"Niet met je armen en benen spartelen! Je moet je niet verzetten. Trek je knieën op en sla daar je armen omheen. Je moet je helemaal ontspannen. Voel je wel? Nu zweef je in de ruimte!"
Onder normale omstandigheden op aarde
ontwikkelt zich op bier een schuimkraag. Dat
bestaat uit honderdduizenden koolzuurbelletjes
die tijdens het inschenken vrijkomen en naar het
oppervlak stijgen.
Terwijl ik in het rond zweef, krijg ik instructies van Wubbo Ockels. Hij was de eerste Nederlandse astronaut en werkt als hoogleraar bemande ruimtevaart bij de TU Delft en begeleidt de onderwijsprojecten van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Ockels is natuurlijk door en door vertrouwd met de effecten van gewichtloosheid. Niet dat hij na zijn vlucht met het Spacelab in 1985 nog ruimtevluchten heeft gemaakt. Maar hij vliegt altijd mee tijdens de door hem georganiseerde gewichtloosheidsvluchten voor Europese studenten.
Terwijl astronaut Wubbo Ockels toekijkt,
krijgt Carl Koppeschaar zijn 'ruimtedoop'.
Die vluchten vinden op 'slechts' 7,6 tot 8,5 km hoogte plaats. Er is een speciale Airbus A300 voor omgebouwd. Onder de naam Zero-g stijgt hij op vanaf de luchthaven Bordeaux-Mérignac. In een testgebied boven de Golf van Biskaje worden er paraboolvluchten mee uitgevoerd. Tijdens zo'n parabool (in feite een kogelbaan in vrije val nadat de piloot de motoren van het vliegtuig tijdelijk heeft uitgeschakeld) ben je telkens 23 seconden gewichtloos. In totaal leveren de 32 parabolen die doorgaans gemaakt worden ruim twaalf minuten op die enigszins op een echte ruimtevlucht lijken.
De Zero-g Airbus A 300 vliegt bij de 'pull-up'
onder een hoek van 47 graden. Hierna wordt
het hele vliegtuig gewichtloos.
In die twaalf minuten kunnen allerlei technische, wetenschappelijke of medische experimenten worden uitgevoerd. "Twenty... Thirty..." Ockels kan me nog meer vertellen! Het vliegtuig is inmiddels over zijn top en schiet onder hoek van twintig, dertig graden naar beneden. Het duurt nog maar een paar seconden tot de pull-out. Dan helt het toestel 42 graden voorover en moeten de motoren weer worden ingeschakeld. Door de plotselinge versnelling die daarbij optreedt neemt de werking van de zwaartekracht snel toe. Twintig seconden lang bereikt hij zelfs een waarde van bijna 2 g. Dat is tweemaal de op de grond heersende versnelling van de zwaartekracht, zodat ik twee keer zo zwaar word. Tijdens de voorgaande pull-ups en pull-outs heb ik de effecten aan den lijve ondervonden. Je kunt maar het beste plat op de vloer gaan liggen en vooral je nek of ledematen niet bewegen.
De gewichtloosheid ontstaat door het vliegen van een paraboolbaan. Tijdens de klim ondergaat iedereen hyperzwaartekracht en wordt bijna tweemaal zo zwaar. In de top van de parabool is sprake van een vrije val en heerst micro- zwaartekracht.
Maar nu zweef ik nog, ondersteboven en dus met mijn hoofd naar de bodem! Daarom spartel ik uit alle macht en probeer ik mijn voeten weer in de richting van de vloer te krijgen! Wubbo Ockels heeft het gevaar gelukkig ook in de gaten. Met een ruk aan mijn 'ruimtepak' trekt hij me in de goede positie. Als uit de luidsprekers 'Pull-out!' klinkt, land ik met mijn voeten op de grond en drukt de zwaartekracht me met tweemaal mijn gewicht naar beneden.
Het verloop van de zwaartekrachtswerking
tijdens de paraboolvlucht.Ruimteschuim
"Dat was tof, hè?" roept Patricia Koppenaal, derdejaars studente lucht- en ruimtevaarttechniek aan de TU Delft. Ook zij heeft een koprol gemaakt. Samen met de Belgische TU Delft-studenten Veerle Sterken, Thomas Lombaerts en Thijs De Witte vormt ze het onderzoeksteam 'The Beertenders'. Terwijl elf van de dertig Europese studenten kotsend achterin zitten, dwarrelt Patricia met plezier door het vliegtuig. Ze heeft het vooral druk met het filmen van het bier dat in de gewichtloze 'ruimte' getapt wordt.
