Je leest:

Zand zonder zwaartekracht

Zand zonder zwaartekracht

UvA-onderzoekers bloggen in gewichtloze toestand

Auteurs: en | 19 mei 2011

Het ligt niet voor de hand: grootschalige geologische fenomenen onderzoeken in een gewichtloze koelkast. Toch is dat precies wat Sebastiaan de Vet en Lieke Mulder hebben gedaan. Tijdens 90 paraboolvluchten onderzochten ze het gedrag van zand zonder zwaartekracht. Op Kennislink blogten ze over hun belevenissen.

Modderstromen en zandkorrels

Een fenomeen als modderstromen of verwoestijning bestuderen in gewichtloosheid? Dat kan! Sterker nog, dat gaan wij de komende twee weken doen.

Wij – drie wetenschappers van de Universiteit van Amsterdam en TU in Eindhoven – bestuderen dit fenomeen op de schaal van een enkele zandkorrel in het programma Fly Your Thesis van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en houden jou via een blog op de hoogte van ons experiment en onze ervaringen in gewichtloosheid.

We voeren de experimenten uit tijdens een serie van zogenoemde paraboolvluchten, waarbij wij en ons experiment elke vlucht ongeveer 20 seconden als een astronaut in de ruimte door het vliegtuig zweven.

Van links naar rechts: Christina Giannopapa, Sebastiaan de Vet en Lieke Mulder.

Lieke Mulder (25) is een PhD-student aan het Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek (NIOZ), waar ze promoveert op de rol van bodemalgen in de fosfaatcyclus. Daarvoor is ze vaak op de wadplaten van de Waddenzee te vinden. Vóór haar PhD studeerde Lieke ‘Earth Sciences’ aan de Universiteit van Amsterdam (UvA), waar ze afstudeerde op de fosfaatcyclus en vergrassing in de Nederlandse duinen. In het kader van haar studie schreef ze samen met studiegenoot Sebastiaan de Vet een experimentvoorstel voor het Fly Your Thesis programma van de ESA.

Sebastiaan de Vet (26) deed de master ‘Earth Sciences’ aan de Universiteit van Amsterdam en studeerde afgelopen zomer af als ‘planetair geomorfoloog’. Hij houdt zich bezig met de vorm en evolutie van het landschap op de aarde en de planeet Mars, maar vermaakt zich ook met andere onderwerpen zoals waterafstoting van bodems en micrometeorieten in humuslagen. Paraboolvluchten, ruimtevaart en zwaartekracht zitten in zijn bloed. Voor zijn afstudeeronderzoek aan de UvA vloog hij al eerder een Marsparaboolvlucht-campagne boven de Noordzee om lawines op de planeet Mars te simuleren. Daarnaast was hij proefpersoon in de grote centrifuge van de luchtmacht (normaal bedoeld voor de training van F16 piloten) voor studies naar ruimteziekte bij astronauten. Als eerstejaarsstudent vloog hij al een studentenexperiment naar het International Space Station.

Christina Giannopapa is assistent-professor Multiphysics bij de afdeling ‘Mathematics & Computer Science’ aan de Technische Universiteit Eindhoven. Haar interesse en achtergrond in onderzoek variëren van de fysica van de bloedstroom tot voedselverwerking, maar hebben allemaal met de interactie tussen vloeistof en structuren te maken.

Laatste dag: Nog zwevend in gedachten laden we het experiment uit het vliegtuig

Franse chansons klinken uit de taveerne waar we worden ontvangen door het ESA Education Office voor een afscheidsdiner. Een echt afscheid is het nog niet, want door het technisch mankement van de flappen woensdag vliegen we morgen pas onze laatste vlucht.

De wijn op de chic gedekte tafel moeten we dus overslaan. Jammer, want Bordeaux is een wijnstreek bij uitstek. Maar een frisse derde vlucht is belangrijker. Alle vier de teams die geselecteerd zijn voor Fly Your Thesis 2011 schuiven aan een grote tafel. Het Franse team uit Grenoble dat onderzoek doet naar stofproductie als gevolg van planetoïdebotsingen. De Belgen uit Brussel die kijken naar thermische diffusie en geleiding van nanovloeistoffen. De Britten uit Leicester die het samenklonteren van materialen in microzwaartekracht bekijken om het ontstaan van onder andere kleine planeten te kunnen verklaren, en wij.

Javier Ventura-Traveset – hoofd van ESA Education – spreekt ons toe. Hij is trots op de professionaliteit van onze experimenten en hoopt dat deze campagne voor ons het begin is van een toekomst in microzwaartekrachtonderzoek. De selectie voor 2012 is al in volle gang. Er is onder andere een Nederlands team van de Universiteit van Maastricht geselecteerd. De oproep van voorstellen voor 2013 is net open. Maar eerst een goed diner en de laatste vlucht van deze campagne.

