Ruimtevaart. 51e Jaargang, Nummer 6 December Webwijzer 21 Ir. D. de Hoop en ir. H.M. Sanders

Transcriptie

1 Ruimtevaart 51e Jaargang, Nummer 6 December 2002 Inhoud Welkom in het Maanhotel 3 Hans-Jurgen Rombaut Kamer met uitzicht heeft hier een heel andere betekenis. Eigenlijk is hier niets zoals je het kent. Welkom in hotel Lunatic. Welkom op de maan. Boekbespreking 9 Ir. M.O. van Pelt Vluchtleider Gene Kranz heeft een boek geschreven over zijn ervaringen in Mission Control gedurende de Mercury, Gemini en Apollo missies van de jaren zestig en begin zeventig. Praktisch onderzoek in de Microgravity Science Glovebox 10 Ing. M.C.A.M. van der List De Microgravity Science Glovebox stelt astronauten in staat om materiaal-, verbrandingen stromingsleer, en biotechnologie-experimenten uit te voeren in microzwaartekracht aan boord van het ruimtestation. Webwijzer 21 Ir. D. de Hoop en ir. H.M. Sanders Raketten en Lanceersystemen. Inhoudsopgave Henk H.F. Smid Opgave van wat in 2002 in Ruimtevaart is gepubliceerd. Ruimtevaartjournaal 26 Ir. A.C. Atzei, Dr. J.J. Blom en Ir. M.O. van Pelt André Kuipers eind 2003 naar ISS Phoenix, het Europese herbruikbare lanceervoertuig Tot 2007 niet meer dan drie bemanningsleden in het ISS Rusland heeft geen geld meer voor het ISS Popster Lance Bass vliegt (nog) niet haar het ISS Ferrari verf vliegt naar Mars Beagle-2 in de problemen Opblaasbare terugkeercapsule zoek Contour komeetsonde valt uit elkaar Buzz Aldrin niet vervolgd voor mep aan journalist Seti@home wordt verbeterd Na Mars ook Venus Express? Soyuz-U ontploft kort na start Integral gelanceerd. Lanceeroverzicht 32 Henk H.F. Smid Een overzicht van ruimtevaartlanceringen van 21 augustus 2002 t/m 7 oktober Door niet voorziene en oncontroleerbare omstandigheden heeft de verschijning van deze uitgave van Ruimtevaart ernstige vertraging opgelopen. De redactie biedt daarvoor haar verontschuldigingen aan. 1

