De goudkleurige UV camera/spectrograaf staat als een miniatuur observatorium in de schaduw van de Apollo 16 Lunar Module
Foto: NASA

Een halve eeuw geleden, begon dr. George Carruthers (1939 -) van het US Naval Research Lab aan het ontwerp voor een instrument om sterren, nevels en sterrenstelsels in het kortgolvige Ultraviolet (UV) te bestuderen. In november 1969 patenteerde hij zijn uitvinding van "een beeld converter voor het detecteren van elektromagnetische straling vooral bij korte golflengten." Zijn baanbrekende werk culmineerde in de verre UV camera/spectrograaf die in april 1972 op de Maan werd gezet door de Apollo 16 astronauten.

Dr Carruthers is een Afro-Amerikaanse natuurkundige en ruimte wetenschapper met een bijzondere belangstelling voor ultraviolet (UV) astronomie en spectroscopie . In april 1966, werd de eerste van drie Orbiting Astronomische Observatoria (OAO) gelanceerd , met aan boord instrumenten voor de detectie van UV- en gamma- ray -straling. Echter , de OAO-1 missie werd voortijdig beëindigd door een stroomstoring binnenin de ruimtetelescoop. In 1969 patenteerde Dr Carruthers de verre UV camera/spectrograaf die het bestaande stellaire onderzoek zou kunnen uitstrekken tot zwakkere sterren en kortere golflengten. Datzelfde jaar voerde de OAO-2 ruimtetelescoop, met verschillende UV telescopen in een lage baan om de Aarde, waarnemingen uit van kometen en novae maar slechts enkele waarnemingen waren uitgebreid tot de Lyman-alpha lijn van waterstof bij 121,6 mm. In 1971 realiseerd Dr Carruthers de eerste praktische verre UV camera/spectrograaf voor gebruik als de eerste telescoop op de Maan. Hoewel het optische deel van de verre UV camera slechts een opening van 7,5 cm (iets groter dan Galilei 's telescoop uit 1610) had , was deze "blind" voor gewoon zichtbaar licht maar uiterst gevoelig voor golflengten tussen 500 en 1600 Angstrom, ideaal om de atmosfeer en de geocorona van de Aarde bestuderen vanaf de Maan!

De verre UV camera/spectrograaf werd gefabriceerd en gekalibreerd aan het US Naval Research Laboratory in Washington DC in overeenstemming met de wetenschappelijke eisen en beperkingen door NASA opgelegd binne het kader van de activiteiten voor de Apollo 16 bemanning bestaande uit John Young en Charlie Duke. De basiscomponent van het instrument bestond uit een f/1,0 Schmidt camera op een waterpas tafel bovenop een eenvoudig statief. Invallend licht ging eerst door de corrector plaat en werd gericht op een Kalium-bromide fotokathode. Vervolgens werden de fotons versneld door een axiaal magnetisch veld ricting de Kodak NTB-3 gecoate film net achter een 32 mm gat in de primaire spiegel. Om verschillende banden van UV licht te selecteren, was de Schmidt camera voorzien van twee corrector platen, één van Lithium-fluoride en één van Calcium-fluoride. Een ingebouwde klok bepaalde de waarnemingstijd, waarna het doorspelen vand e film automatisch een nieuwe waarneming met een bepaalde belichtingstijd initieerde.

Telescoop op de MaanDr George Carruthers (rechts) en William Conway, leggen de laatste hand aan de goud-kleurige
UV camera/spectrograaf, bestaande uit een f/1.0 Schmidt telescoop die in April 1972 door de Apollo 16
astronauten op de Maan werd geplaatst - Foto: U.S. Naval Research Laboratory

Op 21 april 1972 (17u40 GMT), plaatste de Apollo 16 bemanning de goudkleurige verre UV camera/spectrograaf in de schaduw van de Lunar Module (LM) om aan de thermische vereisten te voldoen zodat de telescoop niet zou over verhitten in direct Zonlicht. Tijdens hun drie EVA's (Extra Vehicular Activity - Maanwandelingen) dienden de astronauten de telescoop periodiek te herorienteren op diverse astronomische doelen, zoals de planeet Jupiter, het centrum van de Melkweg, de Grote Magelhaense Wolk (LMC), de Fornax cluster en de Aarde. Waarnemingsperiodes varieerden van 20 minuten (tijdens activiteiten in de buurt van de LM) tot 16 uren ( tijdens de rustperiodes tussen de EVA's), waarbij de telescoop autonoom waarnemingen verrichtte. Op 23 april 1972 (17u41 GMT), had de camera 209 opnamen gemaakt op het 10 meter lange film-lint en verwijderde John Young de film casette uit de bovenkant van de camera voor de terugkeer naar de Aarde.

