NLT – satellieten en aardobservatie
HOOFDSTUK 1 – introductie satellieten
Opdracht 1.1
Bekijk het filmpje ‘André Kuipers over satelliet Tropomi - KOFFIETIJD’ van het kanaal
RTL Entertainment: https://www.youtube.com/watch?v=6XU9BjhmBzY
Dit filmpje ging over dat er in 2017 een nieuw satelliet is gelanceerd. Hier zal het
zogenoemde “TROPOMI” instrument is die ontwikkeld is voor ruimteonderzoek. Het
TROPOMI instrument focust op het meten van de kwaliteit van de lucht in de onderste laag
van de atmosfeer (troposfeer). Dit meten en onderzoeken gebeurt met een resolutie van
zeven keer zeven kilometer.
Opdracht 1.2
Vul de tabel hieronder in. Bedenk wat het type satelliet moet doen, en welke keuzes je
daarom zou maken voor de kijkrichting, de baan, en de vlieghoogte.
Ik heb een kort overzicht gemaakt van de begrippen zodat de tabel makkelijker in te vullen is:
Polaire baan: baan die over de polen gaat, hierbij gaat het van de ene kant van de aarde van
de Noordpool naar de Zuidpool en aan de andere kant van de aarde weer van Zuid naar
Noord. Door de draaiing van de aarde om haar as vliegt de satelliet uiteindelijk overal
overheen.
Geostationaire baan: als een satelliet altijd aan een bepaald punt aan de “hemel” staat, dit
komt door de omlooptijd van precies 24 uur, dus die draait mee met de aarde. Hierdoor lijkt
het voor iemand die vanaf de aarde kijkt, of de satelliet steeds op hetzelfde punt in de hemel
hangt.
Lagrangepunt: als een satelliet naar een punt in de ruimte wordt gebracht waarbij de
zwaartekracht van de zon en aarde elkaar opheffen (dus even groot zijn en in tegengestelde
richting), waardoor de satelliet vrij kan “hangen” tussen de aarde en zon in. Dat punt wordt
het Lagrangepunt genoemd en één zo’n punt ligt 1,5 km naar de zon toe (dus 1,5 km vanaf
de aarde in de richting van de zon).
150 miljoen km
L1 Aarde
Zon
1,5 miljoen km
, INGEVULDE TABEL:
Functie satelliet Kijkrichting: Baan: Baanhoogte:
(naar aarde/van aarde af) (polair/geostationair/Lagrangepunt) hoog/laag
Observatie Naar de aarde Polaire baan Laag
luchtvervuiling
Wetenschappelijk Van aarde af Lagrangepunt Hoog
onderzoek
zonnewind
Weerobservatie Naar de aarde Polair Laag
Spionage Naar de aarde Polair laag
Communicatie Naar de aarde Geostationair Hoog
(TV)
Navigatie (GPS) Naar de aarde Geostationair Hoog
Opdracht 1.3
Ga naar: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/. Bestudeer de verschillende
satellietsoorten en banen door opties aan en uit te vinken.
a Schat de verhouding tussen het aantal operationele en het aantal niet-operationele
satellieten.
Ongeveer 90% is operationeel, 10% niet-operationeel. Voor elke niet-operationele satelliet
zijn er ongeveer 9/10 operationele satellieten. Dus 1 niet-operationele en 9 operationele op
10 satellieten.
b Welke landen of organisaties hebben veel satellieten?
Landen → China, VS
Organisaties → NASA, ESA,
c Zoals je ziet zijn veel satellieten niet meer operationeel. Die kunnen dus
beschouwd worden als 'ruimtepuin'. Dit is een groot probleem, aangezien botsingen met
nog werkende satellieten voorkomen moeten worden. Hoe meer ruimtepuin, hoe lastiger
dit wordt. Brainstorm met zijn tweeën of drieën over oplossingen voor dit probleem. Hoe
halen we oude satellieten uit de ruimte en hoe bouwen we nieuwe satellieten op zo’n
manier dat het probleem niet erger wordt?
