Satellieten - Kunstmanen


Bij het woord ‘ruimtevaart’ denk je misschien in eerste instantie aan astronauten. Maar dat is lang niet alles. Zonder dat je er erg in hebt, hebben we op aarde ook veel met ruimtevaart te maken. Er zijn namelijk heel veel kunstmanen in de ruimte waar géén astronauten in zitten, maar die wel nuttige dingen doen voor ons. Deze kunstmanen worden ook wel satellieten genoemd.

satellietEen satelliet die gegevens verzamelt over het aardoppervlak en de oceanen

 



opdrachtJullie maken in deze les kennis met die satellieten. Daar zijn er diverse soorten van. Elke soort voert zijn eigen taak of taken voor ons uit.

Jullie bekijken in groepen een van die type satellieten.

 



werkinuitvoeringVoor deze opdracht krijg je 2 lesuren de tijd.

Eerst kijken jullie eerst gezamenlijk naar de video 'Wat is een satelliet?' van SchoolTV.

Daarna verdelen we de klas in vijf delen. Elk van de groepen krijgt een van de bronnen over de verschillende soorten kunstmanen toegewezen:

  1. Weersatellieten
  2. Navigatiesatellieten
  3. Verbindingssatellieten
  4. Milieusatellieten
  5. Ruimte-telescopen

Lees samen met je groepsgenoten de bron door over het type satellieten, die jullie moeten onderzoeken. Zoek eventueel op internet naar meer informatie over dit soort satellieten of kunstmanen.

Daarna maakt elke groep een PowerPoint presentatie over het ype satellieten die zij onderzocht hebben.

In het 2e lesuur laten de groepen hun PowerPoint-presentaties aan elkaar zien, en geven ze eventueel een nadere uitleg over de functie van die satellieten.

 



Kijk naar de SchoolTV-video 'Wat is een satelliet? - Een kunstmaan':





Om een min of meer betrouwbare weersverwachtingen te maken, wordt gebruik gemaakt van satellieten die het weer op aarde bekijken en meten.
Die satellieten noemen we weersatellieten of weerkunstmanen.

Ze zijn er in twee soorten:

1) Weersatellieten in een geostationaire baan (wat dat is, heb je in de bron 'Wat is een satelliet?' gezien). Zij hangen op grote afstand van de aarde en altijd boven dezelfde plek op de evenaar. Daardoor kunnen ze het weer op bijna de helft van het aardoppervlak 24 uur per dag in de gaten houden. De satellieten zenden afbeeldingen en andere gegevens naar weerinstituten op aarde, zoals het KNMI.

Ook zenden ze gegevens over temperatuur, windrichting enzovoort die komen van boeien in zee en van onbemande meetstations in dunbevolkte gebieden op land door naar die weersinstituten.

Hieronder zie je weergegevens van een satelliet die vast boven Nederland hangt:

2) Weersatellieten in een lage baan rond de aarde met een min of meer rechte hoek met de evenaar. Deze satellieten kunnen wel degelijk het weer op alle plekken op aarde even goed waarnemen en meten. Ook deze satellieten zenden hun beelden en meetgegevens naar weerinstituten. Nadeel is wel dat elke plek op aarde maar even bekeken kan worden en daarna een hele tijd niet, tot de satelliet weer over dezelfde plek vliegt. Daar staat tegenover dat deze satellieten scherpere beelden van wolken, buien en stormen kunnen maken dan weersatellietenin een geostationaire omloopbaan.



Niet alleen weerinstituten krijgen informatie over het weer via deze twee soorten weersatellieten. Ook weerkundigen die voor een omroep werken doen dat bijvoorbeeld.

 


 
Kijk naar de YouTube-video ‘Hoe werkt GPS, Willem Wever’:

Het GPS-systeem is overal op het aardoppervlak te gebruiken. Met dit systeem kun je tot een paar meter nauwkeurig, of soms zelfs nog iets nauwkeuriger, bepalen waar je bent.

