De Astronomische Nederlandse Satelliet, een baanbrekend
ruimtevaartproject
“We have Fine Control now!”
Met deze zin, uitgesproken op 30 augustus 1974 in de Main Control Room van het European Space Operations Centre in Darmstadt, begint de Astronomische Nederlandse Satelliet (ANS) officieel aan zijn ruimtemissie. Een memorabel moment in de ruimtevaartgeschiedenis. De ANS, de eerste Nederlandse satelliet én de eerste digitale kunstmaan ter wereld, is zijn tijd ver vooruit.
Ir. Cornelis (Kees) Kramer, elektrotechnisch ingenieur van Philips Research, is als Chief Engineer vanaf het eerste kartonnen model van de satelliet betrokken bij het ANS-project. Hiervóór gaf hij in het Philips Natuurkundig Laboratorium leiding aan een bij de ruimtevaart betrokken groep, die sensoren voor raketten ontwikkelde.
”Het mogen werken aan het ANS-project was de mooiste tijd van mijn leven. Het was spannend, maar ook bevredigend. De grootste charme was, behalve de technische uitdaging, ook de uitdaging van het internationaal technisch teamwork.” In een interview in het Philips Museum vertelt ir. Kees Kramer over het baanbrekende project.
Het project
In 1965 komen vertegenwoordigers van het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium (NLR), astronomen van de universiteiten van Utrecht en Groningen en technici van Philips en Fokker bij elkaar. Het doel: een kunstmaan ontwerpen die inzicht geeft in de levensloop van sterren door het meten van straling. Het is onmogelijk deze straling op aarde te meten omdat de atmosfeer deze absorbeert. Ten tijde van het ontwerp van de ANS, heeft de astronomie nog maar beperkte kennis op dit gebied.
Het door de Nederlandse overheid goedgekeurde project wordt gestuurd door het ICANS (Industrieel Consortium ANS) met in de hoofdrol Philips en Fokker-VFW. Astronomen van de beide universiteiten zorgen voor het wetenschappelijke programma en het meetinstrumentarium.
De eerste digitale kunstmaan ter wereld
“Het goedgekeurde budget stelde enkele voorwaarden aan het project”, zegt ir. Kees Kramer. “Zo moest de satelliet een beperkte omvang hebben en toch geavanceerde meettechniek kunnen dragen.”
De afmetingen van de satelliet met een hoogte van 123 cm, een bodydoorsnede van ca. 70 bij 58 cm en een maximaal gewicht van ca. 136 kilogram zorgen voor een technologische uitdaging. De satelliet moet bovendien voldoende stabiel zijn om langdurig een bron te kunnen observeren, terwijl deze in een baan om de aarde draait. Bij het ontwerp moet worden gewoekerd met ruimte, gewicht en energieverbruik.
De ontwikkelaars kiezen voor een geheel nieuwe digitale aanpak. Veel methoden en technieken zijn op dat moment nieuw en tot dan toe niet toegepast voor gebruik in de ruimte: “Naast de constructie en de meetinstrumenten voor sterrenkundig onderzoek, was ook een herprogrammeerbare computer nodig,” aldus ir. Kees Kramer. “En die moest nog bedacht worden. In die tijd werkte men nog met ponskaarten en magneetbanden voor de opslag en het in- en uitlezen van de gegevens.”
Al snel blijkt dat de bestaande computers niet geschikt zijn voor dit project. Ir. Kees Kramer: “De on-board computer voor de ANS werd geheel ontwikkeld en gemonteerd bij de NatLab dependance in Geldrop. De computer bestond uit zeven identieke geheugenblokken met elk een capaciteit van 4K (4096 bits). Deze konden als een waaier in elkaar geschoven worden en zo een geheel vormen. Eén van de blokken werd gebruikt voor de besturing [het werkgeheugen] en de andere waren beschikbaar voor het opladen van het waarnemingsprogramma en het tijdelijk opslaan van de resultaten [massageheugen] tot ze bij het grondstation kwamen om opgehaald te worden. Er is voor gekozen om de computer uit te rusten met een kerntjesgeheugen, zodat de opgeslagen informatie bij een eventuele stroomstoring niet verloren zou gaan.”