Vrijdagochtend start het ochtendritueel weer van voor af aan met het aantrekken van de blauwe vliegoverall. Testbuizen met monstermateriaal gevuld? Check. Het monster nagelopen? Check. Een spuit scopolamine gehaald? Check. Buiten staat de reus van een airbus A300 op ons te wachten. De ochtendzon weerkaatst in het grote blauwe opschrift: ZERO-G.

Christina en Sebastiaan kijken naar het scherm waar we realtime de zandkorrels rond zien zweven.

Ook de laatste vlucht van deze campagne staat de IJslandse aswolk ons toe om boven Bretagne te vliegen. Zesduizend meter onder ons zien we de Atlantische oceaan glimmen als we beginnen aan de eerste manoeuvre. De druk tijdens de hyperzwaartekracht komt niet meer als een verrassing, maar het blijft een onwerkelijk gevoel. Iedereen durft meer, bewegingen met handen en hoofd tegen de druk in, een klein sprongetje.

Aan de overkant proberen twee Britten push ups, een moet halverwege stoppen. De hyperzwaartekracht wint het van zijn maag. Dan weer die zweeffase. Ik blijf nog onwennig rondspartelen, maar Sebastiaan heeft al zijn bewegingen onder controle. Het veiligheidspersoneel, te herkennen aan hun knaloranje vliegoveralls, helpen hem in de meest onmogelijke posities.

Het monster zoemt tevreden. Aan het zand dat we vliegen zien we gelijk welke parabolen het meest zuiver zijn uitgevoerd. Dan zweven de korrels rustig in alle richtingen door de buis. De routine van hyperzwaartekracht, microzwaartekracht, hyperzwaartekracht, normale zwaartekracht, monsters wisselen en de volgende serie parabolen verloopt soepel vandaag. Ook glimlachende gezichten bij de Fransen naast ons. Ondanks dat ze gisteren hun experiment uit moesten zetten, hebben ze vandaag alle parabolen kunnen vliegen op een alternatieve stroomvoorziening. Het is een prachtig gezicht om een van hun stofbolletjes, ofwel kunstmatige planetoïden, uit elkaar te zien vallen.

Ook glimlachende gezichten bij de Fransen naast ons.

Na 93 parabolen in totaal is het tijd voor de allerlaatste landing. Sebastiaan glimt, want hij mag die landing voor in de cockpit meemaken. Nog zwevend in gedachten, maar met de wielen aan de grond moeten we gelijk de experimenten uit het vliegtuig laden. Voor vandaag hebben we eenendertig maal twintig seconden beeld. Met een aantal van vijfhonderd beelden per seconde moeten we dus driehonderdtienduizend beelden downloaden. Dat duurt ongeveer vijf uur. Om ons heen worden alle experimenten een voor een weer ingepakt. E-mail adressen worden uitgewisseld, het lab wordt leeggehaald en in de hangar worden al de experimentnummers voor de volgende campagne opgehangen.

Met een mooie ervaring rijker, maar een weemoedig gevoel van afscheid maken we ons op voor de terugreis. Op naar de universiteit voor de dataverwerking en het schrijven van een wetenschappelijk artikel!

↑ Terug naar boven ↑

Dag 9: Terwijl de glasparels dansen, zweeft Sebastiaan rond zijn as

Geen nieuws is goed nieuws. We hebben nog geen telefoontje gehad van Novespace, dus springen we in alle vroegte de auto weer in om naar het vliegveld te rijden. Het is bewolkt en het miezert, maar de motor van het vliegtuig draait op volle toeren. Nerveus hijsen we ons weer in ons blauwe vliegoverall en lopen we bij de dokter binnen. Een spuitje scopolamine in de linkerarm, de testbuisjes vullen met materiaal en we zijn klaar voor de uitgestelde tweede vlucht.

Het hele team in gewichtloze toestand.
ESA / A. Le Floc’h

Vandaag geen zand dat we vliegen, maar perfect ronde glaspareltjes. Ze zijn in het lab van de universiteit in Hannover waterminnend en waterafstotend gemaakt. We weten de exacte concentratie van de chemische stof die als ‘regenjasje’ functioneert. Zo zijn ze het perfecte vergelijkingsmateriaal voor onze natuurlijke zandkorrels.

Het zero-G vliegtuig rijdt weer naar de taxibaan en vol spanning wachten we op het teken om op te stijgen. Binnen vijf minuten hangen we boven de regenbuien en zijn we vrij om ons experiment klaar te maken voor de aankomende eenendertig parabolen.

De buisjes zijn geplaatst, het monster is klaar om op te nemen en de scopolamine ontneemt ons elk gevoel van richting als we de eerste parabool invliegen. “Pull up,” de sensatie van tweemaal de zwaartekracht is wederom onbeschrijfelijk. Mijn lichaam zit gevoelsmatig gevangen in een harnas. Bij elke beweging voel ik de loden schil me omsluiten.

