P ro f . D r . C. de Jager besprak enkele b i jdragen, die het R. O. l e ve r t aan de v e r g ro t ing van onze kennis van en ons inz icht i n prob lemen, die astronomie en geofysica ons s te l l en . Met R. O. is dan bedoeld: het onderzoek door midde l van ins t rumenten en levende wezens die hoog i n of bui ten de dampkr ing gebracht z i j n . Hi j kwam op tegen beweringen, dat d i t R. O. geen wetenschappeli jke w ins t zou opleveren. Wel is het duur : de kosten van het p ro j ek t van de Franse rake t , die over een paar maanden tn de Sahara zal worden opgelaten, z i j n we l ƒ 200. 000, en i n de toekomst za l gerekend moeten worden met minstens ƒ 50. 000 per raket . Bemande ru imtevaa r t is echter vee l duurder dan R. O. door m idde l van raket ten of onbemande sate l l i e ten. Enkele resul taten z i jn b . v. geboekt b i j het onderzoek van bewegende delen van de dampkr ing door een raket die een na t r iumspoor achter laat . Het b l i j k t daarbi j dat de w ind i n de hogere luchtlagen over een hoogteverschi l van 1 S. 2 k m soms geheel verander t van richtüig, ondanks aanzienl i jke windsnelheid. Voorts wees h i j op de ontdekking van de s tra lengorde ls (beter: deelt jesgordels) , waaraan sinds 9 j u l i j l . een nieuwe gorde l is toegevoegd door een ontplof f ing b i j Johnston's e i land. De invloed van het met de aarde meedraaiend p lasma op het over ige p lasma i n ons zonnestelsel , en omgekeerd, is óók een uiteressant onderwerp van studie door m idde l van R. O. , evenals een nadere bestuder ing van zonnevlammen.

Na de lunchpauze sprak eerst M r . J . N i t t e l , raadadviseur b i j het m i n i s t e r i e van O. K. en W. , over enkele organisator ische prob lemen van het R. O. (Z i jn lez ing staat v e r m e l d i n de O. K. W. -Mededel ingen, 26ste j r g n r . 43, van 29 okt . 1962). Hi j heeft ons uiteengezet, hoe het R. O. i n Europees verband z ich heeft ontwikke ld . U i t wetenschappeli jke kontakten z i jn ontstaan de wereldomvattende unies van nationale organisat ies van wetenschappeli jke we rke r s op de verschi l l ende gebieden van na tuur ­wetenschap, en d i t heeft ge le id tot de opr i cht ing van één overkoepelende organisat ie , de ICSU ( Internat ional Counc i l of Scienti f ic Unions). Tegen het eüid van het i n t e r ­nationale geofysische j a a r 57/58 is door de ICSU opger icht de Commiss i e voor R. O. (COSPAR), waarvan onze landgenoot Pro f . D r . v . d. Huls t v oo r z i t t e r we rd . Om tot een intensie f gecoördineerd R. O. te komen is echter méér nodig. A l l e r e e r s t geld. En di t kan n ie t verkregen worden v ia organisat ies van wetenschappeli jke onder­zoekers, die ieder bi j hun reger ing aankloppen. Derge l i j k onderzoek, dat een grote en kostbare technische voorbere id ing ve re i s t , word t pas moge l i jk als reger ingen z i ch verb inden (voorzover ze dat n iet al leen kunnen doen, en dat is i n W. -Europa uitgesloten) beschikbare financiën en technische hulpmidde len bi jeen te brengen o m gezamenl i jk het R. O, t e r hand te nemen. Een intensieve samenwerking tussen de enderzoekers m de landen b l i j f t daarb i j nodig, om te voorkomen dat dubbel of m inde r waardevo l w e r k gedaan word t . Zo is eerst de voorbereidende commiss i e i n W-Europa (COPERS) ontstaan, waa ru i t de ESRO is voortgekomen. De werkwi j ze en organisat ie van de ESRO l i j k t op die van het k e r n ­onderzoek, de CERN: i n beide organisat ies werken reger ingen en wetenschappeli jke instanties samen, maar t e r w i j l de ins t i tu ten van de CERN op één plaats i n Europa z i jn geconcentreerd bleek d i t po l i t i ek voor de ESRO niet moge l i jk : deze z i j n verdee ld over verschi l l ende landen. Zoals bekend word t de ESTEC, het grootste l a b o r a t o r i u m , i n Del f t opger icht .