2 Uitzicht op het maanhotel vlak voor de landing bij het Beacon#1 platform. [H-J Rombaut-Lunar architecture] 2

3 Welkom in het Maanhotel Hans-Jurgen Rombout Dit is geen gewoon hotel waar kamers aaneengeschakeld zijn door middel van lange gangen. Kamer met uitzicht heeft hier een heel andere betekenis. Eigenlijk is hier niets zoals je het kent. Welkom in hotel Lunatic. Welkom op de maan. De eerste generatie maangebouwen zal het domein zijn van wetenschappers en ingenieurs. Compacte en efficiënte onderzoekcentra zullen op de maan worden gerealiseerd. Met de lancering van Tito in 2001 is ruimtetoerisme een feit geworden en is de maan als toeristische trekpleister niet ontgaan aan een breed publiek en diverse investeerders. Na de eerste generatie maanbases zullen tweede en derde generaties bouwwerken van de grond komen. Recente voorspellingen geven aan dat rond 2070 de maan reeds permanent bewoond zal zijn. In 2001 ontwierp een Nederlandse architect een maanhotel als verkenning van de architectonische en technische uitdagingen van dit onontgonnen werkgebied. Het ontwerp is bedoeld als een serieuze studie naar de mogelijkheden en beperkingen van bouwen op de maan, uitgaande van een tweede of derde generatie bebouwing. Bouwen op de maan Bouwen op de maan betekent bouwen onder extreme omstandigheden. Een aantal factoren bemoeilijkt het ontwerpen. De temperatuur op de maan varieert van 120 graden Celsius s nachts tot 160 graden Celsius overdag: een temperatuursverschil van 280 graden Celsius. Bouwmaterialen krimpen/zetten uit bij temperatuursverschillen. Bij een verschil van 280 graden Celsius kan de uitzetting van materialen enorm zijn. Een ander groot probleem wordt gevormd door straling. Niet alleen de directe straling van de zon vormt een bedreiging waartegen bouwwerken hun bewoners dienen te beschermen, ook de kosmische achtergrondstraling vormt een permanente bedreiging voor levende organismen. De zwaartekracht op de maan wijkt enorm af ten opzichte van de zwaartekracht van de aarde. De zwaartekracht op de maan is zes keer kleiner dan op aarde, namelijk 1,633 m/s 2. Uitzicht op de aarde De aarde staat, vanaf de maan gezien, altijd op een vaste plek aan de hemel. Dit komt doordat de omwentelingssnelheid van de maan om haar eigen as gelijk is aan de Om de invloed van de geringe zwaartekracht aan te tonen volgt hier een vergelijking van een berekening van een ligger op twee steunpunten onder aardse omstandigheden en maanomstandigheden. Maximale moment bij een ligger op twee steunpunten op aarde is Mmax = 1/8 * (qa) * (la) 2 qa = aardse belasting van de ligger kn/m la = overspanning van de ligger Op de maan krijg je de volgende formule Mmax = 1/8 * (qm) * (lm) 2 qm = maan belasting van de ligger in kn/m lm = overspanning van de ligger Wanneer we nu willen weten hoe veel groter de overspanning kan zijn bij een ligger met dezelfde afmetingen op de maan moeten we de belasting van de maan vervangen door: qm = 1/6qa Mmax(aarde) = Mmax(maan) Hieruit volgt: 1/8*(qa)*(la) 2 =1/8*(1/6qa)*(lm) 2 è 2,45*la=lm Met dezelfde dimensionering kan men dus een circa 2,45 keer zo grote overspanning maken. 3

4 Oppervlak hotel Centre Core 181 m 2 Moonbar#1 115 m 2 Orbit lounge 255 m 2 Gravity games 995 m 2 Moon units 1024 m 2 Restricted area 3334 m 2 Meditation area 195 m 2 Spacecraft spotting 98 m 2 Total hotel 6197 m 2 Engineering bay 3098 m 2 Beacon # m 2 Total area m 2 omwentelingsnelheid om de aarde. Dus waar men zich ook bevindt op de maan, men zal de aarde nooit zien bewegen. Wel is het zo dat op de noord-zuid-as de aarde rechtop te zien is, maar als men op de maanevenaar van oost naar west zou bewegen, de aarde 90 graden gedraaid te zien zou zijn, met de aardpolen naast elkaar. De locatie De maan herbergt een grote variëteit aan landschappen; oceanen, bergen, kraters en ravijnen. De locatie van het maanhotel is aan de rand van één van de ravijnen bij de Prinz krater, die zelf een diameter heeft van 44 km. De precieze locatie is 25.5 N, 44.1 W. Het ravijn waar het hotel aan ligt, is minimaal 5 km diep, op het breedste punt 10 km wijd en op het smalste punt 2 km wijd. De maanreis Vanuit het Earth Orbit Station zullen maantoeristen met behulp van een shuttle naar de maan gebracht worden. De shuttle zal de afstand van circa km in 2,5 dag afleggen. Gedurende deze tijd zullen de toeristen in een gewichtloze toestand zijn. Via een station in een baan om de maan worden de toeristen naar het hotel getransporteerd. Landingplatform Beacon #1 is het startpunt van de reis op de maan. Het verblijf op de maan Het landingplatform Beacon #1 ligt op enkel kilometers van het hotel. Er zijn twee belangrijke redenen om dit te doen. Allereerst de het waarborgen van de veiligheid bij vliegrampen. Ten tweede is er het fijne, zeer kleverige, maanstof. Een landing De zwaartekrachtspelen in de fysieke toren; vliegen als een vogel onder 1/6 G. [H-J Rombaut-Lunar architecture] 4

