Ruimte-onderzoek / Mars

• Aardrijkskunde
• Basisschool
• Groep 4-8

Wat weet je al over de ruimte?

Wat is ruimte-onderzoek en hoe wordt dat gedaan? Wat weet jij er al van?

De ruimte

Onderzoek naar en in de ruimte

* Afbeelding gemaakt

door

James Webb 

telescoop

Om iets te weten te komen over onderzoek naar en in de ruimte is het handig om eerst goed te weten wat de ruimte is. Dus: Wat bedoelen we met de ruimte oftewel het heelal?

Het heelal is alles dat we kunnen aanraken, voelen, waarnemen, meten of detecteren. Het bestaat uit alle levende dingen, planeten, sterren, sterrenstelsels, stofwolken, licht en zelfs tijd. Voordat het heelal werd geboren bestonden tijd, ruimte en materie niet.

Het heelal bevat miljarden sterrenstelsels die elk miljoenen of miljarden sterren bevatten. De ruimte tussen de sterren en sterrenstelsels is voor het grootste deel leeg. Maar zelfs plekken ver van sterren en planeten bevatten verspreide stofdeeltjes of een paar waterstofatomen per kubieke centimeter. De ruimte is ook gevuld met straling (dus licht en warmte), magnetische velden en geladen deeltjes (bijvoorbeeld kosmische stralen).

Het heelal is ongelooflijk groot. Het zou een moderne straaljager meer dan een miljoen jaar kosten om de ster te bereiken die het dichtst bij de zon staat. Als je met de snelheid van het licht reist (300.000 kilometer per seconde) zou het 100.000 jaar kosten om alleen maar onze melkweg te doorkruisen.

Niemand weet precies hoe groot het heelal is, omdat we de rand niet kunnen zien – als er al een rand is. We weten alleen dat het zichtbare heelal minstens 93 miljard lichtjaar breed is. (een lichtjaar is de afstand die licht in een jaar aflegt – ongeveer negen biljoen kilometer).

Het heelal is niet altijd even groot geweest. Wetenschappers denken dat het is ontstaan in een Oerknal die bijna veertien miljard jaar geleden plaatsvond. Sinds die tijd breidt het heelal zich met een enorme snelheid uit. Dus het gebied van de ruimte dat we nu zien is miljarden keer groter dan het was toen het heelal erg jong was. De sterrenstelsels bewegen zich ook verder van elkaar af terwijl de ruimte ertussen groter wordt.

In de ruimte kan niemand je horen schreeuwen. Dat komt doordat er geen lucht is: Antwoord: de ruimte is ook een vacuüm. Geluidsgolven kunnen zich in een vacuüm niet verplaatsen.

Waar de ruimte begint  

De 'kosmische ruimte' begint ongeveer 100 km boven de Aarde, waar de lucht rond onze planeet ophoudt. 

Hoe de ruimte eruit ziet: Omdat in de ruimte het zonlicht niet wordt verspreid tot een blauwe hemel, ziet de ruimte eruit als een zwarte deken bezaaid met sterren.

We weten dus al het een en ander over de ruimte maar dat is eigenlijk nog heel weinig. Vroeger dachten de mensen dat de aarde het middelpunt was van het heelal. Tegenwoordig weten we dat onze aarde maar een kleine planeet is die om onze zon draait en onze zon is maar een van de vele miljarden sterren in het Melkwegstelsel. Het heelal is dus onvoorstelbaar groot en bestaat ook onvoorstelbaar lang. We weten nog niet waar het eindigt en of het wel eindigt, ook weten we niet welke vorm de ruimte heeft. Stel je toch eens voor dat de ruimte zo bolvormig is als onze planeet...dan zou je weer bij het startpunt uitkomen als je onbeperkt door het heelal kon reizen. Wie weet komt de mensheid dit ooit nog te weten.

Ruimte onderzoek: 

Wat is het en hoe het begon.

Wat is ruimte-onderzoek:

Ruimteonderzoek is het gebruik van astronomie en ruimtetechnologie om op een fysische (natuurkundige) manier de ruimte te onderzoeken met al dan niet bemande ruimtevluchten en ruimtevoertuigen.

Geschiedenis ruimte-onderzoek: 

Hoe het begon.