Een optie is om het ruimtepuin om te ruimen met een soort “vangnet” → ook wel
“ruimteparaplu” genoemd. Hiermee kan het ruimtepuin worden opgevangen en zo kan het
ruimtepuin niet meer rondvliegen en problemen veroorzaken. Om botsingen te voorkomen
kan er een verandering in het design worden gedaan van de satellieten waar een soort
ruimtekussen omheen kan worden gebouwd. Dit voorkomt schade bij botsingen. Om de
botsingen zelf te voorkomen kunnen sensoren worden ingebouwd om bij nadering van een
andere satelliet de snelheid te verminderen. Verder moeten de satellieten zo min mogelijk
uitsteeksels bevatten om de kans op botsingen te verminderen.
,Opdracht 1.4
Bekijk afbeelding 1. Op een aantal plekken in Europa,
waaronder een groot deel van Nederland, zie je een hoge
concentratie van stikstofdioxide. Leg uit waarom er juist op
die plekken zoveel NO2 in de atmosfeer zit.
Op die plekken in Europa zijn veel grote, drukke steden.
Stikstofdioxide is NO2. Dit zit vooral in de lucht op de plekken
waar er veel activiteit is (zoals wegverkeer en industriële activiteiten). Op plekken waar dus
bijvoorbeeld drukke wegen en dichtbevolkte steden liggen, zal een rode kleur oplichten
(hoge concentratie NO2). In Nederland zijn er enorm veel snelwegen en drukke wegen. Deels
om deze reden is er dus veel stikstofdioxide en dus een rode kleur op de kaart. Dit geldt ook
voor de rest van Europa waar een rode kleur op de kaart te zien is.
Opdracht 1.5
De grootte van een grondpixel van een satellietinstrument is de ruimtelijke resolutie van
dat instrument. De Aura-satelliet beweegt in een deel van zijn baan van zuid naar noord,
terwijl de aarde onder de satelliet om haar as draait. Het gevolg is dat de strook
aardoppervlak die OMI in dit deel van de baan ziet, loopt van zuidoost naar noordwest.
a Gegeven dat de afstand tussen Maastricht en Den Helder 243 km is, bepaal de
grootte van een OMI grondpixel in de vliegrichting van de satelliet.
Er zijn tussen Maastricht en Den Helder ongeveer 18 pixels. De afstand is 243 km.
18 pixels → 243 km
1 pixel → 243/18 = 13,5 km = 1 pixel
b Wat valt je op aan de horizontale afmeting (van links naar rechts op de afbeelding)
van de pixels? Kun je hier een verklaring voor geven?
De pixels worden in horizontale afmeting steeds langer (als je kijkt van links naar rechts)
omdat de satelliet ook in de horizontale richting beweegt en door de hoek met de satelliet.
Bij de horizontale richting meet de satelliet dus vaker waardoor de afmeting van de blokjes
daar langer is dan bij de verticale afmeting.
Opdracht 1.6
a Welk organel in dierlijke cellen zorgt voor de omzetting van energie, waarbij
zuurstof wordt verbruikt?
Dit zijn de mitochondriën. Deze organellen zijn verantwoordelijk voor de energieomzetting
in de eukaryote cel. Dit gebeurt d.m.v. het metabole celademhalingsproces.
, b Noteer de omzettingsreactie die plaatsvindt.