Bier tappen in de ruimte? Houd je je daar bij je studie lucht- en ruimtevaarttechniek ook mee bezig? "We waren geïnteresseerd in het gedrag van vloeistoffen in gewichtloosheid en prakkiseerden ons suf wat er zou gebeuren met koolzuurhoudende dranken zoals bier en cola," legt het viertal voor de vlucht uit. "Schuimt bier ook in de ruimte? Koolzuurgas hoopt zich normaal bovenin een biervat op en stuwt het bier via een buis onderin het vat naar de tapkraan. Maar in gewichtloze toestand vermengt hel koolzuurgas zich met het bier en kan er geen constante bierstroom ontstaan. Je moet daarom een speciaal vat gebruiken, waarin het bier en het koolzuurgas door een membraan van elkaar gescheiden zijn." De vier studenten vonden een oplossing. En die was dichterbij dan ze dachten. Aan hun faculteit bleek door eerder afgestudeerde studenten net een nieuw, milieuvriendelijk biervat te zijn ontwikkeld. Daarin zat al zo'n membraan. Op het vat werd een handpomp aangesloten om de bierstroom binnen de perken te houden. Voorkomen moest worden dat het bier in het vliegtuig, waar de druk lager is, te hard uit de kraan zou spuiten.
Philippe Fourcade, hoofd van het veiligheidsteam
aan boord van de Zero-g, leert Patricia Koppenaal
duikelen. De derdejaars studente lucht- en ruimtevaart-
techniek geniet met volle teugen van de gewichtloosheid."Volgens de regels van Novespace, het bedrijf dat de vluchten voor de ESA uitvoert, mogen er absoluut geen vloeistoffen of gassen vrij in de cabine van het toestel rondzweven," vertellen Thijs de Witte en Veerle Sterken. "Dit met het oog op de veiligheid. In gewichtloosheid is er geen echt boven of onder en dan kan vocht makkelijk bij de vliegtuigbedrading, met het gevaar voor kortsluiting. We maakten daarom van niet-brandbaar materiaal een hermetisch afsluitbare handschoenkast maken. Hij lijkt op een couveuse. Een flinke klus, want de kast moest aan allerlei mechanische eisen voldoen. Hij moest 9 g aankunnen, dus negen keer zijn eigen gewicht kunnen dragen. Ook moest hij volkomen waterdicht zijn, terwijl we toch tussen de parabolen door materialen wilden vervangen."
Die eis voor absolute waterdichtheid wordt het experiment bijna fataal. De dag voor de vlucht hebben de vier studenten rode koppen van inspanning. Terwijl de handschoenkast tijdens een laatste test met water gevuld wordt, sijpelt het er langs één kant uit. "Repareren! Of niet vliegen!" is het bevel van Wubbo Ockels en het veiligheidsteam. Koortsachtig gaan de vier in de weer met lijm, kit en alle andere bevestigingsmiddelen die ze kunnen vinden.
Hoezeer ze door het oog van de naald kruipen, wordt de ochtend van hun eerste vlucht duidelijk. Terwijl Patricia en Thomas de flesjes voor andere vloeistofexperimenten vullen (Veerle en Thijs vliegen pas de volgende dag), wordt nog eens getest of de handschoenkast niet lekt. Ze hebben geluk. Maar voor een stel Italiaanse studenten wordt zo'n test een drama. Hun toestel, dat dient om de instabiliteit van een straal vloeistof te bekijken, staat te lekken als een vergiet. "Eruit!" klinkt het onverbiddelijk. Ontzet kijken de Italianen toe hoe het veligheidsteam de bouten van het rekwerk open boort en hun installatie de vliegtuigtrap wordt afgedragen.
Op de middag voor de vlucht staat de Delftse
biertap-installatie te lekken! Terwijl Veerle Sterken
(links) alles narekent, probeert Patricia Koppenaal
de hier op zijn kop gezette 'handschoenkast' waterdicht
te maken. Linksboven is het speciale biervat te zien.
Het experiment werd gesponsord door Bavaria.
"Ze hebben morgen nog een kans," zegt Ockels. "Maar als ze de boel vanmiddag niet waterdicht kunnen krijgen, missen ze de laatste vlucht en kunnen ze hun experiment niet uitvoeren."
