Wie zo’n 25 seconden gewichtloos wil zijn moet een sterke maag hebben

Af en toe valt een onderdeel van het internationale ruimtestation terug op aarde maar verder hoor je er niet veel meer over. Je zou uit je hoofd niet durven zeggen hoeveel man (m/v) daar nu aan boord is en wat die zoal zitten te doen. Werken aan de vriendschap tussen de volken, zoals de opzet was? Laatst waren er een paar met hoofdpijn, maar dat kwam van de gewichtloosheid.

Rond 2030 wordt het hele station in zee gegooid en tegen die tijd zal men wel willen weten wat het allemaal is waard geweest. Heeft al dat peperdure onderzoek aan en met gewichtloosheid genoeg opgeleverd? Toen deze krant twaalf jaar geleden naging hoe de vlag erbij hing zag het er niet goed uit. Voor zover het werk al resultaten opleverde kwamen die nauwelijks in behoorlijke tijdschriften terecht. De topbladen waren klaar met botontkalking en spierverlies. Of volmaakte kristalgroei onder ‘zero-gravity’.

„The International Space Station is an orbital turkey. No important science has come out of it”, zei Nobelprijswinnaar Steven Weinberg in 2007. Inmiddels is het beeld verbeterd, zoals de NASA, de voornaamste geldschieter en gebruiker van het ISS, ook graag laat weten. Het jaarlijkse aantal publicaties in ‘top 100 journals’ is formidabel gestegen en geregeld worden ook Nature, Science en de PNAS gehaald. Afgaande op de gunstige trend in peerreviewed artikelen verwachtten politicologen van Indiana University in 2017 dat het wel goed zou komen met de wetenschapsbeoefening in het ISS. Wetenschap heeft gewoon tijd nodig.

Vreemd genoeg was het de NASA zelf die weer twijfel zaaide over de waarde van haar werk. Eind 2020 gaf de organisatie ter viering van twintig jaar onderzoek een opsomming van wetenschappelijke doorbraken die aan het ISS te danken zouden zijn. Dat blijkt een rommeltje waarin au fond geen doorbraak te bekennen is, tenzij je de gewichtloze kweek van sla en radijsjes als zodanig wilt beschouwen. Of het waarnemen van natuurrampen en het determineren van bacteriën binnen het vervuilde platform.

Een ouderwetse kanonskogel

De NASA moet op zoek naar nieuwe platforms voor onderzoek dat anticipeert op reizen naar maan en Mars. Daarvan zijn er gelukkig genoeg. Heel inspirerende platforms komen nog steeds van vliegtuigen die gewichtloosheid bieden door zichzelf in vrije val te brengen en al doende een min of meer parabolisch traject afleggen zoals een ouderwetse kanonskogel. Het idee ontstond begin jaren vijftig en werd voor het eerst in 1959 gebruikt voor training van astronauten.

Het is niet ingewikkeld. Je brengt een horizontaal vliegend vliegtuig op maximale snelheid en trekt het dan opeens steil achterover. Daarna breng je bijna alle motorvermogen terug totdat alleen nog wat vermogen over blijft voor overwinning van de luchtweerstand. Het vliegtuig legt dan de klassieke parabolische kogelbaan af en die levert voor inzittenden gewichtloosheid op, óók al in het stijgende deel van de parabool.

Hoe lang de periode van gewichtloosheid aanhoudt hangt af van de beginsnelheid en de steilte van de hoek waarmee aan de klim begonnen werd. Meestal duurt het zo’n 25 seconden, maar dat blijkt genoeg voor veel soorten onderzoek. Per vlucht kunnen met tussenpozen van een paar minuten wel 30 tot 60 parabolen worden beschreven. De Europese ruimtevaartorganisatie ESA gebruikt een Airbus A310 van Novespace in Bordeaux voor haar onderzoek. Voor 7.000 euro verzorgen de Fransen ook ‘Zero G’-tochtjes voor particulieren. Een sterke maag wordt op prijs gesteld.

Voor de kleine man met zijn smalle beurs is gewichtloosheid niet weggelegd, tenzij hij het geluk heeft in een hoog flatgebouw een lift te gebruiken die losbreekt van zijn kabels. Dan kan hij zich wel drie seconden gewichtloos voelen. Met nog wat geluk bevindt zich onder in de liftschacht een voorziening die hem opvangt, maar als je de gruwelijke lijst van ongelukken bekijkt die het liftinstituut regelmatig publiceert dan is de kans daarop niet groot.

Gesloten en gestroomlijnde bak

Beter is dat geregeld in de valtorens (‘drop towers’) die het concept ‘neerstortende lift’ gebruiken om gewichtloosheid op te wekken voor wetenschappelijk onderzoek. Er bestaan een stuk of tien van zulke torens. Met zijn hoogte van 122 meter is de Fallturm in Bremen de grootste, hij kan ook worden vacuüm gezogen.

De liftcabines hebben steeds de vorm van een gesloten, gestroomlijnde bak waarin een proefopstelling kan worden geplaatst, met ruimte voor camera’s. Soms kan ook de temperatuur worden geregeld. Op het tijdstip nul wordt de bak op grote hoogte losgelaten en daarna bestaat daarbinnen, afhankelijk van de valhoogte, een paar seconde gewichtloosheid. In Bremen is de valhoogte 110 meter en duurt de val 4,7 seconden. Maar hij is te verdubbelen door de bak vanaf de begane grond met een pneumatische katapult omhoog te schieten. Dan volgt hij een soort samengeknepen verticale parabool.

De valtoren van Portland State University in Oregon heeft met zijn valhoogte van 31,1 meter een valtijd van 2,1 seconde. Als er even geen zwaar wetenschappelijk onderzoek mee gedaan wordt gebruikt docent William A. Dittrich de installatie voor kleine educatieve proefjes. Hij zet een glas water waarin een bolvormige kurk drijft in de valbak en vraagt zijn studenten wat ze denken dat er gebeurt als de bak valt. Daarna krijgen ze een filmpje van het experiment te zien. Er zijn een stuk of tien van zulke video’s: van slingers, stapels munten, een balletje dat in een kom kan rollen en nog meer. Fascinerend! Waar doen die korte, schokkerige filmpjes aan denken, was de vraag. Opeens was het antwoord: aan de eerste opnames die vanuit de ruimte van de aarde werden gemaakt: door een V2-raket in 1946 en een Thor-raket in 1959. Gaat het zien.