In 1964 komt een voorloper hiervan, de Transit in gebruik. Onderzeeërs van de Amerikaanse marine gebruiken dat, maar ook koopvaardij- en vissersschepen en pleziervaartuigen. Ook op het land wordt het Transit systeem gebruikt.
Omdat dit systeem maar uit enkele kunstmanen bestaat, moet je soms uren wachten voordat je er een in zicht hebt en je dan kunt nagaan waar je precies bent.

Drie jaar later begint het Amerikaanse leger het GPS, of voluit Global Positioning System, op te zetten. Dit systeem bevat zoveel kunstmanen, die in banen rond de aarde draaien, dat je er altijd wel drie of vier van kunt waarnemen, vanaf elke plek op aarde. Daarom kun je waar je ook bent en wanneer je maar wilt, van dat systeem gebruikmaken.

Tegenwoordig kan iedereen dat doen met een speciale app en een GPS-ontvanger op je smartphone. Daar hebben bijvoorbeeld mensen profijt van, die weinig of niets meer kunnen zien en toch ergens heen willen waar ze de weg nog niet kennen.
Ze lopen met hun blindenstok of geleidehond naar hun bestemming aan de hand van gesproken aanwijzingen, die ze via hun smartphone krijgen.

Naast het GPS zijn nog andere navigatiesystemen met kunstmanen in gebruik genomen: Galileo bijvoorbeeld, gebouwd door en in gebruik in de Europese Unie. Zo zijn er ook nog Weibo, dat gebouwd is door China en Glonass dat door Rusland is opgezet.

Een uitgebreid verhaal over het ontstaan en de werking van GPS is te zien in de YouTube-video ’GPS uitgelegd‘:

 


 
Kijk naar de YouTube-video 'Telstar communicatie-satelliet (1962)':

Een satelliet in een lage baan rond de aarde doet ongeveer anderhalf uur over een rondje. De maan heeft er 29½ dag nodig om éénmaal rond de aarde te draaien. Dat bracht de Britse schrijver van sciencefictionverhalen Arthur C. Clarke (1917-2008) op de volgende idee:

De tijd die een satelliet nodig heeft om eenmaal rond de aarde te draaien, neemt toe met de afstand tot de aarde. Dus moet er ergens tussen de aarde en de maan een omloopbaan rond de aarde zijn waar een satelliet precies 24 uur over een ronde doet. Dat is net zo lang als de tijd die de aarde nodig heeft voor één omwenteling rond haar as.

Dus als je er voor zorgt dat een satelliet precies in die baan zit en die baan altijd over de evenaar loopt, dan blijft die satelliet altijd boven dezelfde plek boven de evenaar hangen. We zeggen dan dat de satelliet in een geostationaire omloopbaan zit. Van daaruit kan die satelliet radiosignalen letterlijk naar de halve wereld sturen. Via twee, en zeker drie satellieten in deze baan kun je een signaal vanaf een bepaalde plek op aarde naar alle andere plekken op aarde tegelijk sturen.

Radio- en tv-stations en telecombedrijven maken dankbaar gebruik van kunstmanen in een geostationaire omloopbaan. Als je goed hebt gekeken naar de filmbron, snap je waarom de Telstar, een Amerikaanse satelliet, hier niet voor kon worden gebruikt.

Vooral na 2000 worden steeds meer verbindingskunstmanen gebruikt die net als de Telstar niet in een geostationaire baan zitten. Ze draaien in een lage baan rond de aarde met een min of meer rechte hoek met de evenaar. Daardoor is zo’n kunstmaan overal op aarde af te toe te zien vanaf de grond.

Deze kunstmanen zijn een stuk kleiner dan de verbindingskunstmanen die in een geostationaire baan zitten. Daardoor kunnen met een grote raket in één keer tientallen van die kunstmanen worden gelanceerd.

Ze hebben dezelfde taken als verbindingskunstmanen die in een geostationaire baan zitten. Of ze leggen verbindingen tussen internetgebruikers op het aardoppervlak.

Ze vormen netwerken met tientallen, of honderden exemplaren die ook met elkaar in verbinding staan. Een van die netwerken, Starlink, heeft er zelfs duizenden. Dit netwerk verbindt wereldwijd gebruikers van internet met elkaar.

starlink

Van elk netwerk zitten de verbindingskunstmanen niet allemaal in dezelfde baan. Ze zijn verspreid over meerdere banen die zich op enige afstand van elkaar bevinden (zie afbeelding hierboven). Op die manier zorgt de beheerder van het netwerk ervoor, dat je op elke plek op aarde altijd verbinding kunt krijgen met een of meer van die kunstmanen.

