v. (-manen), (ook: satelliet), kunstmatig hemellichaam dat vanaf de aarde gelanceerd is.
(e) Een kunstmaan beweegt zich zonder verdere voortstuwing in een ellipsbaan om de aarde (of andere planeet) onder invloed van de zwaartekracht.
Lancering en besturing. Een kunstmaan wordt slechts voortgestuwd tijdens en direct na de lancering, uitgezonderd korte impulsen voor de regeling van de stand. De lancering heeft tot doel de kunstmaan op een hoogte te brengen van ten minste enkele honderden km boven het aardoppervlak, zodanig dat zij een snelheid krijgt groter dan de →cirkelsnelheid die ca. 7,5 km/s bedraagt. De minimumhoogte is nodig, omdat anders de satelliet te snel door de lucht afgeremd zou worden. Met de meeste bestaande raketten slaagt men er echter niet in snelheden te bereiken groter dan 3–5 km/s. Daarom wordt een kunstmaan niet ineens, maar met behulp van een gelede →raket gelanceerd.
Een kunstmaan zal bij het passeren van de onderste 100 km van de dampkring afgeremd worden, zodat de praktische lanceersnelheid in de buurt van 10 km/s moet liggen (→karakteristieke snelheid). Een groot probleem vormt de besturing van de raket tijdens de lancering en naderhand van de standsregeling van de satelliet. Het komt erop aan de laatste trap van de lanceerraket in een horizontale baan te brengen, zodanig dat de vliegrichting nauwelijks afwijkt van het horizontale vlak. Dit gebeurt in het algemeen met gasstraalreactiemotoren, kleine additionele raketten die reageren op signalen van horizonsensoren en de raket in hun juiste baan brengen. Wanneer de kunstmaan in zijn baan om de aarde gekomen is, is het nodig haar een zekere stabilisatie te geven, b.v. door op de zon te richten. Dit gebeurt met behulp van fotocellen die reactiemotoren in beweging kunnen brengen.
Deze reactiemotoren kunnen gyroscopisch werken, d.w.z. door draaiing van wielen wordt de kunstmaan in een richting gewenteld tegengesteld aan die waarin de wielen draaien. Ook kan de stabilisatie gebeuren met gasstralen. Deze laatste stabilisatie is in beginsel beter, maar heeft het bezwaar dat eens de gasvoorraad opraakt. Het is echter meestal mogelijk om voldoende gas mee te voeren voor een standsregeling gedurende ca. een jaar, de nuttige leeftijd van een kunstmaan. Het zich stabiliseren ten opzichte van de aarde, wat bij de meteorologische satellieten in het bijzonder van belang is, gebeurt met behulp van horizonsensoren, die reageren op de infrarode straling van de aarde. Bij de astronomische satellieten tenslotte zal het vaak nodig zijn te stabiliseren op bepaalde sterren.
Ten gevolge van de wrijving met de aardse dampkring zal een kunstmaan langzaam maar zeker dichter bij de aarde komen en uiteindelijk neerstorten. De gemiddelde levensduur van een kunstmaan die in een cirkelvormige baan op een afstand van 100 km boven het aardoppervlak loopt, is ca. 10 uur; 270 km: ca. 3 dagen; 450 km: ca. 1 jaar; 650 km: ca. 125 jaar. Ten gevolge van de wrijving met de aardse dampkring in het laatste stuk van zijn baan zal een kunstmaan dan zeer sterk verhit worden, in stukken breken en tenslotte als een meteoor naar beneden komen. Herhaaldelijk is men erin geslaagd de overblijfselen te vinden.
BOUW. Een kunstmaan stelt bijzonder hoge constructie-eisen, die nog bemoeilijkt worden door de primaire voorwaarde van het geringe gewicht, waardoor microminiaturisering en het gebruik van uiterst lichte metalen van groot belang zijn. De structuur moet bestand zijn tegen de trillingen bij de lancering. Daartoe wordt een kunstmaan voor de lancering aan proeven onderworpen, waarbij zij lange tijd op een triltafel blootgesteld wordt aan trillingen en versnellingen tot 50–100 maal die van de zwaartekracht. De vervaardiging van de elektronika en het zend(telemetrie)gedeelte vereist miniatuurelektronika, waarvoor sedert ca.1965 in toenemende mate gebruik gemaakt wordt van geïntegreerde schakelingen. De energie nodig voor de elektronika is meestal afkomstig van zonnecellen; ook kernenergie vindt toepassing.
Veel aandacht dient besteed te worden aan de thermische eigenschappen. Een kunstmaan wordt verwarmd door straling van de zon en de aarde; de zonbestraling wordt met geregelde tussenpozen onderbroken wanneer de satelliet zich in de aardschaduw bevindt. Door deze onregelmatige verwarming kan de temperatuur in een satelliet variëren tussen –40–+50 °C. Deze temperatuurwisselingen zijn voor de meeste wetenschappelijke instrumenten ontoelaatbaar. Daarom past men een geschikte beschildering van de kunstmaan toe, of soms (Spoetnik 3) van een aantal kleppen die automatisch gedraaid kunnen worden, wanneer de temperatuur te hoog wordt; doordat het oppervlak daardoor groter wordt, zal uitstraling van de kunstmaan toenemen. TYPEN. Naast de kunstmanen die gebruikt worden voor de bemande →ruimtevaart, kent men ook →communicatiesatellieten, navigatiesatellieten, militaire en wetenschappelijke satellieten.