De neus van het vliegtuig maakt nu een hoek van 30 graden, 40 graden, 47 graden en klimt in vrije val verder. Alle spieren ontspannen, het harnas verdwijnt en de lucht tilt ons op: we zweven. Wij zweven en de glaspareltjes zien we op het computerscherm in het frame zweven. Sommige blijven aan de rand van de buisjes hangen, af en toe clusteren de glaspareltjes zich en weer andere botsen tegen elkaar aan.

Lieke Mulder vliegt nog een rondje.

Totdat “No video input” op het beeld verschijnt en het scherm zwart wordt. We schrikken: wat is er gebeurd met het monster, waarom filmt het systeem niet verder? Ook onze Franse buren zien we zenuwachtig naar hun experimentele opstelling kijken. Hun zekering is gesprongen en we zitten op dezelfde stroomgroep. Christina weet snel een oplossing, maar als we de volgende parabool ingaan wordt het scherm opnieuw zwart. De buren hebben opnieuw een zekering laten smelten en moeten hun experiment uitzetten.

In de eerste zes parabolen is er een pauze waarin Christina het monster zonder zeuren aan de praat weet te krijgen. We missen slechts data van een paar parabolen. Daarna dansen de glaspareltjes weer live op het beeldscherm.

Terwijl de glasparels dansen draait Sebastiaan rond zijn as. Op de kop, van links naar rechts, het is kinderspel. Sebastiaan heeft voor deze campagne al parabolen gevlogen en viert bij parabool twaalf zijn honderdste. Dan worden we uitgenodigd om een kijkje te nemen in de cockpit.

De cockpit is een donkere kleine ruimte waar vier mannen geconcentreerd naar duizenden metertjes en knopjes kijken. Ze spreken amper en als ze spreken is het in een codetaal. Ze communiceren de locatie en de hoek die het vliegtuig maakt met de horizon. Zo weten ze precies wanneer de vrije val begint.

Er is een klein klapstoeltje waar we tijdens een parabool over de schouder van de piloten mee mogen kijken. Ik gesp mezelf in terwijl ik door de voorruit een knalblauwe lucht waarneem. De pull up begint en ik word in de stoel gedrukt. Dan volgt de “injection”, ik zweef in de stoel terwijl ik het uitzicht zie veranderen in kleine wolkjes en een groenblauwe zee. De vlinders blijven vliegen, zelfs als ik weer met tweemaal de zwaartekracht terug in mijn stoel word gedrukt. Dit gevoel is fantastisch!

Na 31 parabolen landen we weer veilig op de luchthaven van Bordeaux. We hebben data en een geweldige ervaring, wat willen we nog meer… …we willen morgen weer 31 keer!

↑ Terug naar boven ↑

Dag 8: Technische problemen met het vliegtuig

De tweede serie paraboolvluchten staat op het punt te beginnen. De scopolamine is uitgedeeld en iedereen zit weer vast gegespt in het vliegtuig. Als we klaarstaan op de taxibaan voor een aanloop de lucht in blijft het stil. De vluchtingenieurs lopen zenuwachtig door de cabine en al snel is het duidelijk dat we een probleem hebben.

Blijkbaar is er een technisch probleem met de ‘flaps’ van het vliegtuig. Dat zijn letterlijk flappen die aan de vleugel zitten om het vliegtuig bij lage snelheid in de lucht te houden. Tijdens de start en landing schuiven deze flappen uit waardoor de vleugel meer lift genereert. Hierdoor maken we gelijk rechtsomkeer naar Novespace. Technici proberen nu het probleem te vinden en hopelijk kunnen we later vanochtend of vanmiddag alsnog vliegen…

Helaas… Na de eerste ronde troubleshooting blijkt rond het middaguur dat er nog geen korte termijn oplossing is. Veiligheid is van het grootste belang bij dit soort paraboolvluchten. De organisatoren hebben daarom besloten de vlucht voor vandaag af te gelasten om rustig naar het probleem te kunnen kijken. Zolang Sebastiaan vanavond geen telefoontje krijgt van de campagne organisatoren van de ESA en Novespace, zullen we morgen weer gewoon vliegen. Het blijft dus duimen.

Vanavond halen we in het centrum van Bordeaux Erik Cammeraat op, de hoofdonderzoeker van het ARID project. Hij zal ons de laatste twee vluchtdagen komen ondersteunen met de voorbereidingen op de vliegbasis, en rijdt daarna de Mammoet en het team terug naar Amsterdam.

↑ Terug naar boven ↑

Dag 7: Voor het eerst gewichtloos!

Vijf uur ’s ochtends: de wekker gaat. De afgelopen week hebben we een strak slaapritme gevolgd om het vroege opstaan zo soepel mogelijk te laten verlopen. Met de eerste paraboolvlucht in het vooruitzicht is het vandaag extra makkelijk uit bed te kruipen. Voor Lieke staat er vooraf aan de vlucht het preparen van de testbuizen op het programma en Sebastiaan en Christina lopen het monster na.