5 veroorzaakt een stofwolk die het hotel langzaam zou bedekken. Uiteraard is de rit naar het hotel een mooie eerste ervaring met het maanlandschap. Het hotel is vanaf het landingplatform duidelijke zichtbaar. Tijdens de rit naar het hotel zijn de twee torens van het hotel uit verschillende gezichtspunten te zien. De centrale ruimte Na een luchtsluis te zijn gepasseerd, worden de gasten door de centrale hal naar de receptiebalie geleid. De centrale hal is het schakelpunt van het hotel. Een gebogen stalen constructieve ruggengraat, die verankerd is in het maanoppervlak, vormt samen met de stalen ribben de draagconstructie voor de dubbelwandige met water gevulde glazen panelen. Het is een groene oase in het kleurloze maanlandschap. Omdat in dit deel de gevel helemaal van glas is, zijn de 120 meter hoge torens in hun geheel zichtbaar. De naar elkaar toe gekeerde gevels zijn opengewerkt met glas, zodat men van de ene direct naar de andere toren kan kijken. In deze ruimte is een plein uitgehouwen in de maansteen met traptreden van circa 75 cm hoog. Na het hellende plein te hebben overgestoken bereikt men de receptiebalie. De balie is een verchroomde cilinder die aan opvallend dunne staalkabels aan de hoofddraagconstructie hangt. Onmiddellijk onder de balie bevindt zich het ravijn; alleen een glazen wand scheidt de balie met de bodem van de kloof. De constructie De hoofdconstructie van de torens is opgebouwd uit drie elementen. Een boemerang vormige pyloon, oftewel de centrale ruggengraat, is aan de onderkant verankerd aan het maanoppervlak en steunt op een hoofddrager die als draaipunt fungeert. Doordat de torens onder een hoek van 30 vooroverhellen, trekt de zwaartekracht sterk aan de constructie; het onderste gedeelte van de torens dat zich onder het maanoppervlak bevindt, wordt zo opwaarts tegen het maanoppervlak geduwd. De reactiekracht van het maangesteente houdt nu de zwaartekracht van de hellende torens in evenwicht. Een dergelijke constructie is op aarde niet mogelijk omdat de zes keer grotere zwaartekracht en de zijdelingse winddruk de torens zouden doen omvallen. De gevelopbouw van het hotel De torens zijn bekleed zijn met platen van maansteen. De huid van de torens is opgebouwd uit een dubbele laag maansteenplaten van elk 9 cm dik, die ter plekke uit maansteen zijn gezaagd. Deze twee lagen zijn geschubd gemonteerd, zodat de hitte en straling zoveel mogelijk geblokkeerd worden. Achter deze beplating bevindt zich een dubbelglas constructie van twee keer 4 cm glas, gevuld met 35 cm water, om de straling nog verder te reduceren. De units De slaapcapsules hangen als grote waterdruppels verspreid in de beide torens. In elke toren hangen 36 capsules. Door middel van een dunne staalkabel zijn ze bevestigd Dwarsdoorsnede van een van de torens. [H-J Rombaut-Lunar architecture] 5

6 Uitzicht op het hotel en aarde vlak bij het betreden van het hotel. [H-J Rombaut-Lunar architecture] Uitzicht op het hotel gedurende een maanwandeling. [H-J Rombaut-Lunar architecture] aan de hoofdconstructie. De capsules vormen tevens de verlichting van de ruimte tijdens de maannacht. De capsules zitten met behulp van elektromagneten vast aan de ribben die de horizontale galerijen dragen. Met behulp van een ID-tag kan de schuifdeur geopend worden. De compacte verblijfseenheid heeft een kleine bergruimte, douche, toilet, verblijfsruimte en een slaapgedeelte op de tweede verdieping. De capsule kan worden losgekoppeld nadat de toegangsdeur gesloten is. Met behulp van een elektrische takel kan de capsule enkele meters naar boven of beneden bewegen. Ook biedt de takel de mogelijkheid om de capsules 360 graden te draaien om elke keer een ander uitzicht te krijgen. Een controle paneel in de capsule laat de status van de unit zien. Wanneer er iets misgaat of ontbreekt zal dit gemeld worden aan de centrale computer zodat een onderhoudsbemanning de unit weer operationeel maakt. De onderhoudsbemanning vult de drinkwatertank aan, laadt de accu s bij en zuigt de vuilwatertanks leeg. Al het verticale transport vindt plaats via leidingen in de centrale ruggengraat. Interne ontsluiting Gasten dienen tijdens hun verblijf de liften zoveel mogelijk te vermijden; de steile opgangen naar de andere verdiepingen vormen onder de geringe zwaartekracht geen probleem en helpen om de afname van spiermassa als gevolg van de geringe zwaartekracht te voorkomen. Vanuit het midden van de central spine loopt dwars door de atriums een galerij naar de volgende verdieping. Op de volgende verdieping loopt een horizontale galerij langs de buitenhuid terug naar de holle ruggengraat. Waarvandaan weer een hellende galerij naar de volgende verdieping gaat. In elk van de beide torens zijn ook twee liften aanwezig, maar deze dienen alleen in geval van nood gebruikt te worden. 6

