Op 22 februari landde de Amerikaanse maanlander NOVA-C/IM-1 op de maan. Wij hebben de signalen van de lander ontvangen, en aan de hand van de Dopplerverschuiving gevolgd. We hebben de signalen vanuit de Dwingeloo telescoop gestreamd naar YouTube, waar ze schijnbaar ook zijn gevolgd door het team achter IM-1.
Tijdens de landing werd het signaal erg zwak, vermoedelijk omdat de antennes op het ruimtevaartuig niet op aarde waren gericht. Ook na de landing was het signaal met onze 25-meter-schotel maar nauwelijks te zien. Momenteel wordt vermoed dat IM-1 na de landing is omgevallen, waardoor de antennes nog steeds niet naar aarde wijzen.
Signalen van IM-1 op de avond van de landing
Het signaal tijdens en na landing was zo zwak, dat het in de livestream maar nauwelijks te zien was. Maar door het signaal wat verder te integreren, en de kleurschaal wat op te rekken, is wel degelijk het effect van de ‘landing burn’ te zien op de Dopplerverschuiving van de signalen.
Signalen van IM-1 tijdens de landing, integraties van 5 seconden
We hebben tijdens een deel van de waarneming de telescoop moeten stilzetten wegens hevige windstoten. Gelukkig was de storm voorbij voordat de landing plaatsvond, en konden we tijdens de landing de telescoop op de maan richten.
Op 21 februari, de dag voor de landing, vond de ‘Lunar Orbit Insertion Burn’ plaats: de manoeuvre waarbij het ruimtevoertuig in een baan om de maan kwam. Deze manoeuvre hebben we met de telescoop gevolgd, en ook dat is gestreamd op youtube. We konden zien dat de manoeuvre op precies de aangekondigde tijdstippen startte en stopte.
Grafiek van de ontvangst van IM-1 tijdens de Lunar Orbit Insertion manoeuvre
Vorige maand volgden we ook al een maanlanding: de Japanse lander SLIM. We waren een van de twee stations op aarde die het amateursignaal van LEV-1, het bijbehorende karretje, ontvingen. Ook in 2019 volgden we al twee maanlandingspogingen met de radiotelescoop: Beresheet (Israël) en Chandrayaan-2 (India). Bij beide waarnemingen zagen we het signaal abrupt wegvallen: een teken dat de lander was gecrasht. De Amerikaanse missie Artemis 1, een voorbereiding op een bemande maanlanding, werd in 2022 een maand lang succesvol gevolgd door CAMRAS.
Op 19 januari heeft Japan een voertuig laten landen op de maan. Deze maanlander, SLIM, had aan boord twee kleine maanrovers: LEV-1 en LEV-2. Op LEV-1, die al voordat SLIM landde overboord is gegooid, had aan boord antennes die rechtstreeks konden communiceren met aarde. Een van die antennes, ontwikkeld door radioamateurs, zond op UHF-frequenties die de Dwingeloo Radiotelescoop goed kan ontvangen.
De landing zelf hebben we in Dwingeloo gevolgd via S-band (ca 2200 MHz). Door Dopplerverschuiving konden we de frequentie zien waarmee de lander ten opzichte van ons bewoog. Daarin zagen we twee ‘burns’, die lieten zien dat de landing voorspoedig verliep.
Al tijdens de landing werden de rovers overboord gezet, voor hun eigen ‘zachte landing’ met ca. 10 km/u. Wij hebben onze aandacht vooral gevestigd op de UHF-uitzendingen van LEV-1, omdat we daarvoor het meest geschikte systeem hebben. Geschikter zelfs dan dat van de Jappanners zelf, de Wakayama-schotel met diameter 12 diameter.
De eerste signalen van LEV-1 ontvingen we om 15:19 UTC. Daarna hielden de signalen aan tot 17:09 UTC, met af en toe een onderbreking.