Het zand dat vandaag zwevend in de meetopstelling gefilmd gaat worden, wordt ingepakt in buisjes en die buisjes weer in zakjes die statische elektriciteit afweren. Veel werk is het gelukkig niet en met de haar kenmerkende souplesse en rust bereidt Lieke het monstermateriaal in de vroege ochtend voor. Ook in het vliegtuig gaat alles goed en zijn er weinig problemen met het Monster en de Mammoet.

De hangar van Novespace stroomt inmiddels langzaam vol met veertig in blauwe vliegoveralls gestoken onderzoekers. Na het intekenen op de vliegerslijst kunnen de teams naar het vliegtuig om daar hun laatste voorbereidingen te treffen.

Rond kwart over acht verzamelt de blauwgekleurde groep wetenschappers zich in een meterslange rij voor de deur van de vluchtarts. Binnen in de kamer kunnen ze hun optionele injectie met scopolamine krijgen, een snel werkend middel tegen bewegingsziekte dat op aanraden van de vluchtarts gretig aftrek vindt. De werkzame stof in de injecties slaat bijzonder snel aan en na een paar minuten merken zowel Lieke als Christina hoe hun evenwichtorgaan langzaam in een soort sluimertoestand terecht komt.

Naast paraboolvluchtveteraan Vladimir Pletser (met al meer dan 5000 gevlogen parabolen), is Sebastiaan opmerkelijk genoeg een van de weinige onderzoekers die er voor kiest om zonder deze medicatie te vliegen. Zelfs de twee ESA-astronauten (Samantha Cristoforetti en Thomas Pesquet) die meevliegen om trainingservaring in gewichtloosheid op te doen, maken dankbaar gebruik van het aanbod van de vluchtarts om vooral niet ziek te worden.

De adrenaline giert door onze lichamen als het vliegtuig zijn deuren sluit en zich opmaakt om op te stijgen. We hangen in de lucht en klimmen langzaam boven de wolken. We hebben een kwartier voor de eerste parabool om de Mammoet en Monster voor te bereiden. We openen het luik waar het lanceerplatform met testbuisjes zich bevindt en verwijderen de opstijg- en landingsbescherming.

Christina start de computer op, terwijl Sebastiaan en Lieke het lanceerplatform met de eerste buisjes vullen. “5 minuten,” schalt er uit het omroepsysteem. “3 minuten… 1 minuut… 30 seconden”. We gaan op de grond liggen en bevestigen ons aan een rode riem die zich overal in de cabine bevinden. “Tien seconden… pull out!” Opeens voelen we onze lichamen in de mat van het vliegtuig gedrukt: de fase van hyperzwaartekracht. Twintig seconden later horen we “Injection!” en zweven we.

Sebastiaan zweeft moeiteloos rond de meetopstelling.
ESA / A. Le Floc’h

We proberen te gaan zitten om op het computerscherm de camerabeelden te volgen, maar in plaats van te zitten gaat de vooruitgaande beweging verder en moeten we ons aan de rode riem vasthouden om niet 360 graden te draaien. Dat voelt onwennig, een beetje alsof je in een zwembad zweeft maar dan zonder het water dat je bewegingen remt. Sebastiaan heeft de smaak al snel te pakken, tijdens de parabolen die volgen zweeft hij in elke willekeurige houding om de meetopstelling heen en voelt zich zelfs zonder medicatie kiplekker.

Achteraf zegt hij: “Elke paraboolvlucht heeft natuurlijk zijn nodige up’s en down’s, maar de ervaring blijft onbeschrijfelijk mooi en tegelijk ook verwonderlijk als je tijdens de gewichtloze fase van de vlucht een kwartslag draait.” Dat is inderdaad waar, want voor je gevoel is de positie van je eigen lichaam ‘normaal’, ook al hang je ondersteboven.

Sterker nog, de rest van het vliegtuig is voor je gevoel in een verkeerde positie. Dat maakt werken in gewichtloosheid een vak apart. Iets triviaals als het aanklikken van het opnameknopje voor de software van het monster bijvoorbeeld kost in gewichtloosheid meer moeite dan verwacht. Zo moeten we plotseling weer opnieuw leren werken met een computermuis! En het allermooiste is: morgen mogen we nog een keer.

↑ Terug naar boven ↑

Dag 6: Hoe voorkom je ruimteziekte

Na een weekend opladen vol zon, zee en cultuur beginnen we deze maandagochtend aan de vluchtweek. Om negen uur moet alles in ‘full flight modus’ zijn en komen de veiligheidsinspecteurs langs voor een laatste ronde.

Sebastiaan & Lieke in hun speciale ‘ESA Zero-G Team’ overalls.