7 ID Tags Na een korte uitleg over de veiligheidsaspecten van het verblijf in het hotel krijgen gasten hun ID-tags. Dit polshorloge is niet alleen de sleutel tot de slaapcapsule en de creditcard gedurende het verblijf, maar geeft tevens de exacte locatie door en enkele medische basisgegevens van de gasten, zoals hartslag en lichaamstemperatuur. In geval van nood gaat er op basis van deze gegevens een alarm af, en zal het hotelpersoneel onmiddellijk in kunnen grijpen. Torenactiviteiten De twee torens lijken op het eerste gezicht identiek, maar binnen in vinden totaal andere activiteiten plaats. De ene toren is de plek om de speciale maan omstandigheden fysiek te ervaren. In deze op actie gericht toren bevinden zich de zwaartekrachtspelen. Hier kunnen mensen, met speciale ontwikkelde pakken, in de grote atriumachtige ruimte van de toren vliegen. Boven deze vliegzone is een zwembad gesitueerd. Ook zwemmen bij een geringe zwaartekracht zal een unieke ervaring zijn. Het opspattende water zal langzaam en bijna sculpturaal terug in het zwembad vallen. In de andere toren, de spirituele toren, kunnen gasten meer bezig zijn met de mentale aspecten van een verblijf op de maan. Het project neemt alle belangrijke ontwerpuitdagingen en beperkingen van bouwen op de maan in beschouwing en gaat uit van recente technologische ontwikkelingen. Als zodanig heeft het project grote belangstelling gekregen van onder meer ESA, NASA en de internationale pers. NASA Astronomy Picture of the Day 13 juli 2001 (wetenschap) New Scientist, 9 juni nr 2294 (wetenschap) Making space happen, 2002(wetenschap) European Hotel Managers Association congres 2002 (toerisme) Ruimtevaart, 2002 (techniek) Blueprint,juli 2001(design & architectuur) Building South East Asia,december 2001(architectuur) Globe and Mail, oktober 2001(nieuws) Wallpaper, september 2001 (lifestyle) Bouwen met Staal, januari 2002(techniek) Bouw, december 2001 (techiek) Signs, januari 2002 (bouw) Het maanhotel maakt deel uit van de tentoonstelling New Hotels for Global Nomads in het National Design Museum in New York, die gehouden wordt van 29 oktober 2002 tot 2 maart Meer informatie is te vinden op: Bijvoorbeeld mediteren met uitzicht op de aarde. Maanmodderbaden en stoombaden zijn enkele opties in deze toren. Restaurants Het hotel biedt keuze uit drie restaurants. De solar orbit lounge en de Earth orbit lounge The outsiders, gasten die eerst hun ruimtepak aan moeten trekken om in hun slaapcapsule te komen, De thrill-seekers. [H-J Rombaut-Lunar architecture] 7

8 Plattegrond van de begane grond. Twee torens met daartussenin de centre core. [H-J Rombaut-Lunar architecture] bevinden zich bovenin de torens. Het ene restaurant is gericht op het observeren van de aarde. De aarde bestuderen vanaf dit gezichtspunt is een van de hoogtepunten van dit hotel. Met behulp van telescopen kunnen gasten, zonder atmosferische vertekening, een haarscherp beeld krijgen van onze blauwe aardbol. Hier kan men dus dineren bij aardlicht. Het andere restaurant is meer gericht op andere hemellichamen, met behulp van sterkere telescopen kunnen de gasten naar Mars, Venus en andere planeten kijken. Het derde restaurant zit in de centre core en biedt uitzicht op het spectaculaire maanlandschap. Excursies Naast alle interne activiteiten zijn er ook nog buitenactiviteiten. Een bezoek aan de eerste voetstap op de maan bij het maanmuseum, een excursie naar de piek van het eeuwige licht, een maanwandeling of maanrover tocht door de Prinz kloof zijn enkele opties uit het programma dat het hotel haar gasten biedt. Opengewerkt vooraanzicht van een van de torens met de slaapcapsules. [H-J Rombaut- Lunar architecture] Maantijd Een vakantie op de maan duurt in het hotel maar een halve maandag en een halve maannacht, erg kort. Gelukkig is het een lange dag; een maandag duurt zo n 336 uur. 8