De ontvangst van Dwingeloo was live te volgen via WebSDR, waar ca. 30 zendamateurs meeluisterden. Ook zijn de ruwe (baseband) opnames beschikbaar via https://data.camras.nl/satellites/raw/. Met die data hebben andere zendamateurs inmiddels de data deels gedecodeerd.
Over het succes van de SLIM-missie is nog onduidelijkheid: de landing is goed verlopen, maar er zijn problemen met stroomvoorziening. Voor de LEV-1 UHF kunnen wij nu vaststellen dat we het signaal goed konden ontvangen, wat de missie in elk geval voor ons tot een succes maakt.
Vrijwilligers van CAMRAS hebben op zaterdag 20 januari nog naar de maan gekeken, maar geen signalen van LEV-1 meer ontvangen.
In 2019 volgden we ook al twee maanlandingspogingen met de radiotelescoop: Beresheet (Israël) en Chandrayaan-2 (India). Bij beide waarnemingen zagen we het signaal abrupt wegvallen: een teken dat de lander was gecrasht. Ook de Amerikaanse maanmissie Artemis 1 werd in 2022 een maand lang succesvol gevolgd door CAMRAS, toen in officiële samenwerking met NASA. De waarneming van de Japanse maanlanding voerden we onafhankelijk uit.
Update 23 januari: de ruwe signalen in onze opnames zijn door Daniel Estevez EA4GPZ geanalyseerd. Hij heeft daar ook de Morse van een opname gedistilleerd, die wij hebben gedecodeerd:
Update 21 februari: We hebben van het LEV-1 team gehoord dat wij, naast Wakayama, het enige andere station zijn dat de UHF-signalen van LEV-1 heeft ontvangen. In Wakayama ging de maan al vrij snel onder, dus voor een deel van de tijd waren wij het enige station dat luisterde.
De onderbroken stukken in de grafiek hierboven komen overeen met de tijden waarop volgens de telemetrie het hoppertje ondersteboven lag.
Auteur(s): Tammo Jan Dijkema, Thomas Telkamp, Ard Hartsuijker
Afbeelding: CAMRAS / MeerKAT telescope
Op woensdag 13 december schoof de maan ’s ochtends voor Sagitarrius A. Dit hebben we met de Dwingeloo telescoop waargenomen.
Sagittarius A, in het centrum van onze Melkweg, is een van de helderste radio-bronnen aan de hemel. Net als andere radio-bronnen is hij ook overdag waar te nemen. Als de maan voor Sagittarius A langs schuift (een zogenaamde occultatie), worden de radiogolven een uur lang geblokkeerd door de maan. Zo’n occultatie gebeurt heel zelden: na 13 december is er op 6 februari 2024 nog een kans, en daarna pas weer in 2042.
Tijdens de occultatie hebben we op verschillende frequenties de totale hoeveelheid radiostraling bijgehouden. Door precies bij te houden wanneer het signaal achter de maan verdwijnt, kunnen we meten waar de radiogolven precies vandaan komen. Historisch is op deze manier ook de locatie van Sagittarius A bepaald. Inmiddels is het met andere technieken mogelijk om heel precieze radio-kaarten te maken. Met een grote radio-interferometer in Zuid-Afrika (MeerKAT) is in 2022 bijgevoegde kaart gemaakt.
Tijdens de bedekking hebben we ook de waterstoflijn gemeten. De absorptie die we normaal zien, verdween tijdens een deel van de occultatie.
Met nog grotere interferometers (VLBI) is het in 2022 gelukt om het zwarte gat in het midden van Sagittarius A (Sagittarius A*) te fotograferen. Dit was de tweede foto van een zwart gat ooit. Sterrenkundige prof. Huib Jan van Langevelde, hoofd van de Event Horizon Telescope die dit zwarte gat fotografeerde, was te gast tijdens de livestream die we tijdens de occultatie lieten zien.
Voor zover we kunnen nagaan, is er nog nooit een maanbedekking van Sagittarius A vastgelegd met de Dwingeloo telescoop. Dit historische hiaat is nu opgelost. Wetenschappelijk zal onze waarneming niet veel toevoegen, omdat met interferometers het gebied al uitgebreid vastgelegd is.
De ruwe data van de meting is beschikbaar via https://zenodo.org/records/10395914 . De resultaten staan ook in de grafiek hieronder. In een ASTRON/JIVE Daily Image worden de resultaten ook toegelicht.
Foto(s): CAMRAS Tjipke de Beer en Tammo Jan Dijkema
Tijdens de Landelijke Sterrenkijkdagen waren we op zaterdagavond 25 februari open. We hadden net als de rest van Nederland mooi helder weer.
We verzorgden in en bij de Dwingeloo radiotelescoop verschillende activiteiten:
We hadden een stuk of vijf optische telescopen opgesteld die we op verschillende objecten aan de hemel hadden gericht zoals Juptiter, Mars, de Plejaden, de Orionnevel, de Andromedanevel en de maan.
We gaven een demonstratie van waterstof in de spiraalarmen van de Melkweg aan de hand van waarnemingen op de 21-cm waterstoflijn met een 1,5 meter schotel.
We gaven een demonstratie van radio-reflecties die we met een eenvoudige yagi-antenne waarnamen van het meteoorbaken (zender) in Ieper (België) via meteoren en vliegtuigen.
Rondleidingen van een half uur in de radiotelescoop. Hiervoor was reserveren nodig. Omdat de ontvanger in onderhoud was konden we geen live-ontvangst van radiogolven uit het heelal demonstreren. Maar de telescoop kon wel draaien en dat was voor veel bezoekers al een hele belevenis. Onze rondleiders hebben eerder opgenomen waarnemingen laten zien en horen en uitleg gegeven over wat radiosterrenkunde onderscheidt van optische sterrenkunde met andere typen telescopen.
Bezoekers waren zonder uitzondering enthousiast. We hebben in totaal 135 bezoekers ontvangen, waarvan ruim 25 kinderen. Veel bezoekers hebben aangegeven dat ze nog een keer terugkomen als de voor waarnemingen benodigde antennes en ontvangers na het onderhoud weer in het brandpunt hangen.
Bijdrage van de Dwingeloo Radiotelescoop aan de Artemis I maanmissie
De Artemis I raket met de Orion module werd woensdag 16 november om 07:47 MET gelanceerd. CAMRAS maakt met de 25 meter Dwingeloo Radiotelescoop deel uit van 18 door NASA geselecteerde deelnemers die de 25-daagse maanmissie volgen. Doel daarvan is dat zij het signaal van Orion module kunnen ontvangen en de frequentie van de door de module uitgezonden radiogolven kunnen meten.
Tot 11 december wordt de telescoop zo veel mogelijk op de Orion module gericht, om gegevens voor NASA te verzamelen. Tot nu toe is de telescoop al elf dagen achter elkaar in gebruik geweest. Dat is voor de gerestaureerde Dwingeloo Telescoop een unicum; sinds de oprichting van CAMRAS in 2007 is de telescoop nog niet zo lang achter elkaar in bedrijf geweest. De technische organisatie van de Orion-waarnemingen is in handen van de vrijwilligers Cees Bassa, Tammo Jan Dijkema, Hans van der Meer en Thomas Telkamp. Maar bij de uitvoering is tot nu toe al een twintigtal CAMRAS-vrijwilligers als telescoop operator actief betrokken.
De lancering op 16 november was drie kwartier vertraagd, wat tot gevolg had dat de actuele JPL Horizons System baangegevens niet meer klopten en de radiotelescoop de eerste uren na de lancering niet goed te positioneren was op de locatie aan de hemel waar de raket zich zou moeten bevinden. Op die waarneemfrequentie van 2.216,5 MHz (13,5 cm golflengte) is de bundel van de radiotelescoop ongeveer 0,35 graden en is er dus weinig speelruimte aan de hemel om het signaal van Orion op te vangen. Op de dag van lancering was dat puzzelen totdat Cees tijdelijke TLE baangegevens had uitgerekend.
De gemeten frequentie vergelijken we met de door de Orion module uitgezonden frequentie van 2.216,5 MHz. Het verschil tussen die twee frequenties is de zogenaamde Dopplerverschuiving als gevolg van de snelheid die de module ten opzichte van de radiotelescoop heeft. Aan de hand van de door NASA verstrekte baangegevens van de module en de positie van de Dwingeloo Radiotelescoop op de aarde weten we hoe groot de Dopplerverschuiving is en kunnen we nagaan of dat klopt of afwijkt. De door de radiotelescoop gemeten frequenties van de draaggolf en de tijden waarop deze door ons zijn gemeten sturen we naar NASA – daarnaast zijn ze voor iedereen toegankelijk.
Een mooi resultaat was de waarneming op 21 november toen de Orion module voor het eerst achter de maan verdween. Het radiosignaal verdween abrupt en verscheen even abrupt weer toen de module achter de maan tevoorschijn kwam. Dit gebeurde vanuit Dwingeloo gezien iets eerder dan vanuit Amerika, waar NASA een livestream aan deze gebeurtenis wijdde.
Het waargenomen radiovermogen op het moment dat de Orion module van achter de maan verscheen.
De maanmissie en de radiotelescoop in de media
Er was rondom de lancering behoorlijk wat belangstelling van de pers in en om de radiotelescoop:
Hart van Nederland SBS 6 (16 november) (video; na reclames; vanaf 8:05 minuten; duurt 2:20 minuten; met Hans van der Meer, Tammo Jan Dijkema en Thomas Telkamp).
RTV Drenthe (16 november), artikel met video; met Tammo Jan Dijkema, Hans van der Meer en Thomas Telkamp.
NOS Journaal Regio (16 november) (video; na reclames; vanaf 2:43 minuten; duurt 1:05 minuten; met Tammo Jan Dijkema, verder in beeld Hans van der Meer en Thomas Telkamp).
Volkskrant (23 november) (interview met Cees Bassa).
Staat van Stasse NPO Radio 2 (23 november) (audio; duurt 6 minuten; met Michel Groenewegen achter de bediening van de radiotelescoop)
Naast het volgen van de Orion module is CAMRAS ook betrokken bij het waarnemen van twee experimentele cubesats (zie Omotenashi en Team Miles hieronder) die door de raket zijn uitgeworpen voor andere experimenten. En verderop in dit blogbericht meer info over de waarneemmethode.
Bijdrage aan de missie van de Japanse cubesat Omotenashi
Bij het uitwerpen uit de raket van de Japanse Omotenashi cubesat zijn problemen ontstaan. Na een aantal manoeuvres waren de batterijen leeg en stonden de zonnepanelen niet op de zon gericht. JAXA kon geen communicatie meer tot stand brengen met de cubesat en stelde vast dat de operatie voor de geplande maanlanding niet zou kunnen worden uitgevoerd (zie persbericht). Aan het waarnemen van de Omotenashi zal de Dwingeloo Radiotelescoop geen bijdrage meer gaan leveren tenzij het JAXA de cubesat alsnog weet te reanimeren. Dat zullen zij in maart 2023 proberen. Een maanlanding zit er voor Omotenashi niet meer in.
Bijdrage aan de missie van de cubesat Team Miles
De Team Miles is een andere cubesat die mee is gegaan met de Artemis I maanmissie. Deze Team Miles bestaat uit een volledig autonome missie om nieuwe plasma stuwraketten en een SDR-zender te testen. De cubesat zal in een baan om de zon worden gebracht en de bedoeling is om de communicatie tot op 400 miljoen kilometer te testen. 400 miljoen kilometer komt ongeveer overeen met de grootste afstand tussen de aarde en Mars. Ook deze cubesat heeft tot nu toe problemen met communicatie; de Dwingeloo Radiotelescoop heeft enkele pogingen ondernomen signalen op te vangen, maar tot nu toe zonder resultaat.
Waarneemmethode bij het volgen van de Orion module
Voor het waarnemen van de Orion-module gebruiken we 13 cm (2,320 GHz) dual mode ronde septum feed.
Het gebruikte backend ontvangersysteem met een bandbreedte van 10 MHz bestaat uit een Ettus USRP B210 SDR en voor het kloksignaal wordt de waterstofmaser, gesynchroniseerd via een White Rabbit Switch, vanuit de Westerbork Synthese Radiotelescoop gebruikt. De waarnemingen worden via GQRX in beeld gebracht. De op het scherm getoonde frequentie klopt niet, maar we leggen uiteraard wel de juiste waarneemfrequenties vast op schijf – tot op de Hertz nauwkeurig!
SDR Radio Waterfall with a strong signal on 2.2165 GHz
SDR Radio Waterfall with a data block
Voorbeelden van deze signalen omgezet in geluid zijn (boven) de carrier toon en (onder) een meer ruisachtig datablok:
Om een indruk van de Dopplerverschuiving te geven tijdens de waarnemingen hebben we hieronder een waarneming van de carrier toon gedurende 24 minuten 120 keer versneld. De afspeeltijd is dus teruggebracht naar 12 seconden.
Voor de waarnemingen wordt de radiotelescoop steeds bemenst door tenminste twee telescoop operators die ook getraind zijn om de waarnemingen uit te voeren.
Als alles volgens plan verloopt, gaat in Florida 29 augustus3 september14 november 16 november binnenkort voor het eerst een nieuwe generatie raket van het Amerikaanse Artemis-maanprogramma de lucht in. In Dwingeloo zijn we klaar om de missie te volgen met de radiotelescoop.
Aan boord van de raket is de 25 ton zware Orion-capsule, waarin nu nog dummy-poppen zitten, die een paar rondes om de maan zullen draaien, en na ruim een maand weer veilig in zee moeten landen. De totale missie van deze eerste vlucht wordt uitgelegd in deze animatie.
Naast de enorme Orion-module gaan er ook kleinere satellieten, zogenaamde cubesats, mee met de Artemis-raket. In totaal tien cubesats gaan in de raket mee, en worden onderweg naar de maan van boord geworpen om verschillende experimenten te doen.
De spectaculairste cubesat die meegaat, heeft als ambitieus experiment om te landen op de maan. Deze Japanse cubesat, genaamd Omotenashi, weegt maar 12 kilo en is nauwelijks groter dan een schoenendoos. Met dat formaat is het een enorme uitdaging om in de juiste baan te komen en voldoende af te remmen. Aan boord is een airbag om te zorgen dat de ‘lander’ de geplande impact met 100km/u overleeft. JAXA maakte een mooie animatie van de geplande landing van Omotenashi.
Zowel de satelliet als de lander sturen radiosignalen naar aarde. Die radiosignalen van Omotenashi zijn erg zwak, en dus zijn er gevoelige antennes nodig om ze op te vangen. Daarvoor vertrouwt het Japanse team op o.a. Dwingeloo, vooral als de maan in Japan onder is. De landing van Omotenashi gebeurt als het goed gaat vijf dagen na de lancering.
Ook NASA heeft een oproep gedaan aan iedereen met een schotel van 9 meter of groter om het signaal van de Orion-module op te vangen en te delen. De Dwingeloo telescoop is met een diameter van 25 meter ruimschoots gevoelig genoeg, dus we zullen ook de Orion-module volgen, en de resultaten met NASA delen. Al onze metingen zullen we ook via onze website delen.
Tijdens het volgen van Omotenashi of Orion zijn in de telescoop altijd ten minste twee operators aanwezig. Voor CAMRAS is het dus even alle hens aan dek. Maar voor een maanmissie doen we dat graag.
De lancering zou oorspronkelijk op 29 augustus plaatsvinden. RTV Drenthe heeft op hun website aandacht besteed aan de activiteiten van CAMRAS:
De lanceerpoging van 16 november is goed gegaan en in een volgend blogbericht zullen we rapporteren over de eerste signalen die we in Dwingeloo hebben opgevangen.
Op donderdag 10 juni vanaf 11:00 was vanuit Nederland een gedeeltelijke zonsverduistering te zien: de maan schoof dan een stukje voor de zon. We hebben deze zonsverduistering vanuit Dwingeloo gevolgd met de radiotelescoop, en de metingen gepresendeerd tijdens een livestream in samenwerking met de Werkgroep Leidse Sterrewacht. Tijdens deze livestream zijn ook beelden getoond vanuit Leiden, Voorschoten, en ook uit Canada waar de maan nog verder voor de zon schoof om een ringvormige verduistering te vormen.
Het resultaat van de meting in Dwingeloo staat hieronder: de radiostraling van de zon op 410 MHz daalde met zo’n 17%. Het is in de grafiek vooral bij het einde van de gedeeltelijke verduistering duidelijk te zien dat de verduistering voor de radio-meting iets langer duurde dan op alle optische kijkers te zien was. Dat is omdat ook de corona van de zon verduisterd werden, en juist die zorgen voor de radiostraling.
Meting van de gedeeltelijke zonsverduistering op 10 juni 2021
Wie zelf met deze data aan de gang wil: de ruwe data kan hier worden gedownload.
Naast de metingen in de livestream was er tijdens de gedeeltelijke zonsverduistering ook voor passanten wat te doen: Harm-Jan Stiepel projecteerde daar de zon op een stuk karton. Bovendien werden er eclipsbrilletjes uitgedeeld, onder andere door zonne-expert Pietro Zucca van Astron.
RTV Drenthe maakte een leuke reportage over de zonsverduistering bij de radiotelescoop.
Auteur(s): Paul Boven, Hans van der Meer, Cees Bassa, Tammo Jan Dijkema
Afbeelding: CAMRAS
Op zaterdagochtend 18 juli 2020 heel vroeg schoof de maan voor de Krabnevel (M1 – eerste object in de Messier catalogus) langs. Elke 9 jaar (bij benadering) is er een serie van zo’n 18 bedekkingen (occultaties), waarvan er maar enkele vanuit Nederland waarneembaar zijn. Dit maakt zo’n bedekking relatief zeldzaam. Paul Boven en Hans van der Meer hebben deze bedekking met de radiotelescoop waargenomen. Bij de voorbereiding waren ook Cees Bassa en Tammo Jan Dijkema betrokken.
In november 1955 was dit de allereerste waarneming met de radiotelescoop, die toen nog niet eens af was. Speciaal voor deze waarneming is toen de constructie van de telescoop een paar dagen stilgelegd om er een provisorische ontvanger voor 400 MHz in te maken. De telescoop moest destijds voor deze waarneming met de hand gedraaid worden omdat de volgmotor het nog niet deed.
De Krabnevel is het restant van een supernova die in 1054 door Chinese astronomen werd opgetekend. Om hem met het oog te zien heb je een op z’n minst een verrekijker nodig, maar op radiogolflengten is het een van de helderste bronnen aan de hemel. Door de bedekking met de radiotelescoop te meten, konden ze ondanks de brede bundel van de telescoop toch nauwkeurig meten hoe groot het gebied precies is waar radiostraling vandaan komt. Dit gebied bleek in het geval van de Krabnevel samen te vallen met het gebied van de zichtbare nevel – wat lang niet voor alle radiobronnen het geval is!
Paul Boven en Hans van der Meer hebben de historische meting zaterdagochtend dunnetjes overgedaan. De hele dataverwerking (3 GB aan ruwe data) moet nog gebeuren en komt in een vervolg blog bericht, maar de eerste resultaten zien er heel goed uit. We hebben 50 MHz rond 21cm opgenomen (met nog genoeg tijdresolutie om de pulsar te zien) en 30 MHz op 70cm, de frequentie waarop de meting in november 1955 ook is gedaan. Bovenstaande figuur is het eerste resultaat gemaakt door Paul Boven.
Voor wie de waarneming ook wil uitvoeren: de volgende reeks bedekkingen begint in januari 2030.