Het verloopt vlot, ofwel we vliegen definitief! Ondertussen wordt ons in de hangar een blauw vliegoverall aangereikt. Op de achterkant prijkt met grote witte letters ‘ESA ZERO-G TEAM’. Als we de overall dichtritsen voelen we de vlucht dichterbij komen. We trekken de klittenband van de overall en plaatsen op de borst onze missiepatch, speciaal voor deze vlucht ontworpen. Over vierentwintig uur zweven we met onze zandkorrels gewichtsloos rond.

“Morgen vliegen we eerst naar de Atlantische Oceaan ter hoogte van Brest,” vertelt Kapitein Jean-Claude Bordenave tijdens de vlucht voorlichting. “De aswolk zal geen probleem voor ons zijn, maar mochten we toch problemen ondervinden zullen we het luchtruim boven de Middellandse Zee gebruiken.”

Het vliegtuig wordt bestuurd door twee piloten tegelijk. De eerste concentreert zich volledig op de stand van de neus. Tijdens het begin van de parabool klimt de neus ten opzichte van de horizon 47 graden en is er hyperzwaartekracht. Ofwel, alles voelt twee keer zo zwaar. Bij 47 graden op ongeveer 7600 meter met een snelheid van 570 km/u is het vliegtuig in vrije val. “Op dat moment is er slechts gewicht en zijn we dus gewichtsloos,” vertelt de kapitein verder. In vrije val klimt het vliegtuig nog ongeveer ter hoogte van de Mount Everest (8500 m) om dan in een halve minuut twee kilometer naar beneden te storten.

De tweede piloot houdt zich alleen bezig met de manoeuvre op het horizontale vlak. Zo zorgt hij dat er parabolen worden gevlogen in verschillende richtingen ten opzichte van het aardmagnetisch veld, omdat een Duits team op deze vlucht onderzoekt of hun experiment met nikkeldeeltjes in plasma’s door het aardmagnetisch veld worden beïnvloed.

De laatste briefing…

Er volgt nog meer informatie: wat we moeten doen in geval van brand inclusief een uitgebreide demonstratie van de rookkap, maar vooral: hoe voorkom je ruimteziekte. Een dokter legt uit dat als je in microzwaartekracht rechtop staat, je bloed zich langzaam ophoopt in het midden van je lichaam. De bloedverdeling is dan in feite hetzelfde als liggend onder normale zwaartekrachtcondities. Je bloedverdeling zegt dus tegen je lichaam dat je ligt, terwijl je ogen zeggen dat je staat.

Deze verwarring zorgt voor een misselijk gevoel, net als bij wagenziekte of zeeziekte op een boot. Vooral de overgang van microzwaartekracht naar hyperzwaartekracht en andersom kan deze verwarring versterken. Ga liggen in hyperzwaartekracht en beweeg je hoofd niet, is zijn advies.

Vladimir Pletser, organisator van de ESA paraboolvlucht campagnes voegt daar nog aan toe: “ruimteziekte overkomt de beste; schaam je niet, maar vergeet vooral niet eerst je papieren zakje open te maken.” Hij beëindigt de voorlichting door ons een goede vlucht te wensen.

Het speciaal voor deze missie vervaardigde ‘Fly Your Thesis’ logo op de overalls.

↑ Terug naar boven ↑

Dag 5: De veiligheidsinspectie

Het vliegveld van Bordeaux is gehuld in een dikke laag mist. Het is een laaghangende mist waar alle vliegtuigen als logge reuzen in lijken te zweven. De staart van het zero-G-vliegtuig weerkaatst het vroege ochtendlicht. We klimmen boven de witte mistbank de trap van het vliegtuig op. Alle experimenten zijn ingeladen. Gezien het vroege tijdstip is het opvallend druk in het vliegtuig. Alle teams zweten op de laatste schroeven en bouten, want over ruim een uur zal het experiment gekeurd worden op veiligheid.

Het zero-G-vliegtuig.

Een man met een grote aktetas vol met papierwerk stapt ruim een uur later het vliegtuig binnen. In zijn kielzog twee experts op het gebied van elektronica en mechanica. Ze zijn van het Franse testvluchtcentrum.

Terwijl het experiment achter ons wordt geïnspecteerd zie ik ons team langzaam nerveus worden. De laatste harddisk is vervangen en het monster zoemt zonder tegensputteren. We zien dat de inspectie vrij grondig te werk gaat. Aan alle kabeltjes wordt getrokken, al het schuimrubber wordt verwijderd om te checken of alle schroeven goed zijn aangedraaid en ze controleren of elk onderdeel dat in de vooraf opgestuurde ontwerptekening ook op de goede plek in het flightframe zit. Dan staat de inspectie achter ons. Ze geven ons beleefd een hand, maar je ziet dat ze niet kunnen wachten om ons experiment te bekijken.

Sebastiaan en Christina samen met de veiligheidsinspecteurs.

Het eerste rondje langs de Mammoet lijken de mannen onder de indruk. “Elegant”, fluistert het hoofd van de inspectie zijn collega’s toe. Het lijkt een soort uitdaging om ook bij ons experiment een losse schroef te vinden.

Die schuimrubberen bescherming zullen we opnieuw moeten doen, maar de expert op het gebied van mechanica kan niets vinden. Ik zie Sebastiaan voorzichtig glimlachen, helemaal als het luik open mag en hij kan uitleggen hoe het lanceerplatform met camerasysteem werkt.

Christina kijkt bezorgder. Ze weet uit ervaring dat het monster, waar het camerasysteem naar vernoemd is, op elk moment kan ontwaken, vooral als iemand aan de kabels heeft gezeten. In haar ooghoek volgt ze elke beweging van de veiligheidsinspecteur elektronica, die vrolijk aan elk kabeltje trekt en onder de indruk is van de netjes weggewerkte bekabeling.

Als de heren tevreden bij elk punt een vinkje hebben gezet en ons onder de indruk toeknikken weten we dat de Mammoet de veiligheidstest met glans heeft doorstaan. “De studentenexperimenten gaan snel vooruit,” vertrouwt het hoofd inspectie de coördinator van de studentenexperimenten Natacha toe. Hij had ze vooraf niet van de ‘frequent flyers’ kunnen onderscheiden, vertelt ze ons en de andere studententeams later.

↑ Terug naar boven ↑

Dag 3: Maak kennis met de Mammoet

“It’s a beautiful day” van U2 schalt uit de radio op weg naar Novespace, en zo ervaren we dat ook. Het is zo’n fijn gevoel dat we als allereerste studententeam gelijk door kunnen lopen naar het vliegtuig om aan ons experiment te werken. Het is een dag van elektronica testen en zorgen dat ons camerasysteem helemaal soepel loopt. Best wel spannend, want volgens Christina is het systeem hypergevoelig en treden er vaak onverwachte fouten op. En zij is de expert op het gebied van dit systeem dat al liefkozend ‘het monster’ wordt genoemd.

De Mammoet, netjes vast op zijn plaats in het vliegtuig.

Maar het monster ronkt zonder al te veel problemen en de camerabeelden die de botsende zandkorrels moeten vastleggen zien er veelbelovend uit. Totdat rond de lunch met een klein knalletje het scherm zwart wordt; de zekering is gesprongen. Ook onze buren, die energie zuigen, zijn uitgevallen. Al snel blijkt dat we per ongeluk op dezelfde groep werken, terwijl een groep maximaal een van beide experimenten aankan. Het monster klaagt als het weer wordt aangezet, wat na een paar ingrepen van Christina al snel weer overgaat in een zacht brommen. Een goed moment om jullie kennis te laten maken met de ‘Mammoet’…

De Mammoet is de behuizing van ons experiment en bestaat uit twee compartimenten. Aan de ene kant van de Mammoet is een beeldscherm, toetsenbord en ‘het monster’ ingebouwd, een computer die alle camerabeelden gelijk op kan slaan. Een mooi geel kastje met knalrode knop staat pal achter het toetsenbord. Alleen in geval van nood is deze knop te gebruiken, want hiermee wordt de stroom onmiddellijk van de Mammoet afgehaald. Aan deze kant van het rek hangt ook een raar knuffelbeest. Het is een hersencel met een gehaakte Nederlandse vlag, die door de Fransen goedkeurend als ‘Frans’ wordt aangewezen. Als de hersencel zweeft weten we dat de periode van gewichtsloosheid is begonnen. Hij functioneert, zoals ze hier met een moeilijk woord zeggen, als een ‘omnidirectionele zwaartekrachtsveldindicator’.

De hersencel van het monster.

Aan de andere kant van het rek is een klein bewegend lanceerplatform te vinden. Hierop staan de camera’s gepositioneerd tegenover onze testbuizen met zandkorrels. Het platform wordt tijdens de parabolen omhoog en naar beneden bewogen om de zandkorrels die op de bodem van de buizen liggen een beginsnelheid mee te geven. Door het platform per parabool een andere snelheid mee te geven kunnen we botsingen van verschillende snelheden met elkaar vergelijken. De camera’s die aan het monster zijn verbonden leggen de bewegingen met 500 beelden per seconde vast.

We vliegen niet elke parabool met hetzelfde materiaal. We hebben natuurlijk zand uit de duinen gehaald dat van nature waterafstotend kan worden. Daarna zijn de zandkorrels gezeefd, omdat we verwachten dat de waterafstotendheid van hele kleine zandkorrels anders is dan van grotere zandkorrels. Ook de coatings van de zandkorrels zijn veranderd. We hebben zand waarbij de coating geheel is verwijderd, zand dat waterafstotend is en zand dat waterminnend is gemaakt.

Naast de natuurlijke zandkorrels hebben we van de universiteit van Hannover zand en glaskorrels met een kunstmatige coating gekregen. Er is letterlijk een regenjasje opgespoten met een chemische stof die erg lijkt op de eigenschappen van een natuurlijke coating.

Tijdens de negentig parabolen die we vliegen (30 per vlucht) verwisselen we de testbuisjes met monstermateriaal om door het ‘grote monster’ te worden vastgelegd in microzwaartekracht.

↑ Terug naar boven ↑

Dag 2: De Mammoet is nu ruimtewaardig

Er hangt een licht opgewonden sfeer in de hangar vanmorgen, vooral rond experiment nummer 8. De zenuwen gieren door onze lijven, want vandaag wordt ons experiment in het vliegtuig geïnstalleerd. Nog een klusje voor het transport: de Mammoet moet volledig worden ingepakt in schuimrubber. Niet als bescherming voor de Mammoet, maar als bescherming voor ons. De kans om tijdens de perioden van gewichtloosheid tegen de Mammoet aan te zweven is namelijk vrij groot, en dan zijn stootkussentjes wel aanbevolen.

De Mammoet valt ook bij andere wetenschappers in de smaak. “Very sexy” zegt de ruimte-ingenieur terwijl hij kwijlend naar onze Mammoet kijkt.

Na het inpakken kijkt Sebastiaan een beetje beteuterd naar de Mammoet, want het frame ziet er ingepakt in schuimrubber niet meer zo strak uit. Wel moeten we allemaal bekennen dat de Mammoet nu ruimtevaartwaardig is.

Nu is het wachten op het transport. Een grote oude bus rijdt heen en weer tussen de hangar en het vliegtuig. Mannen in gele hesjes rollen de Mammoet in de laadbak.

Een chique trap leidt ons ondertussen het vliegtuig in. Aan de voorkant ziet de binnenkant van het vliegtuig – een Airbus A300 – er normaal uit. In drie rijen staan er blauwe stoeltjes opgesteld en de ronde raampjes zijn open. De achterkant van het vliegtuig is alleen helemaal gestript en bekleed met witte gymmatten. De raampjes zijn geblindeerd. Dit is de ruimte waar alle experimenten komen te staan. De bus is bij het vliegtuig aangekomen en lift de laadbak geheel omhoog, zodat deze op dezelfde hoogte komt als het vliegtuig.

We duimen als de Mammoet naar zijn plaats wordt gereden en getild, zal hij passen?

De eerste teleurstelling: de gaten waardoor de Mammoet aan het vliegtuig moet worden geschroefd, passen nét niet. Het is millimeterwerk, maar het experiment zal terug moeten naar de hangar. Daar boort Sebastiaan de gaten net iets ruimer. Het zweet staat hem op de rug, want het kwik is ondertussen naar 25°C gestegen in Bordeaux.

Aan het eind van de middag kunnen we met de tweede poging beginnen. Als de Mammoet weer op zijn plaats wordt getild gaan schroef 1 tot en met 4 er makkelijk in. “C’est bon, c’est bon,” knikken de mannen in de gele hesjes tevreden, om daarna bezorgd naar schroef vijf en zes te kijken. Hij moet er toch niet weer uit? Gelukkig lachen ze als ze ons bezorgde gezicht zien, de schroeven passen precies en het is nu officieel: de Mammoet is aan boord van het vliegtuig.

↑ Terug naar boven ↑

Dag 1: Check, check, dubbelcheck

De zon schijnt in Bordeaux. Met een achtergrondmelodie van opstijgende vliegtuigen slaken we een eerste zucht over een kop koffie. Het busje met ons flightframe, de Mammoet, is veilig aangekomen bij Novespace en we hebben procedures C0, C1, C2 en C3 (C staat voor ‘Check’) doorlopen. Als we ook C4 binnen hebben mag het experiment het vliegtuig in en kunnen we ons klaar maken om op te stijgen.

Sebastiaan sleutelt nog wat aan de Mammoet zodat hij door de tests heen zal komen.

C0-‘papierwerk’

‘C0’ staat voor het papierwerk en de ‘safety briefing’. Het papierwerk voor een paraboolvlucht is eindeloos. Elk schroefje moet worden beschreven in een document en elke vraag omtrent veiligheid moet worden beantwoord.

Mocht bij een noodlanding een kracht van 9G (bij 9G is alles dus negen maal zo zwaar) op je experiment drukken, blijft deze dan heel? Hebben de zekeringen de juiste waarde? Enzovoort, enzovoort.

Daarnaast is er de ‘safety briefing’, een filmpje van een half uur waarin alle regels en procedures nog eens uitgelegd en benadrukt worden, zoals wat te doen in geval van brand. Alles is gelukkig helemaal in orde, dus de eerste vink hebben we ontvangen.

