Je leest:

Zweven voor de wetenschap

Zweven voor de wetenschap

Gewichtsloosheid heeft een prijs. Gemiddeld 10 procent van de passagiers is ziek na een paraboolvlucht, waarmee gewichtsloosheid wordt gecreëerd. Toch wagen zich enkele malen per jaar veertig wetenschappers aan zo’n vlucht van Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Gewichtsloosheid maakt bijzondere experimenten mogelijk. Kennislink pakt een kotszakje in en stapt op het vliegtuig.

Eigenlijk ben ik nog wel het bangst om ziek te worden. Vertrouwen in de piloten en het toestel heb ik wel, maar stel je voor dat ik een uur lang over een zakje gebogen moet zitten. Het is het lot dat sommige wetenschappers zal treffen die vandaag samen met mij een paraboolvlucht maken.

A300 zero g
De Airbus A300 van Novespace.
Roel van der Heijden

De Airbus A300 van het Franse bedrijf Novespace staat nu nog geparkeerd naast de landingsbaan van het vliegveld in Bordeaux en vertrekt straks richting de Golf van Biskaje ten westen van Frankrijk. Speciaal getrainde piloten storten het vliegtuig daar meer dan dertig keer in een duikvlucht. Door de vrije val die het toestel dan maakt is alles en iedereen aan boord gewichtsloos, tot 22 seconden lang per val.

Met gezonde spanning stap ik aan boord. Ondanks het forse formaat van de Airbus (gebouwd voor pakweg 300 passagiers) zijn er binnen maar 40 stoelen. Helemaal voorin en achterin het toestel zijn een paar rijen, het stuk daartussen is compleet gestript en bekleed met witte kussens. Als veiligheid voor de mensen die per ongeluk op drift raken tijdens gewichtsloosheid.

Interieur a300 zero g
Het interieur is grotendeels gestript.
Roel van der Heijden

Maar het vliegtuig is verre van leeg. De cabine is gevuld met computers, apparatuur en vierkante constructies, waarbinnen zich nog meer apparaten bevinden. Elk hoekje en randje is zorgvuldig afgeplakt met zacht materiaal tegen het stoten. Dít is waar de vlucht om draait. Het zijn de tien experimenten die een plekje hebben weten te bemachtigen op deze paraboolvluchtcampagne.

De afgelopen dagen hebben de wetenschappers de tijd gehad de experimenten op te bouwen en klaar te maken voor de korte periodes van gewichtsloosheid die we straks meemaken. Nu het vliegtuig opstijgt zitten de wetenschappers op de stoelen, terwijl het vliegtuig richting de oceaan vertrekt.

Parabool esa
Het traject dat een vliegtuig maakt tijdens een paraboolvlucht. Hierbij wordt er rond de top van de parabool (de gele lijn) ongeveer 20 seconden gewichtsloosheid gecreëerd in het vliegtuig. Bij het optrekken voor én na de parabool is iedereen juist zwaarder da normaal. De valversnelling is dan 1,8 g.
ESA

Zweven als een astronaut

Logo rgb wvdw
Weekend van de Wetenschap logo

ESA-ESTEC is deelnemer van het Weekend van de Wetenschap. Het Weekend van de Wetenschap is het podium van de toekomst. Diverse organisaties – bedrijven, instituten, onderzoeksinstellingen, universiteiten, musea en sterrenwachten – openen op 7 en 8 oktober 2017 hun deuren om bezoekers van jong tot oud de kans te geven de wereld van wetenschap en technologie live te beleven. Zij organiseren unieke en exclusieve activiteiten, zoals proefjes, experimenten, demonstraties, open dagen, tentoonstellingen en meer.

Iedereen is welkom om backstage te gaan bij de deelnemende organisaties. Kijk hier voor alle activiteiten tijdens het Weekend van de Wetenschap.

We zijn al een tijd onderweg als ik vanuit de cockpit – ik mocht meekijken bij het opstijgen – in de gaten krijg dat iedereen druk bezig is met de experimenten. De laatste voorbereidingen worden getroffen. Snel maak ik mijn riem los en ga naar de achterkant van het vliegtuig. Daar is meer ruimte, zelfs een zogenoemde free floating zone. De perfecte plek om kennis te maken met gewichtsloosheid.

Een van de piloten laat over de intercom weten dat ze beginnen met de eerste vijf parabolen. Ik lig op de grond. Omdat het vliegtuig eerst sterk optrekt ben je pakweg 20 seconden twee keer zo zwaar. Dan roept de piloot het magische woord injection en geeft daarmee aan dat hij de stuwkracht van de motoren reduceert en de parabool begint. Langzaam kom ik van de grond.

