Satellieten: van Spoetnik tot GPS

Spoetnik 1, de eerste satelliet, had een doorsnede van 58 cm, woog 83.6 kg en draaide in ongeveer 98 minuten om de aarde.

De piep die over de hele wereld te horen was

Op 4 oktober 1957 bracht de Sovjet-Unie de eerste kunstmaan in een baan om de aarde. NASA's geschiedenisbureau beschrijft Spoetnik 1 als ongeveer zo groot als een strandbal: 58 cm in doorsnede, 83.6 kg zwaar en met een omlooptijd van ongeveer 98 minuten langs zijn elliptische baan. Hij deed weinig meer dan een radiopiep uitzenden, maar iedereen met een ontvanger kon hem boven zich horen passeren. Een maand later vervoerde Spoetnik 2, met een massa van 508.3 kg, de hond Laika. De Verenigde Staten antwoordden met Explorer 1 op 31 januari 1958. In juli 1958 nam het Congres de Space Act aan, waarmee NASA werd opgericht. De ruimtewedloop was begonnen.

Minder dan vier jaar na Spoetnik, op 12 april 1961, werd Joeri Gagarin de eerste mens in de ruimte. NASA merkt op dat zijn Vostok 1 met 27 400 km/h om de aarde vloog en dat de vlucht 108 minuten duurde. Gagarin landde niet in de capsule: hij schoot zich eruit en kwam per parachute naar beneden.

Wat satellieten doen

Tegenwoordig draaien duizenden satellieten om de aarde, en hun taken volgen uit hun banen. Lage banen, enkele honderden kilometers hoog, zijn dichtbij genoeg voor scherpe beelden. Daarom vliegen aardobservatiesatellieten zoals Korea's KOMPSAT-reeks, ook Arirang genoemd, daar. Terwijl de aarde onder hen draait, komen ze bovendien boven het grootste deel van de planeet. Middelhoge banen zijn geschikt voor navigatie. GPS.gov beschrijft een stelsel van minstens 24 satellieten op ongeveer 20 200 km, verdeeld over zes baanvlakken, zodat vanaf vrijwel elke plaats minstens vier zichtbaar zijn. De Amerikaanse Space Force heeft 31 operationele GPS-satellieten in gebruik gehad. Hoge geostationaire satellieten op 35 786 km, zoals Korea's Chollian-weersatellieten, houden voortdurend één heel halfrond van de aarde in het oog.

Waar zou je vanuit Korea een geostationaire satelliet zien? Hij bevindt zich boven de evenaar en staat vanaf het noordelijk halfrond dus altijd ergens aan de zuidelijke hemel. Eenvoudige meetkunde geeft zijn hoogte: voor een satelliet op je eigen lengtegraad is die arctan[(cos φ − 6378 ÷ 42 164) ÷ sin φ]. In Seoul, met φ = 37.6°, is dat ongeveer 46° boven de zuidelijke horizon; vanaf het zuidelijker gelegen Jeju ongeveer 51°. Daarom wijzen satellietschotels in Korea allemaal ongeveer naar het zuiden en zijn ze onder ongeveer die hoek omhoog gekanteld.

Een GPS-ontvanger bepaalt zijn positie met tijdmetingen. Elke satelliet zendt zijn positie en de exacte tijd van zijn atoomklokken aan boord uit. De ontvanger meet hoelang elk signaal onderweg was en vermenigvuldigt dat met de lichtsnelheid om afstanden te krijgen. Met vier satellieten berekent hij zijn eigen positie in drie dimensies plus de tijdsfout van zijn eigen klok. Omdat licht in een duizendste seconde 300 km aflegt, moeten de klokken uitzonderlijk nauwkeurig zijn: een fout van één miljoenste seconde betekent al 300 m.

Korea in de ruimte

Korea kreeg in 2022 zijn eigen draagraket. Op 21 juni bracht de door KARI ontwikkelde Nuri-raket, KSLV-II, vanaf het Naro Space Center in Goheung een satelliet voor prestatieverificatie in zijn doelbaan op 700 km. De regering kondigde aan dat Korea daarmee het zevende land was dat met eigen technologie een praktische satelliet van meer dan één ton kon lanceren. In mei 2024 opende het land de Korea AeroSpace Administration, KASA, in Sacheon om toekomstige raket-, satelliet- en maanprogramma's te leiden.

Meer satellieten betekenen ook meer afval: opgebruikte rakettrappen, dode satellieten en brokstukken van botsingen. Een verfschilfer heeft op baansnelheid al veel energie. Daarom volgen ruimtevaartagentschappen de grotere brokstukken en zetten ruimtevaartuigen soms hun motoren aan om ze te ontwijken. Van nieuwe missies wordt tegenwoordig verwacht dat ze plannen hoe hun satellieten na afloop uit hun baan worden verwijderd.