Uit de selfie met de Chinese ballon is heel veel af te leiden

Je zou niet direct kunnen zeggen waar het aan ligt maar het geeft altijd een feestelijk gevoel als je op een satellietfoto iets tegenkomt waarvan je weer dat het bewoog tijdens de opname. Een binnenschip op het IJsselmeer, een stel koeien bij Purmerend, een rookpluim bij Tata, hier en daar een natuurbrand of clandestiene lozing. Ook mooi: de branding.

Het feestelijkste dat je kan overkomen is dat de satelliet een vliegend vliegtuig mee fotografeerde bij zijn nuttig werk. Als het niet al te laag vloog kan zo’n vliegtuig opeens in veel fellere kleuren worden weergegeven dan gebruikelijk is voor satellietfoto’s. Dan zie je zo’n vliegtuig in helder rood, blauw en groen, zoals op het plaatje.

Hoe dat komt is niet zomaar uitgelegd. The New York Times (20 maart) zegt het zó: een satelliet maakt zijn opnamen van de aarde in verschillende kleuren kort ná elkaar en voegt die beelden later samen. Door de razende vaart van de satelliet zijn er kleine verschillen tussen de elkaar opvolgende opnames maar daarvoor kan een computer corrigeren als snelheid en hoogte van de satelliet bekend zijn. Het systeem faalt als zich tussen aardoppervlak en satelliet een object bevindt dat veel dichter bij de satelliet staat dan het rekenprogramma aannam. Dan worden de samenstellende kleuren zichtbaar.

Nuttige effecten

In werkelijkheid zit het iets anders, maar van belang is dat falende correcties soms nuttige effecten opleveren. Want ook stratosfeerballonnen vallen in ‘blops’ van verschillende kleuren uiteen als ze door satellieten worden gefotografeerd. Dankzij deze rare onvolmaaktheid kan een goed geïnstrueerd computerprogramma dat van zelflerendheid is voorzien opnames van zo’n stratosfeerballon in duizenden historische satellietopnames terugvinden.

Dit is wat het AI-bedrijf Synthetaic op verzoek van de Times heeft laten doen. Ze liet een fotobestand van Planet Labs doorzoeken en ontdekte dat de vermaledijde Chinese ‘spionageballon’ die op 4 februari werd neergeschoten op 15 januari vanaf het eiland Hainan was opgelaten. Dus niet in Binnen-Mongolië zoals anderen wel aannamen.

Boven de Filippijnenzee wisselde de ballon geregeld van hoogte (tussen 16 en 20 km) om de juiste stratosferische luchtstroming op te pakken. En na 21 januari verdween hij uit beeld, want van het gebied boven de Stille Oceaan zijn nauwelijks opnames bewaard. Op 28 januari duikt hij op 18 km hoogte op boven Canada en de rest wisten we eigenlijk al. De VS zelf worden op een constante hoogte van 20 km gepasseerd. Het onderzoeksteam van The New York Times leidde de vermelde hoogtes af uit de positie en hoogte van de Planet Labs-satelliet en de achtergrond waartegen de ballon werd gefotografeerd. Drie geleerden hebben de hoogteschattingen geverifieerd.

Au fond is de reconstructie van de Times net zo mager als destijds die van de aanslag op de Krimbrug. Je had graag willen horen waaróm is beweerd dat de ballon eigenlijk op weg was naar Guam. Onbegrijpelijk is waarom de vlucht boven de VS niet in meer detail is weergegeven, want er is toch beweerd dat de ballon, dalend en stijgend, versnellend en vertragend, zijn eigen koers bepaalde en soms bij militaire objecten langer bleef hangen. We krijgen er niets over te horen.

Nu weten we alleen zeker dat de ballon in de middag van 3 februari boven de staat Missouri zweefde. Boven Bellflower wel te verstaan, een plaatsje ten noordwesten van St. Louis. Boven Bellflower is vanuit een U-2 spionagevliegtuig de inmiddels vermaarde ‘selfie’ gemaakt die zowel de U-2-piloot als de ballon laat zien. De piloot gebruikte er een camera voor die vast in de cockpit is gemonteerd.

Dwars over de opname

Wetenschapsjournalist Geoff Brumfiel wist het landschap thuis te brengen dat de achtergrond vormt van de foto. Zowel op Twitter als op de site van NPR heeft hij uitgelegd hoe hem dat lukte. Onder meer gebruikte hij de opnames van het wolkendek die de site Sentinel Hub aanbiedt. Ook herkende hij de grote rivier die dwars over de opname loopt als de Mississippi. De brug bleek de brug bij Clarksville te zijn. Brumfiels ‘geolocatie’ oogstte veel bewondering, maar achteraf bleek dat een ander hem voor was geweest.

Kun je uit de foto afleiden op welke hoogte de ballon zweefde, heeft Brumfiel gevraagd. Onbekend is wie er reageerde, maar het antwoord is: ja, er is – toevallig – een ruwe schatting mogelijk. Het begint ermee dat de schaduw van de U-2 op de ballon valt. Met die maalt vat uit te rekenen dat de ballon een diameter heeft van 48 meter want de U-2 is 19,2 meter lang. Foto’s laten zien dat de stuurboord-vleugeltip van de U-2 door de cockpitcamera onder een hoek van 4 graden wordt waargenomen. (Dit is een kwetsbaar deel van de reconstructie). Maar dan wordt de ballon zelf onder een hoek van 9 graden gezien en is de afstand tussen ballon en camera dus ongeveer 300 meter.

Nu we van Brumfiel weten boven welk landschap de ballon zweefde kunnen we bij Google Earth nameten dat hij er vanuit de U-2 gezien in de breedte 6,6 km van afschermde. Tegelijk stellen we vast dat er in noordoostelijke richting werd gefotografeerd en dat zon, vliegtuig en ballon zich praktisch op één lijn bevonden. (De zon stond nét niet precies op die lijn, het scheelt ongeveer 4 graden.) De site suncalc.org maakt aannemelijk dat de zonshoogte (‘elevatie’) op het beslissende moment ongeveer 27 graden was. De sinus van 27 graden is 0,45 en met nog wat goniometrisch handwerk volgt hieruit een ballonhoogte van ongeveer 19 km. Niet gek, maar alles hangt op die 4 graden. Was dat 3 graden geweest dan was er 25 km uit gekomen.