Al in de oudheid observeerde men de bewegingen van de hemellichamen. Je zou verwachten dat de oorsprong van ruimte-onderzoek te maken zou kunnen hebben met nieuwsgierigheid.  De motivatie voor ruimteonderzoek is echter niet altijd wetenschappelijk geweest: ook politieke motieven en wedijver (strijd) speelden dikwijls mee.

Een belangrijke periode voor het ruimteonderzoek was de ruimtewedloop, de strijd die de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie voerden om de verovering van de ruimte. Deze strijd verliep ruwweg van 1957 tot 1975 en werd gekenmerkt door inspanningen van beide naties om satellieten in omloop te brengen (met belangrijke militaire implicaties voor spionage en bewapening) en die uiteindelijk het hoogtepunt bereikte met een bemande vlucht naar de maan met landing en terugkeer naar de aarde.

Ruimte-onderzoek: doelen

Er zijn vele doelen van ruimte-onderzoek: 

-Onderzoek van de aarde en zijn atmosfeer vanuit de ruimte

-Onderzoek van het zonnestelsel met zijn planeten, manen, planetoïden, ...

-Onderzoek van bekende sterren, hun planeten en manen.

-Zoektocht naar nog onbekende sterren en sterrenstelsels en exoplaneten.

-Zoektocht naar planeten en manen met mogelijkheid van leven

-Bestudering van de banen van planetoïden en mogelijkheid van inslag op een planeet

-Bestudering van voorkoming inslag planetoïde door vernietiging of baanwijziging.

-Bestudering van de mogelijkheid van ontginning van ertsen van planetoïden en de maan (grondstoffen uit de ruimte halen)

-Bestudering van de gevolgen van het gebrek aan zwaartekracht.

-Voorbereiding van een bemande vlucht naar de maan. Zie ook ruimtevaart naar de Maan.

-Voorbereiding van een bemande vlucht naar Mars.

-Voorbereiding van een lange ruimtevlucht door bestudering van de gevolgen van straling en andere factoren op het menselijk lichaam tijdens ruimtevluchten en tijdens het verblijf op hemellichamen.

-Doorlopende proeven in het Ruimtestation

Hoe wordt ruimte-onderzoek gedaan

Ruimte-onderzoek wordt gedaan:

-Vanaf de aarde met telescopen 

-door satellieten die zich in een baan rond de aarde bevinden

-Vanuit de ruimte, in en vanuit het ISS (daar hebben jullie al een gotd over gehad

- door ruimtetelescopen zoals de James Webb ruimtetelescoop, deze zie je op de afbeelding.

Toffe ontdekkingen

Er is ontzettend veel over de ruimte ontdekt al weten we dus nog steeds vrij weinig.

Op de afbeelding die je ziet, van NOS Nieuws op Donderdag 6 april 2023 zie je een

nieuwe spectaculaire Webb-foto: Uranus met schitterend ringenstelsel. Uranus is de derde buitenplaneet die de telescoop op een nieuwe manier in beeld brengt, na Jupiter en Neptunus. "De gegevens van Webb laten zien hoe gevoelig de telescoop is. Zelfs de zwakste stofringen worden zichtbaar", schrijft NASA. Van de dertien bekende ringen zijn er elf zichtbaar op de Webb-foto.

Koudste plek in het heelal

                              Cold Atom Laboraty van de Amerikaanse NASA

Tof weetje over de ruimte.

Dat het af en toe lekker warm is op aarde hebben we te danken aan de zon. Hoe verder je van de zon afkomt, hoe kouder het wordt. Op de verste dwergplaneet Pluto is het al 240 graden onder 0. 

Om dit verhaal te begrijpen moet je weten wat het absolute nulpunt is. 

Komt ie.... 

Het absolute nulpunt is de koudst mogelijke temperatuur die ooit is gemeten. Het absolute nulpunt is bepaald op -273,15 °C. Dat is zo koud dat het gloeiend heet voelt. Het duurde erg lang voordat de wetenschap (wetenschappers dus) het absolute nulpunt hadden ontdekt. De temperatuur Kelvin is op het absolute nulpunt gebaseerd, het absolute nulpunt is 0 graden Kelvin.

Kouder kan het nooit worden. Dus temperaturen van 500 of 10.000 graden Celsius onder nul bestaan niet. Dat komt, doordat warmte niets anders is dan de beweging van deeltjes (moleculen en atomen), waaruit de stof is opgebouwd. Als die stil staan, is er ook geen meetbare warmte meer en is de temperatuur dus 273,15 graden onder nul.