 


 
Kijk naar de YouTube-video ‘Nederlandse satelliet legt luchtvervuiling schrikbarend scherp vast’:

Deze video laat zien van hoe sommige satellieten de aarde vanuit de ruimte in de gaten houden. Deze satellieten draaien in lage banen rond de aarde, in een min of meer rechte hoek met de evenaar. Daardoor vliegen ze regelmatig over alle plekken op aarde en kunnen ze zo het hele aardoppervlak bekijken en daar afbeeldingen van maken.

Waar die afbeeldingen voor gebruikt kunnen worden, hangt af van wat wetenschappers willen weten van de aarde.

Deze wetenschappers onderzoeken bijvoorbeeld wat erin de loop van de tijd allemaal verandert op aarde. Zo zijn er veranderingen, die satellieten waarnemen, die te maken hebben met de loop van de seizoenen. Een voorbeeld hiervan is de hoeveelheid ijs die er ligt in de noordelijke IJszee. Vanaf september neemt het deel van het zeeoppervlak dat met ijs bedekt is toe, en vanaf maart neemt dat weer af.

Als je deze waarnemingen een flink aantal jaren achtereen doet, zie je dat er in sommige jaren meer ijs in het gebied ligt en in andere jaren juist minder.
Zo is komen ook vast te staan dat er gemiddeld steeds minder ijs op zee ligt in het noordpoolgebied. Dat heeft er mee te maken dat dit gebied gemiddeld warmer wordt, net als de rest van de aarde.

Er zijn ook veranderingen op aarde hebben die niets te maken hebben met de loop van de seizoenen. Zo’n verandering heeft vaak te maken met de menselijke activiteiten op aarde. Een voorbeeld hiervan is dat in het Amazonegebied steeds meer oerwoud verdwijnt. Dat geldt ook voor andere gebieden op aarde met uitgestrekte bossen. Dat gebeurt bijvoorbeeld door het kappen van bomen voor de houtindustrie of door het in brand steken van bossen om plek te maken voor landbouw. 

milieusatellietSatellietbeeld van de ontbossing in het Amazonegebied

Ook is te zien hoe steden in de loop van de tijd almaar meer landoppervlak innemen. Ten slotte is te zien hoe steden in een gebied waar oorlog is, verwoest worden door beschietingen en bombardementen. Ook is in die gebieden te zien waar grote groepen soldaten met tanks en andere legervoertuigen zich verplaatsen.

Andere veranderingen die waargenomen worden komen voort uit natuurrampen, zoals aardbevingen, vulkaanuitbarstingen en overstromingen. Hulpverleners gebruiken die beelden om na te gaan waar schade is aangericht en hoe groot die schade is. Zo kunnen ze bepalen waar wat voor noodhulp er in het rampgebied nodig is. Soms blijkt uit de beelden van een kunstmaan dat mensen in een bepaald gebied gevaar lopen door een natuurramp die daar elk moment plaats kan vinden. Zo kan een laaggelegen gebied aan een kust tijdig worden ontruimd als uit beelden blijkt dat er een zware storm of orkaan op komst is die een overstroming kan veroorzaken.

natuurrampSatellietbeelden van een deel van de Japanse kust voor en na de tsunami op 11 maart 2011

 


 
Kijk naar de YouTube-video ‘Nieuwe ruimte-telescoop kijkt ver terug in de tijd’:

 Op 12 juli 2022 liet de NASA de eerste opnames zien die door deze telescoop zijn gemaakt. Hiermee begon de telescoop aan zijn werk.

Het is niet de eerste satelliet die sterrenkundig onderzoek doet. Er hangt al een hele tijd nog een andere ruimtetelescoop in de ruimte, de Hubble Ruimtetelescoop. Ook die onderzoekt sterren, planeten en andere hemellichamen door zichtbaar licht van die hemellichamen op te vangen en er beelden van te maken.