Energierijke stoffen buiten de mitochondriën zoals vetten en glucose, worden afgebroken
tot pyrodruivenzuur. In de mitochondriën wordt uit pyrodruivenzuur het acetyl-co-enzym A
geproduceerd. D.m.v. oxidatie worden energierijke elektronen onttrokken aan dit acetyl-co-
enzym A (de citroenzuurcyclus). Mitochondriën gebruiken deze elektronen (energierijk) om
FADH2 te produceren tijdens de oxidatieve fosforylering. Het vrijkomende ATP wordt vooral
gebruikt als energiebron. De omzettingen kunnen als volgt worden weergegeven:
Glycolyse C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 pyrodruivenzuur + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP
2 pyrodruivenzuur + 2 HSCoA + 2 NAD+ → 2 acetyl-CoA + 2 NADH + 2 H+ +
Decarboxylering
2 CO2
2 acetyl-CoA + 6 H2O + 6 NAD+ + 2 FAD + 2 GDP + 2 P → 2 HSCoA + 6 NADH +
6 H+ + 2 FADH2 + 2 GTP + 4 CO2
Citroenzuurcyclus
2 GTP + 2 ADP → 2 GDP + 2 ATP
Oxidatieve 10 NADH + 10 H+ + 2 FADH2 + 34 ADP + 34 P + 6 O2 → 34 ATP + 12 H2O + 10
fosforylering NAD+ + 2 FAD *
totaalreactie C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O + 38 ADP + 38 P → 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP
Een gemakkelijke reactievergelijking van de omzetting die plaatsvindt, kan ook genoteerd
worden als:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O (+ energie in de vorm van ATP)
Opdracht 1.7
a Zoek op internet op welke stof het meeste bijdraagt aan het broeikaseffect.
Er zijn enorm veel verschillende broeikasgassen. CO2 is een bekend voorbeeld van zo’n
broeikasgas en is ook meteen de stof/gas die het meest bijdraagt aan het broeikaseffect.
Ongeveer de helft van het broeikaseffect wordt veroorzaakt door koolstofdioxide. CO2
wordt direct gevolgd door methaan. Op nummer 2 (met 16% van de menselijke uitstoot van
broeikasgassen). Waterdamp is ook een belangrijk broeikasgas maar de mens brengt dit niet
zelf in de lucht, in tegenstelling tot koolstofdioxide.
HOOFDSTUK 1 – introductie satellieten
Opdracht 1.1
Bekijk het filmpje ‘André Kuipers over satelliet Tropomi - KOFFIETIJD’ van het kanaal
RTL Entertainment: https://www.youtube.com/watch?v=6XU9BjhmBzY
Dit filmpje ging over dat er in 2017 een nieuw satelliet is gelanceerd. Hier zal het
zogenoemde “TROPOMI” instrument is die ontwikkeld is voor ruimteonderzoek. Het
TROPOMI instrument focust op het meten van de kwaliteit van de lucht in de onderste laag
van de atmosfeer (troposfeer). Dit meten en onderzoeken gebeurt met een resolutie van
zeven keer zeven kilometer.
Opdracht 1.2
Vul de tabel hieronder in. Bedenk wat het type satelliet moet doen, en welke keuzes je
daarom zou maken voor de kijkrichting, de baan, en de vlieghoogte.
Ik heb een kort overzicht gemaakt van de begrippen zodat de tabel makkelijker in te vullen is:
Polaire baan: baan die over de polen gaat, hierbij gaat het van de ene kant van de aarde van
de Noordpool naar de Zuidpool en aan de andere kant van de aarde weer van Zuid naar
Noord. Door de draaiing van de aarde om haar as vliegt de satelliet uiteindelijk overal
overheen.
Geostationaire baan: als een satelliet altijd aan een bepaald punt aan de “hemel” staat, dit
komt door de omlooptijd van precies 24 uur, dus die draait mee met de aarde. Hierdoor lijkt
het voor iemand die vanaf de aarde kijkt, of de satelliet steeds op hetzelfde punt in de hemel
hangt.
Lagrangepunt: als een satelliet naar een punt in de ruimte wordt gebracht waarbij de
zwaartekracht van de zon en aarde elkaar opheffen (dus even groot zijn en in tegengestelde
richting), waardoor de satelliet vrij kan “hangen” tussen de aarde en zon in. Dat punt wordt
het Lagrangepunt genoemd en één zo’n punt ligt 1,5 km naar de zon toe (dus 1,5 km vanaf
de aarde in de richting van de zon).
