Solar Orbiter

Opgave 2 (vraag 6 t/m 11) uit eindexamen Natuurkunde HAVO 2026 tijdvak 1

Bij elke vraag: uitleg stap voor stap, het antwoordmodel en feedback van de AI-docent.

Vraag 6

[D] Materialen [D1] Eigenschappen van stoffen en materialen [Polaris] H6: Stoffen en materialen[Nova] H8: Zuinig met energie[Overal Natuurkunde] H7: Stoffen en materialen [Systematische Natuurkunde] H5: Warmte en temperatuur [Newton] H3: Materialen

Solar Orbiter

In februari 2020 werd de satelliet Solar Orbiter gelanceerd. Zie figuur 1.

Deze satelliet gaat op relatief kleine afstand van de zon metingen doen aan het oppervlak van de zon. Als Solar Orbiter dichter bij de zon komt, zal hij door de zon fors worden opgewarmd.

Geef aan welke vorm van warmtetransport plaatsvindt tussen de zon en Solar Orbiter.

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 6

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 7

[A] Vaardigheden[E1] Zonnestelsel en heelal[Overal Natuurkunde] H11: Zonnestelsel en heelal[Systematische Natuurkunde] H10: Zonnestelsel en heelal [Nova] H10: Aarde en heelal [Polaris] H11: Zonnestelsel en heelal [Newton] H9: Zonnestelsel en heelal

Solar Orbiter nadert de zon tot een kleinste afstand van $43 \cdot 10^6\ \text{km}$ (gemeten vanaf het middelpunt van de zon). Zie schematisch en niet op schaal in figuur 2.

De intensiteit $I$ is het invallend vermogen van het zonlicht per $\text{m}^2$ bestraald oppervlak. Dit verandert met de afstand tot de zon volgens een omgekeerd kwadratisch evenredig verband:

I = k \cdot \frac{1}{r^2} \qquad \text{(1)}

Hierin is:

$k$ een constante;
$r$ de afstand tot het middelpunt van de zon.

Op het aardoppervlak is $I$ in de orde van grootte van $10^3\ \text{W m}^{-2}$ . Om Solar Orbiter te beschermen tegen een te grote intensiteit van het zonlicht is een hitteschild ontworpen. De ontwerpers hebben hierover een regel opgenomen in het programma van eisen. Zie figuur 3.

Op de puntjes in figuur 3 staat één van de volgende ordes van grootte: $10^2$ , $10^4$ , $10^6$ of $10^8$ .

Leg met figuur 2 en een berekening met formule (1) uit welke orde van grootte in de ontwerpeis staat.

Figuur 1 bij vraag 7 van opgave Solar Orbiter (Natuurkunde HAVO 2026)

Figuur 2 bij vraag 7 van opgave Solar Orbiter (Natuurkunde HAVO 2026)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 7

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 8

Het hitteschild bestaat uit drie reflecterende lagen. De afstand tussen laag 1 en laag 2 is 245 mm. De lagen zijn van elkaar gescheiden door titanium verbindingsstaafjes in vacuüm. In figuur 4 is een deel van het hitteschild schematisch en niet op schaal weergegeven. In deze figuur staan ook de verwachte temperaturen van laag 1 en laag 2 dicht bij de zon.

De warmtegeleidingscoëfficiënt van titanium is $21{,}9\ \text{W m}^{-1}\,\text{K}^{-1}$ . Er zijn 12 gelijke verbindingsstaafjes aangebracht tussen laag 1 en laag 2. Een ontwerpeis voor het hitteschild is dat de warmtestroom door alle verbindingsstaafjes tussen laag 1 en laag 2 samen maximaal 15 W mag zijn.

Bereken de oppervlakte van de dwarsdoorsnede die een staafje maximaal mag hebben om aan deze ontwerpeis te voldoen. Geef je antwoord in het juiste aantal significante cijfers.

Figuur 1 bij vraag 8 van opgave Solar Orbiter (Natuurkunde HAVO 2026)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 8

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Vraag 10

[E] Aarde en heelal [E1] Zonnestelsel en heelal[Overal Natuurkunde] H11: Zonnestelsel en heelal[Systematische Natuurkunde] H10: Zonnestelsel en heelal [Nova] H10: Aarde en heelal [Polaris] H11: Zonnestelsel en heelal [Newton] H9: Zonnestelsel en heelal

Op 18 november 2020 maakte Solar Orbiter een foto. Zie figuur 5. Hierop zijn Venus, Mars en de aarde (Earth) te zien.

In figuur 6 zijn schematisch de posities van de zon, Mercurius, Venus, Mars en Solar Orbiter op deze datum te zien.