Andere satellietem verzamelen informatie met behulp van de infrarode straling, de ultraviolette straling, de Röntgenstraling of de gammastraling die hemellichamen uitzenden. Die soorten straling worden deels of helemaal tegengehouden door de dampkring van de aarde. Die kun je dus alleen maar waarnemen met een satelliet in de ruimte.

Zo heb je bijvoorbeeld de Chandra. Deze satelliet zoekt naar en bestudeert hemellichamen die Röntgenstraling uitzenden. Die straling ontstaat bijvoorbeeld als gas en stof door een zwart gat worden opgezogen. Een zwart gat is een klein hemellichaam met zoveel zwaartekracht dat zelfs licht er niet aan kan ontsnappen. Je kunt een zwart gat pas waarnemen als er iets in opgenomen wordt.

Een ander voorbeeld is een Nederlandse satelliet, genaamd IRAS, die tussen januari en november 1983 infrarode straling van hemellichamen onderzocht. Met deze satelliet werd voor het eerst aangetoond dat er rond sommige sterren een schijf van materie en gas zit. Dat wilde men weten omdat men toen al het idee had dat er planeten uit zo’n schijf kunnen ontstaan. We weten nu ook zeker dat dit inderdaad het geval is en dat het zelfs heel vaak gebeurt. De satelliet Kepler en diens opvolger TESS hebben samen al vele duizenden planeten gevonden die rond een andere ster dan de zon draaien.

Zoek naar meer voorbeelden van satellieten die sterrenkundig onderzoek doen. Gebruik hiervoor de grafiek hieronder. Zoek bij elk golflengtegebied een kunstmaan die straling uit dat golflengtegebied kan bekijken.

EM SpectrumDiagram van het elektromagnetisch spectrum
(de getekende variatie van golflengte is schematisch, in werkelijkheid is deze vele malen groter)

 


 
Deze les laat zien dat ruimtevaart meer is dan alleen reizen in de ruimte maken en daar werkzaamheden uitvoeren. Daarmee zien leerlingen hoe belangrijk ruimtevaart is geworden voor het dagelijks leven op aarde en dat bijna iedereen er, zonder er erg in te hebben, voordeel heeft van de ruimtevaart.

Plan van aanpak
Voor deze les trekt u 2 lesuren uit. 

U laat de klas Bron: Wat is een satelliet zien.

U verdeelt vervolgens de klas in vijf groepen.

Iedere groep bestudeert de bron over het typesatellieten die aan de groep is toebedeeld. Laat de groepen wel tevoren weten dat ze er op internet extra informatie over mogen zoeken.

In het eerste lesuur maakt elke groep een PowerPoint-presentatie over de soort kunstmanen die zij onderzocht hebben.

In het tweede lesuur laten de groepen hun PowerPoint-presentaties aan elkaar zien, en geven ze eventueel een nadere uitleg over het gebruik van deze kunstmanen.

Kerndoelen
36. De leerling leert betekenisvolle vragen te stellen over maatschappelijke kwesties en verschijnselen, daarover een beargumenteerd standpunt in te nemen en te verdedigen, en daarbij respectvol met kritiek om te gaan.
39. De leerling leert een eenvoudig onderzoek uit te voeren naar een actueel maatschappelijk verschijnsel en de uitkomsten daarvan te presenteren.
41. De leerling leert de atlas als informatiebron te gebruiken en kaarten te lezen en te analyseren om zich te oriënteren, zich een beeld van een gebied te vormen of antwoorden op vragen te vinden.

 


 

  • De leerlingen kennen de begrippen ‘satelliet’ en ‘geostationair’.
  • De leerlingen kunnen vijf soorten satellieten onderscheiden aan de hand van de manier waarop ze gebruikt worden.
  • De leerlingen kunnen uitleggen wat elk van die satellieten voor taak of taken heeft die belangrijk zijn voor ons dagelijks leven.

 


 
De opzet van de les is goed gelukt als:

  • de PowerPoint-presentatie een goed beeld geeft van de taken van de verschillende satellieten.
  • de leerlingen respect hebben getoond voor elkaar en goed hebben samengewerkt.

 

verwante lessen

Login Form