Je zou denken dat het ergens midden in de lege ruimte, ver van alle sterren vandaan, het allerkoudst is. Toch is dat niet zo. De temperatuur blijft ook daar altijd nog zo'n 2,7 graden boven het absolute nulpunt. Dat komt doordat overal in de ruimte nog een piepklein beetje straling aanwezig is. Deze kosmische achtergrondstraling werd geproduceerd toen het heelal nog maar net geboren was. Waar straling is, is energie en energie betekent warmte. 

De Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes bouwde ruim 100 jaar geleden een mini-diepvriezer in zijn laboratorium in Leiden, het was daar nog maar 0,8 graden boven het absolute nulpunt. Dat was op dat moment de koudste plek in het heelal, wauw!!!

De koudste temperatuur in het heelal is op dit moment het Cold Atom Laboraty van de Amerikaanse NASA. In het najaar van 2017 werd dit kleine laboratorium aan boord van het ISS geplaatst. De temperatuur in dit laboratorium kan teruggebracht worden tot 1 miljardste graad boven het absolute nulpunt dat -273,15 graden is.

Mars

Aarde

Jupiter

Onderzoek naar de planeet Mars. 

Er zijn verschillende planeten in ons zonnestelsel. De mensheid is vooral geïnteresseerd in de planeet Mars. Maar welke planeet is eigenlijk Mars? Sleep de juiste planeet naar de juiste naam.

Waarom wordt er
onderzoek
gedaan naar de planeet Mars?

Het antwoord wordt in de komende sheets behandeld.

                     Onderzoek naar Mars

Er zijn verschillende WETENSCHAPPELIJKE DOELEN van onderzoek naar Mars. Deze zijn samengebracht in

Het Mars Exploration Program van NASA. Dit bestudeert Mars als een planetair systeem om de vorming en vroege evolutie van Mars als planeet te begrijpen (dus het ontstaan van Mars), de geschiedenis van geologische processen die Mars door de tijd heen hebben gevormd, het potentieel voor Mars om leven te hebben gehad en de toekomstige verkenning van Mars door mensen. Hoe meer we te weten zijn gekomen over Mars, hoe meer nieuwe vragen we hebben gekregen, hoe uitgebreider het onderzoek naar Mars is geworden en nog steeds wordt. We zijn van "Volg het water" naar "Verken bewoonbaarheid" naar "Zoek tekenen van leven" gegaan.

Mars: filmpje

https://www.nationalgeographic.nl/wetenschap/a43345522/alles-wat-je-wil-weten-over-mars

Van te voren klaarzetten: Open het filmpje van deze website in een apart tabblad:

https://www.nationalgeographic.nl/wetenschap/a43345522/alles-wat-je-wil-weten-over-mars

Filmpje uit 2016 maar wel interessant, uitgelegd door een wetenschapper die onderzoek doet naar Mars.

De ambities om mensen naar Mars te sturen zijn groot, maar wat treffen we daar eigenlijk aan als we voet aan land zetten? Wat voor planeet is Mars en lijkt onze buurman op de aarde of is het een totaal andere wereld?

In 2020 stuurde NASA de nieuwste Marsrover Perseverance de ruimte in en in hetzelfde jaar lanceerden ook Rusland en China missies naar Mars. Al decennialang trekt onze rode buurplaneet de aandacht van sterrenkundigen en andere wetenschappers. Een van de grootste vraagstukken die we proberen te ontrafelen: is er leven mogelijk op Mars? En kunnen we in de toekomst reizen naar Mars?

Elon Musk meent van wel en ook NASA is hoopvol om binnen twintig jaar een bemande missie te realiseren. Maar wat zullen de eerste mensen op Mars aantreffen? We zetten de belangrijkste feiten over Mars voor je op een rij. Wat weten we al en welke mysteries over Mars hebben we nog niet ontrafeld?

Mars is onze kleinere buurman

Vanaf de zon gezien is Mars de vierde planeet in het zonnestelsel. Mars draait tussen Jupiter en de aarde in een baan rond de zon en is dus onze directe buurplaneet. Dat maakt ruimtemissies naar Mars een stuk eenvoudiger dan naar bijvoorbeeld Jupiter, die in de buitenste ringen van het zonnestelsel draait.