De on-board computer weegt 7,7 kg en heeft een vermogen van 8 Watt. Vanuit het grondstation is één keer per 12 uur contact mogelijk met de satelliet. Bij elk grondcontact worden de meetresultaten opgehaald en een nieuw meetprogramma voor de volgende periode van 12 uur naar de computer gestuurd. De computer speelt ook een centrale rol bij de standregeling (het nauwkeurig richten op de zon) van de satelliet. Het innovatieve digitale standregelingssysteem ontwikkelt NatLab speciaal voor de ANS. De richtnauwkeurigheid is minder dan 30 boogseconden! En tot slot verzorgt Philips de communicatie-, de voedings- en de grondapparatuur. Zonnepanelen zorgen voor de energievoorziening.
De ANS is de eerste digitale kunstmaan ter wereld. Ir. Kees Kramer: “In maart 1969 hebben we NASA benaderd voor de lancering van de satelliet. Zelfs NASA kon niet geloven dat een satelliet vanuit de aarde digitaal gestuurd kon worden en stemde in met de medewerking.” NASA stelt wel de voorwaarde om naast de experimenten van de Groningse en Utrechtse universiteiten voor het meten van de uv-straling en de zachte röntgenstraling ook een experiment van Massachusetts Institute of technology (MIT) voor het meten van de harde röntgenstraling toe te voegen aan de satelliet.
De lancering naar een onverwachte baan
Met de kleinste viertraps Scout-raket volgt in de zomer van 1974 vanuit de lanceerbasis in Californië een spannende lancering. “Ik was niet aanwezig bij de lancering, omdat het interessantste daarna gebeurt.” Als ‘mission director’ begeleidt ir. Kees Kramer de ANS op zijn ruimtevlucht vanuit het European Space Operations Centre in Darmstadt.
De reis van de ANS naar een baan om de aarde zal 15 minuten duren, maar de eerste lanceerpoging op 27 augustus wordt afgebroken. De tweede start op 30 augustus 1974 verloopt ook niet vlekkeloos. In spanning wacht men in Darmstadt af.
Als mission control meldt “We have fine control now” is duidelijk dat de lancering geslaagd is en alle systemen ingeschakeld zijn. Echter, door een storing in de besturing van de Scout-raket komt de satelliet niet in de ontworpen cirkelvormige baan van 500 km hoogte terecht, maar in een elliptische met een laagste punt van ca. 260 km en een hoogste punt van ca. 1150 km.
Was het hele experiment daardoor niet in gevaar? “Nou, nee” antwoordt ir. Kees Kramer droogjes, “omdat er in de satelliet een vanuit de aarde herprogrammeerbare computer was geplaatst, was de fout weliswaar niet te herstellen, maar wel beperkt te houden.” Dankzij de vernieuwende digitale aanpak is de satelliet vanuit de aarde ingesteld op zijn nieuwe baan met een aangepast onderzoeksprogramma. De missie is gered.
De spectaculaire ontdekkingen op sterrenkundig gebied en het einde van de ANS
De satelliet is oorspronkelijk ontworpen voor een meetperiode van een half jaar. Door zijn uitstekende technische staat kan men wetenschappelijke waarnemingen doen tot maar liefst april 1976, ruim 1,5 jaar na de lancering.
Gedurende de werkzame periode van de ANS worden in totaal zo’n duizend computerprogramma’s in het geheugen van de satelliet ingelezen vanuit de aarde. Naar schatting doet de ANS meer dan 30.000 astronomische waarnemingen en brengt duizenden objecten in kaart. Zo registreert de ANS een gigantische röntgenuitbarsting in het hart van het Melkwegstelsel en ontdekt het bestaan van zeer hete sterren.
De ANS was de eerste satelliet ter wereld die volledig computergestuurd zijn werk deed. Op maandag 13 juni 1977, na ruim zestienduizend rondjes om de aarde, is de ANS in de dampkring verbrand.
Tekst: Miriam Lengová, Philips Company Archives
Gebruikte bronnen: Interview met ir. Cornelis Kramer en Philips Company Archives