Vlak voor het begin van de vlucht is er een
drama. Een Italiaans proefopstelling blijkt te lekken
en moet op het laatste moment van boord.Gewichtloos gooien
Eindelijk stijgt de Zero-g op. We vertrekken richting Bretagne, waar zonder gevaar voor het luchtverkeer parabolen kunnen worden gevlogen. De allereerste parabool veroorzaakt veel hilariteit. Na de aanvankelijke verzwaring tot 2 g bereikt het vliegtuig de vereiste hellingshoek van 47 graden voor het begin van de paraboolbaan.
Tijdens de pull-up zweeft iedereen verrast omhoog. Gelukkig zijn er overal banden waar je je aan vast kunt houden of je voeten in kunt steken. Anders zou iedereen kriskras door de cabine schieten.
Tijdens de eerste paraboolvluchten kunnen
bijna geen experimenten uitgevoerd worden.
Iedereen moet zich vasthouden of een been tussen
riemen vastklemmen. Geheel rechts Patricia Koppenaal,
zwevend bij de Delftse proefopstelling.
Na de eerste twee parabolen beginnen de experimenten. Linksachter mij probeert een ander Italiaans team een tennisbal in gewichtloosheid over te gooien. Hun handbewegingen worden door een computer vastgelegd. Tegenover me bestudeert een Frans team de nauwkeurigheid van menselijke bewegingen terwijl ze naar een kunstmatige horizon proberen te wijzen. Om beurten hangen ze vastgegord in een grote, verticale stellage.
Een Italiaans team probeert een tennisbal over te
gooien in gewichtloosheid.
Verderop zijn twee Zweedse meisjes bezig met hun afstudeeropdracht. Onder andere in opdracht van de NASA testen ze een 'reddingssloep' die in noodgevallen astronauten van het internationale ruimtestation terug naar de aarde moet brengen. Omdat de sloep nog nooit in gewichtloosheid is getest, onderzoekt het Zweedse team of het ontwerp ergonomisch goed in elkaar zit en of alle knoppen en hendels vanuit de nauwe kuipstoelen te bedienen zijn. Maar helaas: vanaf de allereerste parabool zijn de meiden kotsmisselijk. Ze moeten voortdurend worden verzorgd door de meevliegende arts. Weg afstudeeropdracht.
Een Frans team bestudeerde de nauwkeurigheid
van menselijke bewegingen in gewichtloosheid
door met gesloten ogen naar een kunstmatige
horizon te wijzen.Patricia en Thomas gaat het gelukkig heel wat beter af. Thomas krijgt het op een gegeven moment ook te kwaad, maar nadat hij over z'n nek is gegaan, knapt hij weer op.
Het eerste bier stroomt! Uit de slang in de handschoenkast spuit een grauwgele straal vocht die (net als de whisky uit het glas van kapitein Haddock in het Kuifje-album Mannen op de maan) aan het uiteinde bellen vormt die vrij rondzweven. Toch valt het nog tegen. Het is moeilijk de bollen van de vloeistofstroom te isoleren en hun gedrag te filmen. De vloeistof blijft ook een mengsel van bier en belletjes en zelfs na verloop van tijd vormt zich geen appetijtelijke schuimkraag. Verder kleeft bier dat in een plastic bekertje wordt getapt door adhesie aan de wanden kleven. Hoe er ook met het bekertje wordt geschud, het bier wil er niet als een vrij zwevende bol uit.
Wubbo Ockels geeft Patricia Koppenaal en
Thomas Lombaerts aanwijzingen.
Dan maar een flesje cola schudden en de dop eraf draaien. Zoals te verwachten valt spuit de cola er door de ontwikkelde gasdruk uit. Talloze bellen vliegen door de handschoenkast voordat ze aan de doorzichtige wanden vastkleven. Ook hier zijn door de bruine heen overal bellen te zien.
Het eerste in gewichtloosheid getapte biertje.
Weliswaar was het tappen geslaagd, maar de vorm
en de structuur zullen niet zo gauw leiden tot een
nieuw afzetgebied in de ruimte...