Het is als een droom waarin je vliegt. Gewichtsloosheid voelt ronduit fantastisch, of eigenlijk is het een gebrek aan gevoel. Mijn gewicht ontbreekt, evenals die van mijn overall en de spullen in mijn zakken. Alles wordt gedragen in het niets. Ook het gevoel van boven en onder verdwijnt. ‘Op de kop’ voelt precies hetzelfde als rechtop.

Gewichtsloosheid is ook onhandig. Het is alsof je in een zwembad ligt zonder water. In water kun je tenminste zwemmen, in lucht niet. Bij gebrek iets om me tegen ‘af te zetten’ bewegen mijn benen zich ongecontroleerd de lucht in. Onhandig hou ik me half ondersteboven vast aan een touw aan de grond. Op de foto’s die ik later van mezelf terugzie is te zien dat ik even verrast als verontrust ben.

Roel tijdens paraboolvlucht
Gewichtsloosheid is ontzettend leuk, maar in eerste instantie ook vechten voor controle.
ESA/Anneke Le Floc’h

Gelukkig went gewichtsloosheid snel. Na enkele ‘parabolen’ heb ik door hoe ik mijn hoofd enigszins boven mijn voeten hou en heb ik steeds meer tijd om te genieten van het gevoel. En om enkele voorwerpen uit een van de vele zakken van mijn overall te halen. Cola in een half gevuld flesje, wordt een vreemd plakkerig goedje dat een soort film over de binnenkant van het flesje vormt. Een discman met een draaiende cd lijkt zich te verzetten tegen de tollende beweging die ik hem wil geven.

Maar het leukst zijn misschien wel de trucjes waarin ik zelf de hoofdrol speel, zoals de menselijke centrifuge die hieronder te zien is. Misschien niet het slimste idee als je bang bent om ziek te worden…

Gelukkig is er tijdens een paraboolvlucht ook genoeg tijd om te genieten van gewichtsloosheid.

De free floating zone is een populaire bestemming. Mensen die even niet bezig zijn met hun experimenten snellen erheen en spelen met gewichtsloosheid. En hoewel ik het nog zeker honderd parabolen had volgehouden in de vrije zweefzone ga ik toch maar op pad om te kijken naar de serieuzere zaken die er in het vliegtuig plaatsvinden.

Schepje zand van Mars

Het onderzoek aan boord is ruwweg in drie categorieën op te delen. Zo zijn er experimenten aan boord die ruimtevaarttechnologie testen, proeven die het fundamentele gedrag van stoffen (bijvoorbeeld vloeistoffen) onderzoeken en als laatste testen met proefpersonen om te zien hoe ze bepaalde taakjes in gewichtsloosheid volbrengen.

In de categorie ruimtevaarttechnologie valt het onderzoek van Peter Falkner, onderzoeker van ESA, en een paar collega’s. Ze kijken enigszins gespannen naar een metalen voorwerp ter grote van een bowlingbal, die in een grote plexiglas doos rondzweeft. Het is zo’n soort bal die het volgende decennium misschien wel historie schrijft.

Curiosity schiet met laser
Het te lanceren Marsmonster wordt door een rover genomen.
NASA/JPL-Caltech

Geladen met een bodemmonster van ongeveer 300 gram vertrekt de bal dan het oppervlak van Mars. Een Marsrover heeft het zand verzameld en naar een speciale lanceerinstallatie gebracht. In de ruimte vangt een speciale satelliet de bal op en transporteert hem naar de aarde voor uitgebreid onderzoek.

Zo’n missie is moeilijk. Een van de stappen die perfect moet gaan is het in de ruimte opvangen van het monster. En dát is wat er hier getest wordt. De testbal moet een cilinder in zweven die vervolgens snel wordt gesloten door een beweegbare arm.

“De missie wordt waarschijnlijk uitgevoerd door verschillende ruimtevaartorganisaties en ESA wil graag de Marssatelliet bouwen”, zegt Falkner. “We moeten nu bewijzen dat we de bal kunnen opvangen in gewichtsloosheid.” Nadat het systeem heeft bewezen de temperatuur en vibraties van een lancering te kunnen doorstaan, wordt nu de laatste test in gewichtsloosheid gedaan.

Marszand1
De zwevende bal wordt langzaam gevangen.
ESA/Anneke Le Floc’h

Prompt mist de bal de cilinder als ik bij het experiment kom kijken. De onderzoekers lijken niet onder de indruk. De bal werd te snel afgeschoten, volgens hen. Ze zeggen dat hun vanger klaar is voor het echte werk in de ruimte.

Als een plankje in het vliegtuig

Ik beweeg me gestaag door het vliegtuig naar voren, en stop steeds bij ieder experiment, wacht een ‘parabool’ en kijk wat er gebeurt. Doorgaans is er eigenlijk weinig te zien. Veel experimenten zitten verscholen in het hart van een installatie die het zicht ontneemt.