Hoe ver is buurman Mars dan van ons verwijderd? Daar is nog niet zo’n makkelijk antwoord op te geven. Doordat de aarde en Mars beide op hun eigen tempo rondjes rond de zon cirkelen, is de afstand tussen de aarde en Mars elke dag anders. In 2022 kwam Mars relatief dicht bij de aarde voorbijvliegen. De afstand tussen ons en de rode planeet was toen ‘slechts’ 81,5 miljoen kilometer.

Stel dat astronauten over een aantal jaar aan een missie naar Mars beginnen of Elon Musk erin slaagt ruimtereizen naar Mars de lucht in te krijgen, hoelang duurt zo’n tocht naar de rode buurplaneet dan? NASA zegt dat je voor een enkeltje Mars zo’n acht of negen maanden moet uittrekken. Ter vergelijking: de reis naar de maan voor de eerste maanlanding duurde maar vier dagen.

Wat is het verschil tussen de aarde en Mars?

In sommige opzichten lijkt Mars best op de aarde. Zo tref je op Mars ook bergen, valleien en vulkanen aan. Die zijn wel een tikkeltje extremer dan wij gewend zijn. Kijk bijvoorbeeld naar Olympus Mons, de grootste vulkaan op de planeet. Deze vulkaan is 25 kilometer hoog. Daar past Mount Everest, toch ook geen kleintje, drie keer in. En dat terwijl Mars zelf helemaal geen reus is. Mars heeft een diameter van 6794 kilometer, dat is ongeveer de helft van de doorsnede van de aarde. Daarnaast is het op de planeet een stuk kouder dan bij ons. Je vertrouwde winterjas is niet bestand tegen de gemiddelde oppervlaktetemperatuur op Mars van -63 graden Celsius. De planeet is verder van de zon verwijderd dan de aarde en de atmosfeer is er een stuk dunner, waardoor er minder warmte vastgehouden wordt.

Behalve de aanwezigheid van bergen zijn er nog een aantal overeenkomsten tussen Mars en onze thuisplaneet. Mars draait net als de aarde in een licht gekantelde positie rondom de zon. Daardoor kent de planeet dezelfde seizoenen als wij. Die duren dan weer wel een stuk langer dan je op aarde gewend bent, ook omdat de jaren op Mars langer zijn. Mars doet er 687 aardse dagen over om rond de zon te draaien. Een dag op Mars is dan weer wel vergelijkbaar met op aarde. Op de rode planeet krijg je dagelijks een extra halfuur cadeau: Mars draait in 24,5 uur rondom zijn eigen as.

Is er leven mogelijk op Mars?

Dat Mars ook seizoenen kent en de dagen er ongeveer even lang zijn, wil natuurlijk niet zeggen dat er leven op de planeet mogelijk is. Maar in de zoektocht naar planeten die geschikt zijn voor buitenaards leven, is Mars wel een belangrijke kandidaat. De tekenen van leven op Mars zijn weliswaar raadselachtig, maar ze zijn er wel.

NASA-rover Curiosity stuitte op Mars op een mix van koolstofatomen, wat op aarde een belangrijke bouwsteen van leven is. Daarnaast ontdekte de rover ook pieken in het methaangehalte in de Martiaanse atmosfeer. Op aarde wordt dit gas vooral door biologische processen geproduceerd. Ook water is aanwezig op Mars. Nu alleen nog in de vorm van bevroren poolkappen, maar miljarden jaren geleden stroomde vloeibaar water door rivieren en meren.

Wanneer de eerste mens voet zal zetten op Mars, is voorlopig nog even de vraag. De ambities zijn er, maar een datum is nog niet geprikt. Ter voorbereiding op toekomstige ruimtemissies wordt er wel al getraind voor een bestaan op Mars. Er zijn al verschillende simulaties geweest zoals in 2014: met 6 mensen wonen in een koepel op een vulkaan in Hawaii (zie afbeelding), waarbij er onderzoek werd gedaan naar de omgeving. Maar ook nu start er zo'n nieuwe simulatie, daar zien jullie straks een filmpje van. 

Deelnemers aan de Mars-simulaties krijgen een klein voorproefje van wat de eerste mens op Mars ooit zal ervaren.

Laatste nieuws over de Perseverance die onderzoek doet op Mars, onder andere door het verzamelen van bodemmateriaal.

Een voorbeeld van een simulatie 

Opdracht

Maak een verslag over onderzoek naar de ruimte

of naar de planeet Mars  

voor in jouw expeditielogboek. 

Pauzefilmpje (15 minuten!) Klokhuis over werken in de ruimte.