Berichten

Donateursdag 2017

Auteur(s): Ard Hartsuijker, Frans de Jong, Harm Munk, Jan van Muijlwijk

Foto(s): CAMRAS Harry Keizer, Harm Jan Stiepel, Sigrid Witteveen

Ter gelegenheid van haar tienjarig bestaan hield Stichting CAMRAS zaterdag 4 maart 2017 haar eerste donateursdag. De dag werd voorbereid door Harm Munk, Sigrid Witteveen en Paul Boven. Ruim zestig donateurs (aangevuld met familie, vrienden of kinderen) en een twintigtal vrijwilligers waren aanwezig. Voor ontvangst van onze donateurs en de openingssessie mocht CAMRAS gebruik maken van de centrale hal en het Van de Hulst Auditorium in het ASTRON-gebouw. Daarna kon iedereen individueel of in zelfgekozen groepsverband deelnemen aan de overige activiteiten van het donateursdagprogramma: in de radiotelescoop, op het buitenterrein, in en bij het Mullerhuis of voor een pauze naar de Foodtruck.

Opening in het ASTRON-gebouw

Voorzitter Frans de Jong gaf een uitvoerig overzicht van wat er de afgelopen tien jaren aan werk is verzet door tientallen vrijwilligers en hoe zich dat verhoudt met de doelstellingen van de stichting. Hij benadrukte daarbij dat heel veel zaken alleen maar mogelijk zijn geworden dankzij de inzet van die vrijwilligers en de bijdragen van de donateurs, adoptanten en sponsoren van CAMRAS.

Tweede spreker was Harm Munk die een mooi historisch overzicht gaf over de ontdekking van radiogolven uit het heelal en de radioastronomie die daar uit voort kwam. Die doorbraak kwam met de voorspelling in 1944 van de 21 cm-waterstoflijn door Henk van de Hulst en het succes in 1951 van radio-ingenieur Lex Muller die er in slaagde deze spectraallijn na veel ontwikkelwerk in Kootwijk waar te nemen. Daar werd een eerste plattegrond van de Melkweg samengesteld met duidelijk zichtbare spiraalarmen. Met dat resultaat kreeg Jan Oort toestemming een 25-meter radiotelescoop te bouwen voor meer radioastronomisch onderzoek: de Dwingeloo Radiotelescoop.

In de radiotelescoop

Moonbouncen en moonbounce-kunst in de radiotelescoop

Daniela de Paulis (CAMRAS artist in residence) vertelde hoe zij tot moonbounce-kunst was gekomen en hoe de samenwerking met CAMRAS tot stand kwam. Ze liet mooie voorbeelden zien van de eerste pogingen om beelden te moonbouncen en welk kwaliteitsniveau inmiddels gehaald kan worden nu we de techniek helemaal in onze vingers hebben.

Als illustratie gebruikte Daniela een foto die Apollo 17-astronaut Charles Duke op het maanoppervlak heeft neergelegd. Deze inmiddels beroemde foto van het gezin Duke werd nu door Nando Pellegrini vanuit Italië met behulp van zijn zelfgebouwde 10 meter-schotel als radiosignaal naar de maan gestuurd. 2,5 seconde later werd de radio-echo van dat signaal in Dwingeloo ontvangen door de 25 meter-schotel. En werd het radiosignaal vervolgens gedecodeerd en weer door computersoftware terugvertaald in een foto. Voor één foto duurt dat proces ongeveer een minuut. Bijzonder is dat de foto nog steeds op het maanoppervlak ligt (waarschijnlijk sterk verkleurd) en dat het door Nando verzonden radiosignaal ook voor een heel klein beetje is teruggekaatst door die foto zelf ….

Moonbounce-techniek

Jan van Muijlwijk vertelde een en ander over de techniek van het moonbouncen. Het is de ultieme uitdaging voor de radiozendamateur want het gaat om uiterst zwakke signalen. De maan staat ca. 400.000 km ver weg en om een radioverbinding tussen twee radiozendamateurs mogelijk te maken moet die afstand twee keer overbrugd worden door het radiosignaal. Eerst naar de maan en dan moet de echo dat hele eind weer terug. Daarbij komt nog dat de maan een hele slechte reflector is voor radiosignalen, slechts 7% wordt gereflecteerd. En de maan is een bol waardoor die 7% alle kanten uit gaat. Dat zorgt ervoor dat de verzwakking van het radiosignaal over het hele traject een getal is van een 1 met 27 nullen! Maar dat zorgt in Dwingeloo toch voor verbazingwekkend sterke maanecho’s.

Praten en zingen

Van een paar kinderen in een groep was er één dapper genoeg om een paar woordjes in de microfoon te spreken. Groot was de blijdschap toen 2,5 seconde later de maanecho werd ontvangen. Tenslotte hebben we met die hele groep het Vader Jakob met de maan als echo gezongen.