Wetenschappers onderzoeken het gedrag van geladen druppeltjes die op elkaar worden afgeschoten, van warmtestromen in een radiator of van het stollen van bepaalde metaallegeringen. Processen die op aarde sterk worden beïnvloed door de zwaartekracht en anders verlopen in gewichtsloosheid. En hoewel dit onderzoek vaak nog ver van een toepassing afstaat, levert het vooral fundamentele kennis. Informatie die later toepassing kan vinden in een fabrieksproces of een speciale apparatuur die goed in gewichtsloosheid werkt.

Wat aandacht trekt is de persoon die midden in het vliegtuig zweeft in een door netten afgezette ruimte. Kaarsrecht, als een plank, laten zij zich voeren waar de gewichtsloosheid haar brengt. Aan haar riem zit een iPad gespeld. De onderzoeksleider is Pierre-François Migeotte van de Université Libre de Bruxelles. Hij doet onderzoek aan cardioballistografie.

Plankexperiment4
Voor de metingen zweven de proefpersonen tijdens de vlucht vrij door de ruimte.
ESA/Anneke Le Floc’h

Migeotte probeert goed in kaart te brengen hoe het hart het lichaam beweegt. Dat zit zo. Het hart pompt bij elke slag een flinke hoeveelheid bloed rond. De kracht die het hart op het bloed uitoefent, oefent het bloed vervolgens op het lichaam uit. Je kunt dat zelf soms merken, na een fikse inspanning of bijvoorbeeld in de sauna.

Wat kun je daar mee? “Door de kracht met versnellingssensoren te meten kunnen we informatie krijgen over het hart en de bloedvaten”, zegt Migeotte. “Bijvoorbeeld wat de kracht is waarmee het hart pompt of wanneer er afwijkingen zijn in het vatensysteem. Dat kan natuurlijk ook met bestaande methodes zoals echocardiografie, maar we denken dat ons systeem daar een relatief simpel alternatief voor kan vormen.”

Migeotte denkt niet dat iedere hartpatiënt in de toekomst op een paraboolvlucht mee gaat voor metingen aan het hart, maar dat zijn methode gebruikt kan worden in de ruimte. Daar waar het lichtaam doorgaans vrij kan bewegen. “We weten dat langdurige gewichtsloosheid het hart verandert en dat willen we graag onderzoeken. Cardioballistografie kan een methode zijn waarmee astronauten zichzelf relatief eenvoudig kunnen onderzoeken.”

Zero g airbus a300
De Airbus A300 Zero-G tijdens een parboolvlucht.
Novespace/CNES/DLR/ESA

In principe kan vrijwel ieder vliegtuig parabolen vliegen, maar de Airbus A300 wordt wel extra grondig gecheckt en onderhouden. Elke parabool die het toestel maakt telt voor het onderhoudsboekje als een vluchtcyclus (opstijgen, vliegen en landen). Daardoor worden alle onderdelen relatief snel vervangen. “Waarschijnlijk onderhouden we dit vliegtuig meer dan eigenlijk nodig is”, laat de voorzitter van Novespace Jean-François Clervoy weten.

En ondanks dat het toestel van Novespace qua vlieguren nog erg ‘jong’ is, gaat hij binnenkort met pensioen. Vanaf volgend jaar gebruikt men een nieuwere Airbus A310.

Kotszakje blijft ingepakt

De parabolenteller voorin het vliegtuig loopt gestaag richting de 30, het einde van de vlucht is in zicht. Achterin zit een handjevol mensen die daar blij mee zijn. De meesten kijken sip, en zijn wit weggetrokken. Af en toe buigt iemand voorover en gebruikt het kotszakje dat iedereen bij heeft.

Paraboolvluchten zijn beruchte ziekmakers. Het traject dat het vliegtuig aflegt verslaat iedere achtbaan in de wereld. En zelfs de flinke spuit medicatie die vrijwel iedereen voor de vlucht tegen de misselijkheid krijgt verhelpt niet dat gemiddeld een op de tien mensen ziek wordt. Ik voel me prima. Naarmate de vlucht verstrijkt ben ik er steeds zekerder van dat ik alles binnen hou. Een brede grijns, steeds op het moment dat het hele vliegtuig gewichtsloos wordt, kan ik niet onderdrukken.

Tijdens de laatste parabool beweeg ik me richting het plafond en ga er ondersteboven op zitten. Ik kijk naar de wetenschappers onder me. Sommigen zijn nog bezig met de laatste experimenten. Maar velen genieten van de laatste seconden gewichtsloosheid, want een paraboolvlucht is stiekem het leukste laboratorium op de wereld.

Iss nasa
In het internationale ruimtestation ISS heerst permanente gewichtsloosheid. Omdat het lanceren van experimenten naar de ruimte duur is, vormen paraboolvluchten een relatief goedkoop alternatief.
NASA
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 31 oktober 2014

Discussieer mee

0

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

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE