De mens heeft steeds zijn grenzen verlegd, met talloze ontdekkingsreizen naar onbekende gebieden. De ruimte-exploraties vormen een voorlopig hoogtepunt. De Voyagermissies hebben op een spectaculaire manier de vier grote planeten van ons zonnestelsel en hun satellieten in kaart gebracht. Toch kan men de vraag stellen of ook de ruimteverkenning niet stilaan haar limieten heeft bereikt.

Exploratie: waarheen? (#38)

christoffel waelkens

‘The sky is the limit’, zegt men wel eens om aan te duiden dat er eigenlijk geen grenzen zijn aan onze verzuchtingen. Maar sinds er ruimtetuigen werden uitgestuurd om het zonnestelsel te verkennen, is zelfs de hemel niet langer onze limiet. Tegelijk stuit die ruimteverkenning stilaan zelf op zijn grenzen. Men kan zich zelfs afvragen of de ‘gouden tijd’ van ruimte-exploratie die we nu meemaken, nog lang zal blijven duren. Een manier om de toekomst enigszins in te schatten is zoeken naar gelijkaardige situaties in het verleden. In zijn boek Voyager: Seeking Newer Worlds in the Third Great Age of Discovery maakt historicus Stephen J. Pyne van Arizona State University voortdurend vergelijkingen met eerdere periodes van exploratie. Hij onderscheidt drie verschillende golven, telkens in een verschillend tijdskader en met andere accenten.

De eerste ‘gouden’ periode begint voor Pyne met de ontdekkingsreizen van Spanjaarden en Portugezen, die vooral commerciële en politieke drijfveren hadden. Een belangrijk resultaat van hun exploratie was de vaststelling dat alle wereldzeeën met elkaar verbonden zijn. Daarna vallen de ontdekkingsreizen wat stil. Een tweede periode begint na de verlichting, met missies die eerder wetenschappelijk geïnspireerd waren. Zo zijn er de Franse expedities naar Lapland en naar Peru om de afplatting van de Aarde te meten. Er is de onwaarschijnlijke tocht van Le Gentil naar Oost-Azië om de overgang van Venus voor de Zon waar te nemen. Humboldt en Darwin reizen de wereld rond. Na de wereldzeeën wordt ook het Afrikaanse binnenland verkend, en dokter Livingstone wordt gevonden.

De derde golf is die van de exploratie van de ruimte, maar niet van de ruimte alleen. Pyne wijst terecht op het grote belang van de beweging rond het ‘Internationaal Geofysisch Jaar’ in 1957-1958 (afgekort tot IGY, dat eigenlijk achttien maanden duurde). Het was de bedoeling om via internationale samenwerking een alomvattende studie van het aardse milieu te maken, met de nadruk op de rol van de globale atmosfeer. Voorheen waren er al enkele ‘polaire jaren’ geweest, waarbij men de aandacht sterk richtte op de atmosfeerstudie van de poolgebieden. Die waren erg nuttig gebleken om globale patronen in de atmosfeer te herkennen. Nieuw voor het IGY was dat men ook de invloed van kosmische stralen – zeer energetische straling afkomstig van de Zon en andere kosmische objecten – op de atmosfeer wilde bestuderen. Daarvoor had men ruimtesondes nodig, want de kosmische straling reikt niet tot aan de grond. In het begin van de twintigste eeuw was die straling ontdekt dankzij stratosferische ballonvluchten.

Toen wist men dus al dat er zoiets bestaat als wat men vandaag de ‘solar terrestrial connection’ noemt. De activiteit van de Zon, gekarakteriseerd door aantallen zonnevlekken, verloopt cyclisch. Bij de maxima treden zonnestormen op die tot elektromagnetische effecten leiden in onze atmosfeer, vooral rond de magnetische polen. Niet toevallig werd voor het IGY gekozen voor een observatieronde gedurende een maximum van zonneactiviteit. Een terrein bij uitstek om de metingen te doen was het nog onbekende Antarctische continent. De samenwerking naar aanleiding van het IGY zou verder ook beslissend zijn voor de verkenning van het laatste onbekende terrein op Aarde, de diepe zee, wat zou leiden tot de revolutie van de platentektoniek. Het onderwerp zelf van het programma – de studie van de globale atmosfeer – sloot nauw aan bij de ontluikende mogelijkheden van de verkenning van de Aarde met satellieten. Dat creëerde zoals bekend een aparte dynamiek, waarbij internationale samenwerking over ideologische verschillen heen niet meteen de eerste eigenschap was. Nochtans hebben juist de netwerken, opgestart in het kader van het IGY, ervoor gezorgd dat in de wetenschappelijke wereld contacten bleven bestaan binnen de heel strategische sector van de ruimtevaart. Het zal echter andere historici vergen om uitsluitsel te geven of COSPAR, het ‘Committee for Space Research’ dat werd opgericht als uitvloeisel van het IGY, echt iets betekend heeft voor de internationale verstandhouding die er uiteindelijk min of meer gekomen is.