212

Enigszins anders is de meer technisch ger ichte ELDO ontstaan; h i e rb i j ging het i n i t i a t i e f meer van de reger ingen u i t . Tege l i jk met het vormgeven aan de ESRO ont­wikke lden voora l de regerüigen van Engeland en F r a n k r i j k de gedachte, te komen tot een gemeenschappelijke raketontwikke l ing , waarb i j l a t e r andere landen z ich heb^ ben aangesloten, h i tegenstel l ing met de ESRO is de ELDO meer po l i t i ek en c o m ­merc i e e l ger i cht . In Nederland is op voors te l van de reger ing door de Kon. Ned. Akademie van Weten­schappen de GROC (Commissie voor Geofysisch en R. O.) opger icht , die de reger ing adviseert over de Nederlandse wetenschappeli jke b i jdrage i n het Europese R. O.

Tenslotte sprak M r . C E . L M. Hoogewegen over de financiële zi jde van het R. O. ' B i j de opr i ch t ing van de ESRO i n j u n i d i t j aa r z i jn de kosten voor de eerste 8 j a a r g e l im i t e e rd to t 1500 mi l j o en (Nieuwe) Franse f rancs , waarvan 380 mi l j o en voor de eerste 3 j a a r . Nederland draagt in d i t bedrag voor 4% b i j , mêt nog ex t ra kosten voor de ESTEC in Del f t .

Uit het groot aantal vragen na afloop van de voordrachten en de react ies u i t het t a l ­r i j k gehoor bleek de belangste l l ing voor het onderwerp van het congres en voor de Inhoud van de voordrachten.

D.

R U I M T E V A A R T L I T E R A T U U R

De redaktie ontvangt sinds kor t e t i j d de Monthly Catalog of U. S. Government P u b l i -cations waa r in per maand een overz icht voorkomt van recente amerikaanse p u b l i ­caties op het vakgebied. Het is onze e r va r ing dat de aangekondigde l i t e r a t u u r zeer goed gedocumenteerde in l i cht ingen geeft over aktuele ontwikkel ingen i n ru imt e vaa r t en ru imte-onderzoek. Bovendien is In de rege l de p r i j s ervan niet e r g hoog. Deze l i teratuuropgave zou vermoede l i jk twee-m-aandelijks, In gestencilde v o r m , beschikbaar gesteld kunnen worden voor de leden tegen een bedrag van ƒ 1 , — per j a a r voor adm in i s t r a t i e - en verzendkosten. Indien U h i e r voo r belangste l l ing heeft verzoeken w i j U di t pe r b r i e f kaa r t kenbaar te » w i l l e n maken.

A. T R A N S L I B R I S

Van de boekhandel " T r a n s l i b r i s " , Adol fsal lee 33, Postfach 79, 62 WIESBADEN (Deutschland) ontvingen wi j de mededeling, dat die z ich als vakboekhandel ook op de ru imtevaa r t heeft gespecia l iseerd. Een groot aantal t i t e l s van voorradige boeken staat in hun catalogus. Wie daarvoor belangste l l ing heeft kan deze t e r plaatse aan­vragen.

I N S T I T U T E F O R S C I E N T I F I C I N F O R M A T I O N

Het " Ins t i tu te f o r Scienti f ic I n f o rma t i on " , 33 south seventeen street , Phi ladelphia 3, PA, U. S. A. heeft ons toegezonden een af lever ing van z i jn wekel i jkse orgaan "CURRENT CONTENTS" of Space, E lec t ron ic and Phys ica l Sciences. Het bevat kor t e aankondigingen van ongeveer 2000 wetenschappeli jke a r t i k e l en i n 100 bladzi jden, al les wat i n een week in de hele were ld verschenen i s . Men kan z ich op di t weekblad abonneren: de kosten z i jn $ 100, - per j aa r , b i j afname van 2-5 af lever ingen wordt d i t per a f lever ing $ 80, - per j a a r . Mochten e r leden z i jn die z ich hierop w i l l en abonneren, dan kunnen w i j p roberen ge­zamenl i jke abonnementen te nemen: de redact ie w i l z ich h i e rmee we l belasten. Wie erover denkt schr i j ve ons; u i t e r a a r d w i l l e n w i j het proe fnummer we l laten c i r c u l e r e n .

D. 213

N . V . R .

C O N G R E S I . A . F .

Het veer t i ende congres van de I . A. F. za l gehouden wo r den van 22 to t 27 sep­t embe r 1963 te P a r i j s .

Leden van de N. V. R. , die eventueel een v o o r d r a c h t op dat congres w i l l e n houden, wo rden ve r zoch t b innen een maand na v e r s c h i j n i n g van d i t b l ad h i e r o v e r contact op te nemen me t de s e c r e t a r i s van de N. V. R.

L E D E N V E R G A D E R I N G 2 3 N O V E M B E R 1 9 6 2 .

U i t de no tu l en van de v e r gade r ing , die w e r d gevolgd door een v e r t o n i n g van de f i l m van de r u i m t e v l u c h t van Glenn, en enige andere f i l m s , nemen w i j o ve r :

Goedgekeurd w e r d het b e s lu i t , de j a a r l i j k s e c o n t r i b u t i e , boven de c o n t r i b u t i e aan de moederve ren i g ingen , te verhogen van ƒ 5 , — to t ƒ 7, 50, me t ingang van 1 j a n u a r i 1963. De v e r g a d e r i n g w e r d voorgezeten door I r . Houtman, onze v i c e - v o o r z i t t e r ; onze v o o r z i t t e r was door z iekte v e r h i n d e r d . Medegedeeld w e r d , dat de K. N. V. v . L . voo r taan , ingevolge een b e s l i s s i n g van het Hoo fdbestuur , aan de N. V. R. een subs id ie za l v e r l enen van ƒ 5, - p e r l i d , v o o r z o v e r het l i d tevens l i d is van de K. N. V. v . L . (D i t ge ldt dus N I E T voo r de l eden van de N . V. R. , die d i t l i dmaatschap v i a de Ve r en i g ing v oo r W e e r - en S te r renkunde dee lacht ig z i jn ) . De voorges te lde w i j z i g i ng en i n het hu i shoude l i j k r eg l ement be t re f f en v o o r n a m e l i j k het v e r w i j d e r e n van onprac t i sche bepal ingen. Op v o o r s t e l van de heer Le Grand w e r d Mev rouw de Rode ve r zoch t , advies u i t te brengen over de mo g e l i j k h e i d to t e igen s ta tuten te komen ; d i t i n v e rband me t de gedee l t e l i jke a fhanke l i j khe id w a a r i n de v e r en i g ing v e r k e e r t t . o. v . de K. N. V. v . L . Het gew i j z i gd hu i shoude l i j k r eg l ement w o r d t door de s e c r e t a r i s gezonden aan de leden die daar toe de wens te kennen geven. De waarnemend v o o r z i t t e r bedankte, namens de v e r gade r ing , de heer van de r V l i e t voo r het w e r k dat h i j i n de afgelopen j a r e n v oo r de v e r en i g i ng a ls b e s t u u r s ­l i d heeft v e r r i c h t ; de over ige leden van het b e s tuur w e r d e n herkozen , en de t a a k ­v e r d e l i n g i n het bes tuur b l i j f t dezel fde.

N A G E K O M E N B E R I C H T .

I r . J . G e e r t s m a heeft bedankt v oo r het b e s tuurs l i dmaa t s chap van de N. V. R. Wi j z i j n I r . Gee r t sma zeer dankbaar v oo r het w e r k dat h i j a ls zodanig heeft v e r ­r i c h t i n de ve le j a r e n dat h i j van het b e s tuur deel u i t m a a k t e . Ge lukk ig b l i j f t h i j ac t i e f op het gebied van de r u i m t e v a a r t ; w i j behoeven onze l e ­ze rs s lechts te h e r i n n e r e n aan z i j n r edac teurschap van A V I A , w a a r i n h i j nu a l zoveel j a r e n spec iaa l het n ieuws op r u i m t e v a a r t g e b l e d voor z i j n r eken ing neemt .

214

O ^ NEDERLANDSE VERENIGING VOOR RAKETONDERZOEK

Na de laats te w i s s e l i n g i n het hoofdbestuur is de samens t e l l i n g a ls vo l g t :

B . N. Swanenburg, A l g emeen V o o r z i t t e r H. F. R. Schöyer, A l g emeen Sec re ta r i s J . H . van de L i c h t e , A l g emeen Penn ingmees te r M . A . Ke rkhoven , V o o r z i t t e r A fd . Le iden H. Vos , V o o r z i t t e r A fd . A m s t e r d a m .

Hun adressen z i j n v e r m e l d op b l z . 154 ' in d i t n u m m e r .

* * * *

215