Zwaartekracht en rechtskracht:
grenzen van de geodesie.
Deel I: Aardgericht ruimteonderzoek1)
door prof. dr. R. Rummel, hoogleraar aan de Afdeling der Geodesie van de Technische
Hogeschool Delft.
Gravitational and juridical force: the boundaries of geodetic science.
Part I: Earth related space research.
Address on the occasion of the 144th anniversary of the Delft University of Technology.
1. Inleiding
Kort geleden brachten de heer Wubbo Ockels en zijn collega ruim
tevaarders in de aula van de Technische Hogeschool Delft verslag
uit van hun ruimteavontuur. De doelstelling van de Spacelab
missie, waaraan zij meewerkten, was micro-zwaartekrachtonder-
zoek. Dat is de verzamelnaam voor medisch, biologisch, chemisch
en materiaalonderzoek, dat gebruik maakt van de bijna volledige
afwezigheid van aardse aantrekkingskracht in het ruimtelaborato
rium. Een betere uitleg van de betekenis en inhoud van dit soort
onderzoek zou zeker kunnen worden gegeven door wetenschap
pers van de Afdeling Materiaalkunde van deze TH, die actief bij
micro-zwaartekrachtonderzoek zijn betrokken [1]2). Dat wordt nu
achterwege gelaten.
Laten wij ons de vraag stellen: wat betekent micro-zwaartekracht?
In ieder geval weinig aantrekkingskracht en dus zal bijna iedereen
aan televisiebeelden met zwevende ruimtevaarders denken. Ook
vraagt het niet veel fantasie om dit gebouw, de aula, met zijn
moderne architectuur, in een groot ruimteschip te veranderen. Om
de chaos van rondvliegende ambtenaren en opwaaiende toga's te
voorkomen, vraag ik u uw veiligheidsgordels vast te maken.
Zoals de naam al zegt, micro-zwaartekracht betekent het bijna,
maar toch niet geheel en al, afwezig zijn van zwaartekracht.
Slechts in één punt binnen het ruimteschip is dit het geval. De
grootte van de steeds aanwezige rest wordt uitgedrukt relatief ten
opzichte van g, de zwaartekrachtversnelling op aarde (9,81
m/sec2). Voor de meeste experimenten onder micro-zwaarte-
krachtomstandigheden is 10~3 tot 10~5 g voldoende, maar in de
laatste jaren richt men zich meer en meer in de richting van 10~6 g.
In dat geval moet bijvoorbeeld zelfs de storende invloed van het
niesen of ademhalen van de ruimtevaarders zorgvuldig worden
onderzocht (21.
2. Zwaartekracht
Wat door materiaalonderzoekers, biologen enz. eerder als storend
wordt ervaren, namelijk de aanwezigheid van het micro-zwaarte
krachtveld, is voor de geodeet juist object van onderzoek. Zwaarte-
krachtonderzoek op aarde is vrij simpel: de richting ervan wordt in
horizontale zin vastgelegd door een waterpas of een groot water
oppervlak in rust, in verticale zin door het schietlood, en de grootte
van de zwaartekracht wordt gemeten met behulp van een valproef.
Ook in het ruimteschip bestaat nog zoiets als horizontaal en verti
caal, dat bij nader inzien echter aanzienlijk ingewikkelder is. Zo
wordt bijvoorbeeld een horizontaal vlak een hyperboloïde (fig. 1).
Evenals op aarde zou ook in het ruimteschip water kunnen worden
gebruikt om het verloop van het (rest)zwaartekrachtveld te bestu
deren. Wordt een glas water leeggegoten in het ruimteschip, dan
zal slechts de druppel, die zich in het zwaartepunt bevindt, stil blij
ven hangen, terwijl de andere druppels zich relatief langzaam, maar
wel in vrij ingewikkelde banen, zullen voortbewegen ten opzichte
van die ene druppel. Uit de studie van de bewegingspatronen van
al deze druppels kan de geometrische structuur van het micro
zwaartekrachtveld, of zoals geodeten zeggen, van het getijdenveld,
worden afgeleid. De satelliet draait baan na baan en, omdat de
aarde onder de satelliet ook eenmaal per dag een volledige rotatie
uitvoert, bestrijkt een satelliet met een polaire baan binnen een paar
maanden bijna de hele aarde (fig. 2). Omdat ook het „micro
zwaartekrachtveld" in de satelliet uiteindelijk zijn oorzaak vindt in
1) Rede uitgesproken op 10 januari 1986 ter gelegenheid van de
144ste dies natalis van de Technische Hogeschool Delft.
2) De nummers [1] t.m. [6] verwijzen naar „Literatuur" op p. 127
aan het eind van deze rede.
NGT GEODESIA 86
het aardse zwaartekrachtveld, dus in de massaverdeling binnen de
aarde en in de verdeling van oceanen en continenten, kan uit de
studie van de bewegingspatronen van de waterdruppels in het
ruimteschip ook het aardse zwaartekrachtveld worden bepaald.
Deze informatie is belangrijk voor het bestuderen van de inwendige
massaverdeling van de aarde en het preciese verloop van het ge-
idealiseerde zeeoppervlak zonder stromingen, wind enz.
Voor dit onderzoek wordt in werkelijkheid niet de space-shuttle
gebruikt, maar een kleine compacte kunstmaan, die veel minder
Fig. 1. Horizontaai" vlak in een ruimteschip.
Fig. 2. Bedekking van de aarde met satellietbanen (voorbeeld
ERS-1 met een driedaagse herhaling van de ,,groundtracks").
125