De film werd geanalyseerd op een specifieke computer in het Johnson Space Center in Houston (Texas) waarbij 178 bruikbare frames in 10 verschillende regio's van de Maan hemel werden bewaard voor wetenschappelijk onderzoek. Aan de hand van verre UV opnames van de LMC, het dichtstbijzijnde sterrenstelsel aan onze eigen Melkweg, konden astronomen de hete blauwe sterren, geassocieerd met nieuwe stervorming regio's in kaart brengen binnen dat sterrenstelsel. De meest uitgebreide resultaten kwamen uit filmbeelden van de geocorona en de hogere atmosfeer van de Aarde, zowel op de Zonovergoten en donkere hemisfeer, waarbij de spectra twaalf emissielijnen toonden, waaronder Helium, geïoniseerde Zuurstof en Waterstof. De geocorona van de Aarde (oplichtende gedeelte van de exosfeer op een hoogte van 500 tot 1000 Km) is ruwweg sferisch en strekt zich uit tot 15,5 Aard-stralen boven onze thuisplaneet.

Andere observaties richtten zich op kwantitatieve metingen van de diffuse achtergrond straling in de verre en extreme UV- golflengten . Het compacte Schmidt - Cassegrain ontwerp bleek zeer praktisch en een soortgelijke telescoop werd aan boord van het 1973-1974 Skylab ruimtestation ingezet om UV- spectra van vroeg-type sterren en sterrenstelsels te bestuderen. Dr Carruthers's telescoop realiseerde in beperkte mate de decennia oude plannen om een permanente waarnemingspost te bouwen op de Maan, aangezien onze natuurlijke satelliet, met zijn 340 uren van de nachttijd en het ontbreken van een atmosfeer, de ideale basis leek om sterrenstelsels waar te nemen in alle golflengten van het elektromagnetisch spectrum. Echter de Apollo missies wezen uit dat de Maan bodem uiterst stoffig is (meer dan 95 % is fijner dan 1 mm met fijnkorrelig agglutinitic glas) en dat het "Maanstof" problemen kan veroorzaken eens het binnen dringt in elektronische apparatuur of het optische oppervlak van een Maan- telescoop. Het idee van een grote radiotelescoop op de achterkant van deMaan (nooit zichtbaar vanaf de Aarde) waarbij er geen radio interferentie is van het Aardse radio lawaai , blijft een droom voor radio- astronomen.

Dr Carruthers's baanbrekend werk inzake ultraviolette spectra leverde hem NASA's uitzonderlijke wetenschappelijke prestatie medaille (1972) alsook de "Zwarte Ingenieur van het Jaar" (1993) prijs op. Ongeveer 45 jaar later staat zijn telescoop nog steeds in de Descartes Highlands op de Maan.

Philip Corneille

Philip Corneille

Sterrenkunde redacteur.Fellow van de British Interplanetary Society (BIS).Fellow of the Royal Astronomical Society (RAS).

Steun Spacepage

Deze website wordt aan onze bezoekers blijvend gratis aangeboden maar om de hoge kosten om de site online te houden te drukken moeten we wel het nodige budget kunnen verzamelen. Ook jij kunt uw bijdrage leveren door ons te ondersteunen met uw donatie zodat we u blijvend kunnen voorzien van het laatste nieuws en artikelen boordevol informatie.

100%

Dit gebeurde vandaag in 1993

Het gebeurde toen

Lancering vanop het Kennedy Space Center in Florida van het Amerikaanse ruimteveer Endeavour met aan boord zeven astronauten (STS-61). Dit was de eerste onderhoudsmissie voor de Hubble Space Telescope nadat de ruimtetelescoop in 1990 in de ruimte werd gebracht. Kort na zijn lancering werd werd een spiegelfout ontdekt bij de Hubble Space Telescope waardoor de beelden niet scherp waren. Tijdens de STS-61 onderhoudsmissie werd door de astronauten aan boord van de Hubble Space Telescope een corrigerende spiegel aangebracht waardoor het probleem van de onscherpe beelden werd opgelost. Foto: NASA

Ontdek meer gebeurtenissen

Redacteurs gezocht

Ben je een amateur astronoom met een sterke pen? De Spacepage redactie is steeds op zoek naar enthousiaste mensen die artikelen of nieuws schrijven voor op de website. Geen verplichtingen, je schrijft wanneer jij daarvoor tijd vind. Lijkt het je iets? laat het ons dan snel weten!

Wordt medewerker

Sociale netwerken