9 BOEKBESPREKING Failure Is Not an Option: Mission Control from Mercury to Apollo 13 and Beyond Ir. M.O. van Pelt Failure is Not an Option horen we acteur Ed Harris zeggen in de filmhit Apollo 13, vlak nadat er een explosie heeft plaatsgevonden aan boord van het ruimteschip. Mislukking is geen optie, de onfortuinlijke astronauten moeten kost wat kost veilig teruggebracht worden. De echte vluchtleider, Gene Kranz, heeft onder deze titel een boek geschreven over zijn ervaringen in Mission Control gedurende de Mercury, Gemini en Apollo missies van de jaren 60 en begin jaren 70. Gene Kranz maakte mee hoe NASA van een, in de haast van de ruimterace, in elkaar gedraaide instelling uitgroeide tot een organisatie die nog geen tien jaren later mensen op de maan liet landen. Gene beschrijft hoe hij in een ongeorganiseerd departement geparachuteerd werd, waar hij samen met andere whiz kids met de enorme verantwoordelijkheid werd opgezadeld om een effectief missie controle centrum in elkaar te zetten. Het centrum kreeg tot taak de bemande ruimtevluchten te leiden, alle systemen van de ruimteschepen te controleren en snel en effectief in te grijpen als er problemen opdoken. In zijn boek beschrijft hij hoe het missie controle centrum tot stand kwam, hoe de technologie door de jaren groeide en hoe hij uiteindelijk vluchtleider voor verschillende Apollo missies werd. Vluchten worden gedetailleerd beschreven en de fouten en successen geanalyseerd. Deze keer eens niet door een astronaut maar door iemand die enigszins achter de schermen minstens zo belangrijk werk verrichtte. Waar de astronauten vele zaken vaak simpel en geroutineerd lieten (en moesten laten) lijken, schetst Gene Kranz een beeld van missies die enigszins gehaast werden opgezet en waarin onervarenheid, tijdsdruk, de noodzaak om te scoren en de complexiteit van de raketten en ruimtecapsules enorme risico s met zich mee brachten. Uit dit boek blijkt hoe vaak het nog maar net goed ging en geluk de beslissende factor was. Een andere verassende en enigszins schokkende ontdekking is dat de gemiddelde leeftijd van het missie controle team tijdens de Apollo missies slechts 26 jaar was. De levens van vele astronauten en de glorie van Amerika als ruimtevarende wereldleider lagen uiteindelijk in handen van twintigers die nog maar net de studiebanken hadden verlaten. Het boek weerspiegelt ook hoe sterk Gene en zijn collega s werden opgeslokt door hun werk. Hij vertelt relatief weinig over zijn leven buiten Mission Control en zijn familie, wat waarschijnlijk vooral komt doordat Mission Control zijn leven was. Medewerkers aan de bemande missies leefden in een eigen wereld en gingen vrijwel alleen met collega s om. Hun enige vertier was het splash down feestje na een geslaagde ruimtevlucht. De rest van de wereld drong niet helemaal door in hun leven. Gene beschrijft dan ook hoe verbaasd hij was over de slechte situatie in het Amerika van de late jaren 60 en over de snel teruglopende steun van de bevolking voor het miljarden opslokkende Apollo project. Failure is Not an Option is één van een aantal recentelijk verschenen boeken waarin astronauten en andere NASA medewerkers in de herfst van hun leven hun memoires over de maanrace onthullen. Het beeld dat deze publicaties schetsen is anders, en veel interessanter, dan die welke in de jaren 60 naar buiten werd gebracht. Succes kwam niet vanzelf en gevaar en mislukkingen lagen altijd op de loer. De lezer realiseert zich eens te meer wat een geweldige prestatie de bemande landingen op de maan waren en hoeveel het uiteindelijke succes af hing van de acties van een beperkt aantal mensen op cruciale momenten. Failure Is Not an Option: Mission Control from Mercury to Apollo 13 and Beyond (Engels), Gene Kranz, Berkeley Books, New York, USA, 2000, ISBN