Deze laatste kan men indelen in actieve en passieve. Een passieve kunstmaan heeft geen (werkende) wetenschappelijke instrumenten. Door haar baan om de aarde en de veranderingen daarin waar te nemen, tracht men informatie in te winnen over de dichtheid en de dichtheidsfluctuaties in de aardse dampkring; verder kunnen zij gebruikt worden voor de triangulatie over een grote onderlinge afstand. Zo is in Europa een triangulatiedienst tot stand gekomen, waarvan een van de stations gedreven wordt door het geodetisch instituut te Delft. Verder worden passieve satellieten gebruikt voor het verkrijgen van informatie over de vorm van het aardse potentiaalveld. Een moeilijkheid bij het waarnemen van passieve satellieten is, dat zij alleen gezien kunnen worden na het einde van de avondschemering of vóór de ochtendschemering, wanneer tegelijk de satelliet nog door de zon beschenen wordt. Daarom heeft men voor de geodesie de flitsende satellieten ontwikkeld; deze kunnen volgens een vanaf de grond gedicteerd programma kortdurende felle lichtflitsen produceren, die vanaf het aardoppervlak kunnen worden gefotografeerd.
De actieve kunstmanen kunnen worden onderscheiden in drie typen: kunstmanen voor het onderzoek van de aarde (deze kijken naar beneden); kunstmanen die ter plaatse, in de ionosfeer of in de magnetosfeer of in de interplanetaire ruimte hun metingen doen; en die, welke naar buiten zien, de astronomische satellieten die gebruikt worden voor de waarneming van de straling van zon, sterren, planeten en andere hemellichamen in golflengtegebieden die vanaf de grond ontoegankelijk zijn. →ANS, →ruimteonderzoek, →weersatelliet.
WAARNEMING. Voor het waarnemen van kunstmanen is een groot aantal waarnemingsposten ingeschakeld, die meestal fotografisch de positie van de kunstmanen aan de sterrenhemel zo nauwkeurig mogelijk vastleggen en daarbij gelijktijdig het tijdstip van de opname met grote precisie bepalen. De eisen die aan deze waarnemingen worden gesteld, zijn zeer hoog wanneer het om metingen voor geodetische doeleinden of bepaling van het aardpotentiaal veld gaat. Dergelijke metingen gebeuren met behulp van zeer lichtsterke kijkers met vrij grote brandpuntsafstanden, zoals de Amerikaanse Baker-Nunn camera’s die ingericht zijn in een gordel langs de evenaar. Daarnaast is een honderdtal posten over de gehele wereld verspreid, die bezet worden door personen (vaak amateurs), die met kleine kijkertjes of eenvoudiger camera’s trachten de posities van geselecteerde kunstmanen tussen de sterren vast te leggen. De gegevens worden doorgezonden naar internationale rekencentra.
GESCHIEDENIS. Het voorstel om voorwerpen de wereldruimte in te slingeren op een zodanige wijze dat zij als een satelliet een baan om de aarde beschrijven was reeds meermalen gedaan, maar werd pas serieus overwogen na ca.1950. Verschillende projecten hebben toen het licht gezien, waarvan het project MOUSE (Minimum Orbital Unmanned Satellite Earth) de meeste bekendheid kreeg. De eerste met succes gelanceerde kunstmaan was Spoetnik 1, die de officiële benaming 1957 Alpha ontving en die vanuit de USSR gelanceerd werd in de avond van 4.10.1957. De diameter was 58 cm, het gewicht ca. 80 kg. Deze kunstmaan bevatte enkele instrumenten voor het doen van temperatuuren luchtdrukmetingen in de satelliet. Spoetnik 1 is in zijn baan om de aarde gebleven tot begin jan. 1958. naam land lanceerdatum bijzonderheid Spoetnik 1 USSR 4.10.1957 eerste kunstmaan Spoetnik 2 USSR 3.11.1957 eerste ruimtehond (Laika)
Explorer 1 VS 1.2.1958 eerste Amerikaanse kunstmaan Tiros 1 VS 1.4.1960 eerste weersatelliet Transit 1B VS 13.4.1960 eerste navigatiesatelliet Discoverer 13 VS 10.8.1960 eerste berging kunstmaan Echo 1 VS 12.8.1960 eerste ballonsatelliet Ruimteschip 2 USSR 19.8.1960 eerste berging levende wezens (honden)
Courier 1B VS 4.10.1960 eerste actieve communicatiesatelliet Vostok 1 USSR 12.4.1961 eerste bemande ruimtevlucht (Gagarin)
Mercury Friendship VS 20.2.1962 eerste Amerikaanse ruimtevlucht (Glenn)
OSO 1 VS 7.3.1962 eerste zonne-observatorium Ariel 1 Eng./VS 26.4.1962 eerste internationale kunstmaan Syncom 1 VS 14.2.1963 eerste geostationaire satelliet Vostok 6 USSR 16.6.1963 eerste vrouw in ruimte (Teresjkova)
Poljot 1 USSR 1.11.1963 manoeuvreerbare satelliet Voschod 1 USSR 13.10.1964 meerkoppige bemanning Voschod 2 USSR 18.3.1965 eerste ruimtewandeling (Leonov)
Gemini 8 VS 16.3.1966 eerste koppeling Iris (ESRO 2) ESRO 17.5.1968 eerste ESRO-satelliet Saljoet 1 USSR 19.4.1971 eerste ruimtelaboratorium Skylab VS 14.5.1973 ruimtelaboratorium ANS Ned./VS 30.8.1974 eerste Ned.satelliet Apollo-Sojoez VS/USSR 15.7.1975 koppeling Apollo met Sojoez Kunstmanen werden aanvankelijk slechts gelanceerd vanuit de USSR en de VS, later ook vanuit China, Frankrijk, Italië en Japan. Sinds 1957 zijn er meer dan 8000 kunstmanen gelanceerd. Op 31.12.1976 bevonden zich naar Amerikaanse opgave 3697 kunstmanen in de ruimte en waren er al 4829 weer teruggevallen.