Het leggen van parallellen tussen de exploraties gedurende die drie perioden zorgt voor aangename lectuur. Hoe relevant die parallellen zijn, is echter niet altijd duidelijk. Het is leuk op te merken dat de Maan gebruiken als tussenstation om naar Mars te reizen, doet denken aan de haltes van Columbus op de Canarische Eilanden, maar wat hebben we daarmee geleerd? De voornaamste les is misschien dat er telkens veel meer bij komt kijken dan wat de geschiedenis in eerste instantie onthoudt. Rond alle uiteindelijk succesvolle projecten was er aanvankelijk veel heibel, en die conflicten hebben soms bijgedragen tot het succes van de onderneming.

Al in de jaren zestig van de vorige eeuw klonk de roep om een ‘grand tour’ naar de buitenplaneten van ons zonnestelsel te maken

Pyne kiest als icoon voor de derde exploratiegolf de Voyagermissies, die op spectaculaire manier de vier grote planeten van ons zonnestelsel en hun satellieten in kaart hebben gebracht. Deze missies waren onbemand en het is een interessant verhaal hoe ze tot stand kwamen in het post-Apollotijdperk. Eens de doelstelling van Kennedy was gehaald om voor het einde van het decennium na Spoetnik een man op de Maan te zetten, was het antwoord op de vraag naar wat de volgende stap moest zijn niet zo duidelijk. Gaan we meteen naar Mars? Of concentreren we ons op de nuttige exploitatie van de ruimtetechnologie, via het programma van de shuttles? Nu is het duidelijk dat de tweede optie het toen heeft gehaald. Maar al in de jaren zestig van de vorige eeuw klonk ook de roep om een ‘grand tour’ naar de buitenplaneten van ons zonnestelsel te maken: een vrij unieke samenstand van die planeten rond 1980 bood de kans om snel en economisch van de ene naar de andere te wippen. Dat dit mogelijk was, is een verhaal op zich: de gravitatie van een planeet gebruiken om sneller bij de volgende te raken, was iets waar men voorheen niet aan had gedacht. De ontwerpers van het idee ruziën overigens nog steeds over het eerstgeboorterecht. Die ‘grand tour’ zou het officieel niet halen wegens te veel tegenstrijdige belangen. Maar uiteindelijk haalde hij het in de praktijk wel, in de vorm van de Voyagers. Die twee ruimtetuigen werden bedacht om de systemen van Jupiter en Saturnus gezamenlijk te verkennen, maar met de heimelijke bedoeling om later verder te gaan, naar Uranus en Neptunus. Eén van hen, Voyager 2, heeft dit inderdaad gedaan.

De Voyagers verdienen het om als succesvolle iconen van de derde exploratiegolf naar voren te worden geschoven. Voorheen waren de Pioneers ook wel langsgegaan bij Jupiter en Saturnus, maar het waren toch vooral de Voyagers die deze werelden tot onze verbeelding deden spreken. En wat betreft Uranus en Neptunus: tot op vandaag is Voyager 2 het enige tuig dat die planeten heeft bezocht. Nieuwe plannen zijn er nog steeds niet. Het was een toetje bovenop een geslaagde missie, dankzij de spaarzame energieconsumptie en de mogelijkheid om de computers aan boord te herprogrammeren – computers die trouwens minder capaciteit hadden dan onze gsm’s vandaag. Bovendien gebeurde dit alles voor een relatief klein bedrag, zeker in vergelijking met het Apolloprogramma, maar ook met latere missies. Het heeft dus wel zin om nieuwsgierige wetenschappers te vragen een tandje bij te steken vooraleer hen hun zin te geven. Het interessantste van de studie van Pyne is wellicht de beschrijving van de geschiedenis van het project zelf, met intense en stille fases, zowel bij de ontwikkeling van het project als na de lancering.

De Voyagers hebben ons getoond hoe divers de planeten en hun satellietenstelsels zijn

Het zijn de Voyagers die ons getoond hebben hoe divers de planeten en hun satellietenstelsels zijn. Eerder primitieve camera’s en technieken van beeldverwerking hebben pakkende beelden opgeleverd die een breed publiek hebben aangesproken en die ook wetenschappelijk erg relevant waren. De sterke vulkanische activiteit van Io, de waarschijnlijkheid van diepe oceanen onder het pakijs van Europa en Callisto, de enorme complexiteit van het ringensysteem van Saturnus, de ringen van de andere reuzenplaneten, de verwrongen Miranda – met een Grand Canyon waarin een muntstuk zeven minuten nodig heeft om naar beneden te vallen – en de ijzige Triton: het is allemaal dankzij Voyager dat we ze kennen.