In figuur 6 is ook de baan van de aarde getekend. Er zijn vier posities (I t/m IV) aangegeven.

Welke positie in figuur 6 komt overeen met de positie van de aarde op het tijdstip van de foto in figuur 5?

A positie I
B positie II
C positie III
D positie IV

Figuur 2 bij vraag 10 van opgave Solar Orbiter (Natuurkunde HAVO 2026)

Klaar met deze vraag?

Of laat de AI-docent jouw antwoord nakijken:

Uitleg bij vraag 10

Kom je er niet uit? Begin met een hint. Klaar? Bekijk stap voor stap hoe je alle punten haalt.

Uitleg en antwoorden

Vraag 6

1 punt

maximumscore 1

straling

Uitleg bij vraag 6

Vraag 7

3 punten

maximumscore 3

uitkomst: $10^4\ (\text{W m}^{-2})$

voorbeeld van een antwoord:

Op aarde geldt $I_\text{aarde} = k \cdot \frac{1}{r_\text{zon aarde}^2}$ dus $k = I_\text{aarde} \cdot r_\text{zon aarde}^2$ .

Op de positie van Solar Orbiter is

I_\text{SO} = k \cdot \frac{1}{r_\text{zon SO}^2} = I_\text{aarde} \cdot \frac{r_\text{zon aarde}^2}{r_\text{zon SO}^2} = 1{,}0 \cdot 10^3 \cdot \frac{(150 \cdot 10^9)^2}{(43 \cdot 10^9)^2} = 1{,}2 \cdot 10^4\ \text{W m}^{-2}.

Het hitteschild moet een intensiteit in de orde van grootte van $10^4\ \text{W m}^{-2}$ kunnen weerstaan.

inzicht dat $k = I_\text{aarde} \cdot r_\text{zon aarde}^2$ [1]
inzicht dat $I_\text{SO} = k \cdot \frac{1}{r_\text{zon SO}^2}$ [1]
completeren van de berekening en consequente conclusie [1]

Uitleg bij vraag 7

Vraag 8

4 punten

maximumscore 4

uitkomst: $A = 1{,}8 \cdot 10^{-4}\ \text{m}^2$

voorbeeld van een antwoord:

Voor de totale doorsnede bij de maximale warmtestroom geldt: $A = \frac{P \cdot d}{\lambda \cdot \Delta T} = \frac{15 \cdot 0{,}245}{21{,}9 \cdot (346 - 270)} = 2{,}21 \cdot 10^{-3}\ \text{m}^2$ . Ieder staafje mag dan een maximale doorsnede hebben van $\frac{2{,}21 \cdot 10^{-3}}{12} = 1{,}8 \cdot 10^{-4}\ \text{m}^2$ .

gebruik van $P = \lambda A \frac{\Delta T}{d}$ [1]
gebruik van factor 12 [1]
completeren van de berekening [1]
significantie [1]

Uitleg bij vraag 8

Vraag 9

3 punten

maximumscore 3

uitkomst: $a = 7{,}2 \cdot 10^{-2}\ \text{m s}^{-2}$

voorbeeld van een antwoord:

De gravitatiekracht van de zon op Solar Orbiter is $F_\text{g} = G\frac{m_\text{SO} m_\text{zon}}{r^2}$ .

De versnelling van Solar Orbiter is

a = \frac{F_\text{res}}{m} = \frac{F_\text{g}}{m_\text{SO}} = G\frac{m_\text{zon}}{r^2} = 6{,}67 \cdot 10^{-11} \cdot \frac{1{,}99 \cdot 10^{30}}{(43 \cdot 10^9)^2} = 7{,}2 \cdot 10^{-2}\ \text{m s}^{-2}.

gebruik van $F_\text{g} = G\frac{mM}{r^2}$ en opzoeken van $m_\text{zon}$ en $G$ [1]
inzicht dat $F_\text{g} = ma$ [1]
completeren van de berekening [1]

Uitleg bij vraag 9

Vraag 10

1 punt

maximumscore 1

Uitleg bij vraag 10

Vraag 11

2 punten

maximumscore 2

voorbeeld van een antwoord:

Vanuit Solar Orbiter gezien valt het zonlicht vanaf rechts op Venus. De rechterkant van Venus wordt dus belicht. Fase 1 komt het best overeen met de waarneming vanaf Solar Orbiter op 18 november 2020.

inzicht dat het zonlicht van rechts afkomstig is [1]
consequente conclusie [1]

Uitleg bij vraag 11

Volgende opgave: Lekdetectie →