150 miljoen km
L1 Aarde
Zon
1,5 miljoen km
, INGEVULDE TABEL:
Functie satelliet Kijkrichting: Baan: Baanhoogte:
(naar aarde/van aarde af) (polair/geostationair/Lagrangepunt) hoog/laag
Observatie Naar de aarde Polaire baan Laag
luchtvervuiling
Wetenschappelijk Van aarde af Lagrangepunt Hoog
onderzoek
zonnewind
Weerobservatie Naar de aarde Polair Laag
Spionage Naar de aarde Polair laag
Communicatie Naar de aarde Geostationair Hoog
(TV)
Navigatie (GPS) Naar de aarde Geostationair Hoog
Opdracht 1.3
Ga naar: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/. Bestudeer de verschillende
satellietsoorten en banen door opties aan en uit te vinken.
a Schat de verhouding tussen het aantal operationele en het aantal niet-operationele
satellieten.
Ongeveer 90% is operationeel, 10% niet-operationeel. Voor elke niet-operationele satelliet
zijn er ongeveer 9/10 operationele satellieten. Dus 1 niet-operationele en 9 operationele op
10 satellieten.
b Welke landen of organisaties hebben veel satellieten?
Landen → China, VS
Organisaties → NASA, ESA,
c Zoals je ziet zijn veel satellieten niet meer operationeel. Die kunnen dus
beschouwd worden als 'ruimtepuin'. Dit is een groot probleem, aangezien botsingen met
nog werkende satellieten voorkomen moeten worden. Hoe meer ruimtepuin, hoe lastiger
dit wordt. Brainstorm met zijn tweeën of drieën over oplossingen voor dit probleem. Hoe
halen we oude satellieten uit de ruimte en hoe bouwen we nieuwe satellieten op zo’n
manier dat het probleem niet erger wordt?
Een optie is om het ruimtepuin om te ruimen met een soort “vangnet” → ook wel
“ruimteparaplu” genoemd. Hiermee kan het ruimtepuin worden opgevangen en zo kan het
ruimtepuin niet meer rondvliegen en problemen veroorzaken. Om botsingen te voorkomen
kan er een verandering in het design worden gedaan van de satellieten waar een soort
ruimtekussen omheen kan worden gebouwd. Dit voorkomt schade bij botsingen. Om de
botsingen zelf te voorkomen kunnen sensoren worden ingebouwd om bij nadering van een
andere satelliet de snelheid te verminderen. Verder moeten de satellieten zo min mogelijk
uitsteeksels bevatten om de kans op botsingen te verminderen.
,Opdracht 1.4
Bekijk afbeelding 1. Op een aantal plekken in Europa,
waaronder een groot deel van Nederland, zie je een hoge
concentratie van stikstofdioxide. Leg uit waarom er juist op
die plekken zoveel NO2 in de atmosfeer zit.
Op die plekken in Europa zijn veel grote, drukke steden.
Stikstofdioxide is NO2. Dit zit vooral in de lucht op de plekken
waar er veel activiteit is (zoals wegverkeer en industriële activiteiten). Op plekken waar dus
bijvoorbeeld drukke wegen en dichtbevolkte steden liggen, zal een rode kleur oplichten
(hoge concentratie NO2). In Nederland zijn er enorm veel snelwegen en drukke wegen. Deels
om deze reden is er dus veel stikstofdioxide en dus een rode kleur op de kaart. Dit geldt ook
voor de rest van Europa waar een rode kleur op de kaart te zien is.