Check 1 t/m 3

Het papierwerk is gedaan en dus is er toestemming gegeven om de Mammoet in de hangar van Novespace te rijden. Het ziet er naar uit dat een krasje in het aluminium de grootste beschadiging is door het transport. We krijgen onze eigen ruimte in de hangar aangewezen en kunnen nu de Mammoet klaarmaken voor check 1 en 2. Hierbij beoordeelt een ruimtevaartingenieur of het experiment technisch goed genoeg is om te vliegen. Onze ingenieur, de Franse Frédéric, kijkt bedenkelijk naar de Mammoet. ‘Ik kan geen scheef schroefje vinden,’ zegt hij, duidelijk balend. Dat betekent dat we toestemming krijgen om ons experiment in het stopcontact te steken om te checken of alle onderdelen het doen. Aangezien dit het geval is ontvangen we ook een vinkje voor check 3.

De Franse ingenieur Frédéric kijkt bedenkelijk naar de Mammoet.

De laatste check voordat we de Mammoet het vliegtuig in mogen tillen is C4. Dus nog even verder sleutelen…

↑ Terug naar boven ↑

Dag 0: Transport naar Bordeaux

Het flightframe, klaar voor transport.

Het is vier uur in de morgen en Sebastiaan rent naar de grote witte bus die een beetje ongelukkig staat geparkeerd naast een dure BMW in hartje Amsterdam. Het is maar goed dat niemand weet dat de waarde van het materiaal in het busje zo’n tien keer groter is dan die van de BMW.

Het flightframe, waar alle instrumenten instaan voor het experiment, de camera’s, het monstermateriaal en niet te vergeten de megasnelle computer met de bijnaam “het monster” zijn klaar voor transport naar Bordeaux. Daar vliegen we volgende week voor de allereerste keer een paraboolvlucht met ons experiment. Negentig parabolen in totaal van elk 22 seconden gewichtloosheid zullen we moeten overleven om uiteindelijk meer te weten te komen van waterafstotendheid.

Met een busje rijden we in een keer naar Bordeaux. Vol verwachting, maar ook een beetje bezorgd of alle spullen heel in Bordeaux aankomen starten we de motor om half vijf in de ochtend. De weg is rustig, donker en het regent een beetje. Maar als de zon in België verschijnt en de regent ophoudt lijkt het alsof alles ons positief gestemd is. We bediscussiëren de toekomst van bemande ruimtevaart en besluiten ons flightframe ‘de Mammoet’ te dopen. Die naam is passend vanwege de afmetingen van het flightframe: 1,70 × 1,06 × 0,95 meter.

We rijden in één keer goed langs Parijs en zonder veel problemen komen we aan in Bordeaux. Het busje met de Mammoet moet nog een nachtje op het parkeerterrein blijven. Wij kruipen in het hotel na een goed diner ons bed in. Gelukkig staat het busje onder ons raam, zodat we elk uur even opgelucht een blik op Mammoet kunnen werpen.

↑ Terug naar boven ↑

Hoe past een modderstroom in een vliegtuig?

Modderstromingen zijn vaak een gevolg van het niet kunnen doordringen van water in de bodem. De bodem is waterafstotend, zoals je regenjas waar de waterdruppels van afstromen. In hun stroom sleept het water zand en kleideeltjes mee en een modderstroom is geboren. Eigenlijk kun je stellen dat elke zandkorrel afzonderlijk ‘een regenjasje aanheeft’.

Dit jasje bestaat uit organisch materiaal, ofwel vergane plantenresten die aan de zandkorrels zijn vastgeplakt. Het jasje kunnen ze bij wijze van spreken op twee manieren aan. Hebben ze het jasje binnenstebuiten aan dan zijn ze waterminnend en trekken ze dus water aan. Doordringen in de bodem is op dat moment geen probleem. Dragen ze het jasje andersom dan worden ze waterafstotend.

Het omkeren van dit jasje gebeurt onder invloed van ‘warmtestress’: een hete periode of een bosbrand bijvoorbeeld. De warmte activeert het jasje rond de zandkorrels. Hoe dat precies werkt, hopen we tijdens deze serie duikvluchten uit te vinden.

Waarom moet het gewichtloos?

Het niet geactiveerde regenjasje – ofwel de coating – om een zandkorrel heeft minuscule krachten die water aan kunnen trekken. Dit is een eigenschap die bij de geactiveerde coating van zandkorrels ontbreekt. Door de wisselwerking tussen twee botsende zandkorrels te bekijken komen we meer te weten over deze coating. Het grootste probleem in een normaal laboratorium is dat de zwaartekracht veel groter is dan de kracht tussen de regenjasjes onderling, waardoor testresultaten onbruikbaar zijn. Dus proberen we de verstorende invloed van de zwaartekracht in dit experiment zoveel mogelijk op te heffen.

Lees meer over ruimteonderzoek en aardwetenschappen op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/ruimtevaart/aardwetenschappen/index.atom?m=of", “max”=>"7", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van Kennislink (correspondentennetwerk).
© Kennislink (correspondentennetwerk), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 mei 2011

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.