Enig ‘amerikacentrisme’ is Pyne echter niet vreemd. De geschiedenis lijkt voor hem pas echt te beginnen met wat hij de eerste grote exploratiegolf noemt: die waardoor zijn eigen land ontstond. Ten onrechte beweert hij dat het de Portugezen zijn die de zuidelijke ster Canopus haar naam gaven. De ster is zichtbaar in het zuiden van Griekenland en werd daar genoemd naar de kapitein van het schip dat Menelaus naar Troje bracht. Herodotus vermeldt trouwens al dat (en hoe) de Feniciërs omheen Kaap de Goede Hoop waren gevaren. Veel vroeger nog, met een wereldbevolking niet groter dan die van Vlaanderen vandaag, zijn onverschrokken zeevaarders in kleine bootjes ertoe gekomen om Oceanië te bevolken. Pyne herhaalt ook de mythe dat de intense vulkanische activiteit van de Jupitermaan Io een complete verrassing was, een mythe die ook eens doorbroken mag worden. Een maand voor Voyager 2 Jupiter aandeed, publiceerden Franse hemelmechanici al een studie waarin zij voorspelden dat Io door de sterke getijdenkrachten van Jupiter opgezadeld wordt met enorme interne spanningen die tot vulkanische activiteit aanleiding moeten geven.

Toch is Pynes idee van een golfbeweging in het exploratiegedrag van de mens, eerder dan van een gestage ontwikkeling, een vruchtbare gedachte. Elk verhaal, al is het een succesverhaal, gaat door tot het ooit eens eindigt. Naar aanleiding van de laatste vlucht in juli van de ruimtependel Discovery – meteen het einde van het shuttleprogramma – kondigde The Economist het einde van het ruimtetijdperk aan. Uiteraard zullen kunstmatige satellieten van de Aarde nuttig blijven voor telecommunicatie, global positioning, de observatie van de Aarde en haar atmosfeer. Dit zijn echter allemaal toepassingen die weinig verder rijken dan de geostationaire banen, 36 000 km hoog. Daarnaast zijn er nog talrijke vernieuwende ontwikkelingen te verwachten in wetenschappelijke missies om buiten de atmosfeer het heelal te verkennen, en is de exploratie van ons zonnestelsel met robotische missies eigenlijk pas begonnen. Dat verdient een vervolg te krijgen, vindt The Economist, maar het magazine stelt grote vragen bij de uiteindelijke toekomst van bemande ruimtevaart.

Een probleem met mensen in de ruimte is dat je ze niet kunt miniaturiseren zoals instrumenten en computers

Een probleem met mensen in de ruimte is dat je ze niet kunt miniaturiseren zoals instrumenten en computers, en dat je ze ook moeilijk kunt aanpassen om te weerstaan aan een vijandig milieu waar men is ingebed in kosmische straling en blootgesteld aan zonnestormen. In de tijd van Columbus deed men er blijkbaar niet moeilijk over dat slechts de helft van de bemanning levend in Amerika geraakte, maar voor Marsvluchten wil men het toch graag anders, en dat kost hopen geld. Kolonisatie van Mars als oplossing voor de overbevolking van de Aarde is ook niet erg realistisch. De bevolking van Europa is niet afgenomen sinds kolonisten naar Amerika vertrokken. Trouwens, om de huidige toename van de wereldbevolking te compenseren, zouden we meer dan één astronaut per seconde naar Mars of een andere planeet moeten sturen.

Dat neemt niet weg dat een dynamische maatschappij haar helden nodig heeft. In een gesprek met jongeren vertelde de astronaut Mario Runco zijn levensverhaal rond zijn drie jeugddromen: de eerste twee – baseballspeler worden bij de New York Yankees en ijshockeyspeler worden bij de New York Rangers – bereikte hij niet. De derde droom – astronaut worden – verwezenlijkte hij wel, na heel lange omzwervingen. Zijn boodschap was duidelijk: blijf dromen, het maakt niet uit waarover. Vandaag is het erg moeilijk om jongeren warm te maken voor technologische en exact-wetenschappelijke studies. Onze overheden maken zich daar soms zorgen over. Maar is ons ijkpunt wel juist? Misschien was de grote toeloop naar technologische opleidingen in de jaren zestig van de vorige eeuw uitzonderlijk, en werd die veroorzaakt door de fascinatie voor een maanrace die nooit meer terugkomt.

Vandaag zijn de beide Voyagers de verst reikende tuigen die de mens ooit heeft gemaakt, een honderdtal maal verder van de Zon dan de Aarde. Ze zijn het zonnestelsel nog niet helemaal uit en dragen nog steeds bij tot de kennis, door hun metingen van waar de zonnewind overgaat in de interstellaire ruimte. Maar beelden sturen ze niet meer door, sinds 14 februari 1990, toen de Aarde vanaf 6 miljard km ver als een klein blauw vlekje werd gefotografeerd.

Stephen J. Pyne, Voyage: Seeking Newer Worlds in the Third Great Age of Discovery. (New York, Viking, 2010).

Christoffel Waelkens is als sterrenkundige verbonden aan de KU Leuven.