Opdracht 1.5
De grootte van een grondpixel van een satellietinstrument is de ruimtelijke resolutie van
dat instrument. De Aura-satelliet beweegt in een deel van zijn baan van zuid naar noord,
terwijl de aarde onder de satelliet om haar as draait. Het gevolg is dat de strook
aardoppervlak die OMI in dit deel van de baan ziet, loopt van zuidoost naar noordwest.
a Gegeven dat de afstand tussen Maastricht en Den Helder 243 km is, bepaal de
grootte van een OMI grondpixel in de vliegrichting van de satelliet.
Er zijn tussen Maastricht en Den Helder ongeveer 18 pixels. De afstand is 243 km.
18 pixels → 243 km
1 pixel → 243/18 = 13,5 km = 1 pixel
b Wat valt je op aan de horizontale afmeting (van links naar rechts op de afbeelding)
van de pixels? Kun je hier een verklaring voor geven?
De pixels worden in horizontale afmeting steeds langer (als je kijkt van links naar rechts)
omdat de satelliet ook in de horizontale richting beweegt en door de hoek met de satelliet.
Bij de horizontale richting meet de satelliet dus vaker waardoor de afmeting van de blokjes
daar langer is dan bij de verticale afmeting.
Opdracht 1.6
a Welk organel in dierlijke cellen zorgt voor de omzetting van energie, waarbij
zuurstof wordt verbruikt?
Dit zijn de mitochondriën. Deze organellen zijn verantwoordelijk voor de energieomzetting
in de eukaryote cel. Dit gebeurt d.m.v. het metabole celademhalingsproces.
, b Noteer de omzettingsreactie die plaatsvindt.
Energierijke stoffen buiten de mitochondriën zoals vetten en glucose, worden afgebroken
tot pyrodruivenzuur. In de mitochondriën wordt uit pyrodruivenzuur het acetyl-co-enzym A
geproduceerd. D.m.v. oxidatie worden energierijke elektronen onttrokken aan dit acetyl-co-
enzym A (de citroenzuurcyclus). Mitochondriën gebruiken deze elektronen (energierijk) om
FADH2 te produceren tijdens de oxidatieve fosforylering. Het vrijkomende ATP wordt vooral
gebruikt als energiebron. De omzettingen kunnen als volgt worden weergegeven:
Glycolyse C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 P → 2 pyrodruivenzuur + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP
2 pyrodruivenzuur + 2 HSCoA + 2 NAD+ → 2 acetyl-CoA + 2 NADH + 2 H+ +
Decarboxylering
2 CO2
2 acetyl-CoA + 6 H2O + 6 NAD+ + 2 FAD + 2 GDP + 2 P → 2 HSCoA + 6 NADH +
6 H+ + 2 FADH2 + 2 GTP + 4 CO2
Citroenzuurcyclus
2 GTP + 2 ADP → 2 GDP + 2 ATP
Oxidatieve 10 NADH + 10 H+ + 2 FADH2 + 34 ADP + 34 P + 6 O2 → 34 ATP + 12 H2O + 10
fosforylering NAD+ + 2 FAD *
totaalreactie C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O + 38 ADP + 38 P → 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP
Een gemakkelijke reactievergelijking van de omzetting die plaatsvindt, kan ook genoteerd
worden als:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O (+ energie in de vorm van ATP)
Opdracht 1.7
a Zoek op internet op welke stof het meeste bijdraagt aan het broeikaseffect.
Er zijn enorm veel verschillende broeikasgassen. CO2 is een bekend voorbeeld van zo’n
broeikasgas en is ook meteen de stof/gas die het meest bijdraagt aan het broeikaseffect.
Ongeveer de helft van het broeikaseffect wordt veroorzaakt door koolstofdioxide. CO2
wordt direct gevolgd door methaan. Op nummer 2 (met 16% van de menselijke uitstoot van
broeikasgassen). Waterdamp is ook een belangrijk broeikasgas maar de mens brengt dit niet
zelf in de lucht, in tegenstelling tot koolstofdioxide.