"Doordat er in gewichtloosheid geen opwaartse druk is, blijven de koolzuurbelletjes homogeen door de vloeistof verspreid. Het biermengsel vormt dus eigenlijk een emulsie," schrijft Thomas Lombaerts in het teamverslag over de vlucht. "De grauwe kleur en ondoorzichtigheid van het bier worden vermoedelijk veroorzaakt door de veranderde straalbreking van licht als gevolg van de vele belletjes. Dat zie je ook bij sommige Duitse, bieren zoals Hefe Weissen, waarbij het lang duurt voordat alle belletjes naar boven zijn geborreld. In ons geval zagen we belletjes in het bier ook niet uitzetten. De 23 seconden bleken te kort. Misschien dat het na verloop van tijd wel gebeurt en dat zich dan toch een bolvormige schuimkraag vormt? Zoiets zou alleen gedurende langere tijd, dus in een omloopbaan om de aarde, zijn na te gaan."
Tijdens de gewichtloosheidsvlucht experi-
menteerden de Delftse studenten ook met andere
vloeistoffen. Heel goed is te zien hoe door de
onderlinge aantrekkingskrachten van de vloeistof-
moleculen vrij zwevende bollen onstaan.
Wel drank, geen drugs
Veerle Sterken en Thijs De Witte vliegen
de volgende dag. Zij proberen grote
vloeistofbellen te laten zweven door en
doen andere proeven met de oppervlakte-
spanning van vloeistoffen.
"Vlucht geslaagd, bier tappen geslaagd, maar nog geen eenduidige conclusies en dus aanleiding tot mogelijk vervolgonderzoek," concludeert Wubbo Ockels tevreden. "Dat is nou precies de bedoeling van onze studentenvluchten. De beste experimenten gaan door naar wetenschappelijke paraboolvluchten die later plaatsvinden. De volgende ronde is de echte ruimte. Omdat de ESA en zijn internationale partners nu bezig zijn met de bouw van het internationale ruimtestation ISS (waar vijftien jaar lang met gewichtloosheid kan worden geëxperimenteerd), is het van cruciaal belang dat nu al proeven worden uitgevoerd als voorbereiding voor toekomstige experimenten in de ruimte."Ockels is dus tevreden. Maar toekomstig ISS-astronaut André Kuipers is minder gelukkig als hij hoort dat er experimenten mislukt zijn.
"Verslavend, hè, die gewichtloosheid?" zegt hij als ik hem een paar dagen later bij toeval tegen het lijf loop. "Jij kon er dus goed tegen. Maar waarom waren er zoveel studenten ziek? Waarom heeft die Franse arts geen Scopdex tegen bewegingsziekte uitgedeeld in plaats van Cyclizine? Bij de NASA krijgen alle astronauten dat! Maar ik snap het wel: dat medicijn bevat scopalamine en daar word je suf van. Om je weer wat op te peppen is er een heel klein beetje amfetamine aan toegevoegd. Frankrijk en drugs, hè? Die Zweedse meisjes waren echt met een bloedserieus onderzoek bezig. Ik heb ze nog op een middag verteld wat de paraboolvluchten inhouden en waar ze op moesten letten om niet ziek te worden. Ik vind het doodzonde dat ze ziek zijn geworden, zowel voor henzelf als voor het onderzoek. Laten we hopen dat het niet helemaal voor niets is geweest."
Vlak voor het begin van de paraboolvluchten
waren de Zweedse meisjes nog in orde. Met een
beter medicijn tegen bewegingsziekte zou hun
experiment niet zijn mislukt.
DOE OOK MEE MET DE PARABOOLVLUCHTEN!
Ben je tussen de 18 en 27 en student aan een Nederlandse universiteit of aan een universiteit van een van de andere bij de Europese ruimtevaartorganisatie ESA aangesloten landen? Dan kun je zelf meevliegen met een van de volgende paraboolvluchten! Vorm een groep van 4 studenten zoek een hoogleraar die je aanvraag wil steunen. Bedenk een originele proef en meld je aan op de How do I apply?-webpagina van het Office for Education Projects Outreach Activities van de ESA.
In de Zero-g zijn de stoelen en bagagerekken
weggehaald om zoveel mogelijk ruimte te maken
voor alle proefopstellingen.
INTERNET
ESA Outreach Student Parabolic Flight Campaign
Results Summary from 3rd Student Parabolic Flight Campaign 2000
Pictures from 3rd ESA Student Parabolic Flight Campaign
Tekst: Carl KoppeschaarPublicatie in KIJK, januari 2001
Foto's en illustratie: Carl Koppeschaar / Thierry Gharib / Novespace/Airbus Industries
Laatst bijgewerkt: 06-11-2001