Pulsardemo

De astronomie in de radiotelescoop werd verzorgd door Harm Munk en Marc Wolf die een demonstratie met uitleg gaven van het waarnemen van een pulsar zoals we dat ook bij rondleidingen doen. Was de pulsar tijdens de eerste demo moeilijk te horen door stoorsignalen, tijdens de tweede poging later op de middag konden de donateurs luisteren naar de mysterieus aandoende tikken uit het heelal.

Op het buitenterrein

Radiosignalen van Jupiter

Voor het ontvangen op 20 MHz van radiosignalen van Jupiter had Simon Bijlsma een Radio Jove-opstelling met lange antennedraden gemaakt.

Radiosignalen van meteoren

Daarnaast demonstreerde Simon hoe je – ook overdag – meteoren kan waarnemen. Dit gaat via radioreflecties van bijvoorbeeld radarsignalen tegen het ionisatiespoor dat meteoren achterlaten in de bovenste lagen van onze dampkring. De radioreflecties lijken op korte fluitsignaaltjes, zogenaamde “pings” en de langere reflecties op “bursts”. Meer informatie hierover staat in ons blog Live meteoren waarnemen met radiogolven. De opstelling in ons blog is echter weer afgebroken vanwege het omhakken van bomen en andere zaken. In de toekomst zal er een permanente opstelling komen.

Dopplereffect

Het Dopplereffect werd door Frans de Jong aanschouwelijk gemaakt met behulp van een piep-apparaatje aan een touwtje en een PC met een frequentiemeetprogramma (Spectrum Lab). Met het programma is duidelijk te zien dat de fluittoon een beetje hoger of lager klinkt als het piepertje (in een tennisbal gestopt) wordt rondgeslingerd.

In en bij het Mullerhuis

Lezing over pulsars

Als aanvulling op de pulsardemonstratie in de radiotelescoop gaf Paul Boven in de grote zaal van het Mullerhuis een lezing over pulsars en hoe je uit de ruwe data de rotatieperiode en de afstand van de pulsar kunt berekenen. Een stukje rekenwerk dat regelmatig door leerlingen en studenten op basis van hun eigen waarnemingen in Dwingeloo wordt uitgevoerd.

Restauratiefilm

Voor donateurs die de film over de restauratie van de radiotelescoop in de periode 2012 tot 2014 nog niet hadden gezien, was er gelegenheid deze te bekijken.

Waterrakketten schieten

Onder leiding van Tammo Jan Dijkema, Ria Hermelink, Henk Kouwen en Hans van Zomeren hebben de kinderen doorlopend genoten van de proef om waterrakketen omhoog te schieten.

Knutselen

Wie uitgeschoten was kon in het knutsellab een draaibare sterrenkaart en een model van een pulsar in elkaar zetten. Onder begeleiding van Harm Jan Stiepel en de eerder genoemde vrijwilligers konden de kinderen ook kleine elektronische schakelingen met knipperende LED’s solderen.

Foodtruck

Gedurende de middag en zeker aan het einde daarvan is gretig gebruik gemaakt van de mogelijkheid om (op eigen kosten) lekkere snacks en drinken te nuttigen bij de Foodtruck Total More.

Jupiter en de Zon waarnemen met een kortegolf radio

Auteur(s): Simon Bijlsma

Foto(s): CAMRAS Harry Keizer

Om eenvoudig de Zon en Jupiter te kunnen waarnemen heeft NASA een project genaamd ‘Radio JOVE‘. Voor dat project verkoopt NASA een bouwpakket voor een ontvanger en de antennes. De bedoeling van het project is dat bijvoorbeeld scholen heel laagdrempelig zelf radioastronomie kunnen bedrijven.

De antenne voor de Zon is een enkele afgestemde halve golf dipool. Voor het waarnemen van Jupiter en de maan Io is een enkele dipool eigenlijk niet gevoelig genoeg daarom wordt een richtantenne aangeraden. Dit is eenvoudig te realiseren met een gecombineerde opstelling waarin twee dipool-antennes samen gekoppeld worden met twee coaxkabels die elektrisch gezien exact een golflengte lang zijn.  Via het afwisselend tussenkoppelen van een extra 135 graden of 90 graden fase vertragingskabeltje worden de antennes elektrisch gezien in de richting en hoogte verstelbaar gemaakt. Ook de fysieke masthoogte wordt zo nodig aangepast, waardoor het rendement van de antenne ruim verdubbelt ten opzichte van een enkele dipool. Voor de Jupiter-waarnemingen wordt de laatste antenne aanbevolen.

Radio JOVE bij CAMRAS

De CAMRAS vrijwilligers Erik van der Toom en Simon Bijlsma hebben in 2016 bedacht dat het interessant is om een soortgelijke Radio JOVE opstelling te bouwen. Tijdens de sterrenkijkdagen stellen we  optische kijkers op, om naar Jupiter te kijken. Het zou dan heel interessant zijn om tegelijkertijd te kunnen luisteren naar de radiosignalen. Zo kunnen we het publiek een kijkje te geven in de fascinerende wereld van de (radio)astronomie. Het is een mooie demonstratie van wat er zoal mogelijk is met heel  eenvoudige middelen. De antennes zijn gemaakt van standaard materialen uit de bouwmarkt, de ontvanger is een zogenaamde RTL-SDR dongle met een zogenaamde up-converter om de lage kortegolffrequenties hoorbaar te kunnen maken. Een willekeurige AM kortegolfontvanger waarvan de AGC (automatische sterkte regeling) uitgeschakeld kan worden voldoet ook.

Antenne opstelling

Voor het project van NASA worden bouwpakketten verkocht waarin de onderdelen aanwezig zijn om zelf een ontvanger te bouwen en de bedrading voor de dipool antennes inclusief de coaxkabels. Dit bouwpakket is erg handig voor degenen die niet zoveel ervaring hebben met antennes bouwen, omdat alle benodigdheden (excl. de masten) geleverd worden. Het concept is echter zo laagdrempelig dat het eenvoudig met spullen uit de lokale bouwmarkt nagemaakt kan worden en dat hebben we bij CAMRAS gedaan. De masten waar de antennes tussen worden opgehangen bestaan in ons geval uit glasfiber delen van 1,30 meter lang, die in elkaar gestoken worden tot de gewenste hoogte. Het leger gebruikte deze masten voor camouflage netten. Ook hier geldt weer dat in principe iedere willekeurige mast van voldoende hoogte gebruikt kan worden. NASA adviseert de antennes op 4,57 meter (15 ft) hoogte te hangen om een voor onze breedte graad gunstige elevatiehoek te hebben van ongeveer 40 graden. Onze opstelling is 4,90 meter hoog doordat van genoemde vier mastdelen drie elk 10 cm in elkaar steken.

Wanneer is Jupiter te horen

De declinatie van Jupiter varieert van 23,5 graden zuid tot 23,5 graden noord gedurende een 12-jarige cyclus, waarbij de ene periode waarnemers op het noordelijke halfrond in het voordeel zijn en de andere periode waarnemers op het zuidelijke halfrond. De afstand tussen de Aarde en Jupiter varieert ook met de tijd omdat de omloopbanen van beide planeten elliptisch zijn. Gelukkig is in 2016 de declinatie van Jupiter nog net gunstig genoeg voor ons halfrond. Bovendien staat Jupiter op 8 maart het dichtste bij de aarde. Als de ionosfeer ‘s avonds rustig is, waardoor de signalen van rond 20 MHz niet terug de ruimte in gereflecteerd worden, dan moet het mogelijk zijn Jupiter met onze antennes te ontvangen.

De signalen worden onderverdeeld in zogenaamde: S-Bursts en L-Bursts. Hierbij staat de S voor ‘short’ en L voor ‘long’. De eerste klinken als een soort kraken, de laatste kunnen worden vergeleken met het geluid van de branding.

Resultaten

Op zaterdag 12 maart 2016 tijdens de landelijke sterrenkijkdagen hebben we bovengenoemde configuratie opgesteld en uitgetest. Overdag was de ionosfeer zoals verwacht actief en konden zendamateurs uit de hele wereld worden ontvangen rond 21 MHz. Vanaf ’s avonds acht uur werden de eerste ‘S Bursts’ signalen van Jupiter ontvangen, terwijl de planeet toen nog laag aan de hemel stond en bovendien een eindje uit de voorkeurs richting van de antenne, die voornamelijk naar het zuiden richtte. Later in de avond was Jupiter hoger aan de hemel en ook meer naar het zuiden gedraaid en daardoor vol in de bundel van de antenne. Achteraf gezien hadden we beter de antenne wat meer richting het oosten kunnen opstellen om eerder in de avond, toen er meer bezoekers waren, wat betere ontvangstresultaten te hebben. De reden dat we dat niet hadden gedaan was dat de DT in die richting in de weg stond en ik persoonlijk ook niet had verwacht bij de lagere elevaties überhaupt iets te kunnen horen.

Desalniettemin was het ook eerder in de avond hoorbaar en ook toen het signaal later sterker was moest er bovendien nog steeds aan het publiek worden uitgelegd wat er te horen was. De signalen waren niet erg sterk en de amplitude verschillen ook niet zo groot, zodat mensen die niet zo bekend zijn met het luisteren op de kortegolf wellicht in bijna alle gevallen slechts ‘ruis’ hoorden.  Daarom heb ik regelmatig korte tijd het verschil laten horen tussen de ruis op de waarneem frequentie 20,1 MHz en de veel vlakkere en zachtere ruis op 30 MHz waar Jupiter niet te horen was. Dit kon de meesten overtuigen, zo leek het in ieder geval. Van de waarneming heb ik meerdere audio opnames gemaakt die het programma GQRX in wav formaat opslaat.

Bij een volgende keer zou het mogelijk grafisch nog duidelijker en beter kunnen door het programma SpectrumLab te gebruiken op een Windows laptop. Het door mij gebruikte programma GQRX heeft wel een ‘waterval display’ maar toch wat minder geavanceerd als die van SpectrumLab.

Simon demonstreert de synchrotronopstelling

Simon demonstreert de Jupiter synchrotron en Meteor scatter opstelling