10 Praktisch onderzoek in de Microgravity Science Glovebox Ing. M.C.A.M. van der List Bradford Engineering B.V. Al sinds november 2000 wordt het ruimtestation ISS afwisselend door elkaar opeenvolgende bemanningen bewoond. Het was dan ook op zich niet zo bijzonder dat op 5 juni 2002 alweer de vijfde expeditie naar het station werd gelanceerd. Maar wat deze expeditie anders maakte dan de voorgaande, was de missie. Hadden eerdere bewoners voornamelijk gewerkt aan de assemblage van het steeds groter wordende ruimtecomplex, de nieuwe driekoppige bemanning had een andere opdracht gekregen. Een opdracht die meer in overeenstemming was met de uiteindelijke doelstelling en tot op heden het enige bestaansrecht van het ruimtestation: het verrichten van wetenschappelijk en technologisch onderzoek. Het is dan de uitwerking van de onderzoekresultaten die in tastbare toepassingen op aarde kan resulteren. Dit werd mede mogelijk gemaakt door enkele nieuwe experimenteerfaciliteiten die tijdens voorgaande expedities nog niet beschikbaar waren. Een van die faciliteiten is de grotendeels in Nederland gebouwde Microgravity Science Glovebox. De Microgravity Science Glovebox (MSG) stelt de astronauten in staat om een breed gamma van materiaal-, verbranding-, stromingsleer- en biotechnologie-experimenten uit te voeren in het microzwaartekrachtmilieu aan boord van het ruimtestation. Het MSG-project is opgestart door ESA en loopt reeds sinds Dit ESA programma is een onderdeel van het ESA ISS Early Delivery programma. Nederland doet voor circa 45 procent mee aan het MSG-project waarvoor het Brabantse bedrijf Bradford Engineering het hoofdaandeel in de hardware levert, namelijk het grote werkvolume en de videolade. Het door Bradford geleverde videosysteem is ontwikkeld en gebouwd uit fondsen beschikbaar gesteld door het NIVR. De MSG is uiteindelijk aan NASA geleverd ten behoeve van het ISS Destiny laboratorium onder een barter overeenkomst om het gebruik van het ISS door Europa te financieren en te coördineren. De hoofdaannemer voor de ontwikkeling en de bouw van het MSG-rek was Astrium Bremen in Duitsland. Waar Bradford verantwoordelijk was voor de ontwikkeling en bouw van de feitelijke glovebox en de videolade, werd de luchtsluis gebouwd door het Belgische Verhaert Design & Development. De applicatiesoftware werd verzorgd door Origin, dat hiermee een tweede Nederlandse inbreng leverde. Ontwerp en bouw van de MSG De MSG bestaat uit verschillende onderdelen die tezamen in een International Standard Payload Rack (ISPR) zijn geïntegreerd. Het MSG-rek kan onderverdeeld worden in vier hoofdsecties: werkvolume, luchtsluis, videolade en opslaglades. De MSG is ontworpen voor een levensduur van tenminste tien jaren. Om dit mogelijk te maken zijn levensduurgelimiteerde en storinggevoelige onderdelen, zoals filters, ventilatoren, verlichting, elektronica en sensoren uitgevoerd als On-orbit Replaceable Units (ORU s). Dit houdt in dat men in staat is om deze specifieke onderdelen van de MSG uit te wisselen, nadat deze al in het ruimtelaboratorium geïnstalleerd is. Elke hoofdsectie van de MSG is opgebouwd uit een draagstructuur waaraan weer alle ORU s bevestigd zijn. Door dit modulaire ontwerp is men in staat snel problemen te lokaliseren en onderdelen uit te wisselen. 10

11 Isometrisch aanzicht van het MSG-rek met daarin de verschillende hoofdsecties. [ESA afbeelding, vertaald door Bradford Engineering B.V.] Het werkvolume De MSG bevat een lekvrij gesloten werkvolume waarin verlichting, temperatuurregeling, elektrische en data verbindingen, en stikstof, vacuüm en afzuigleidingen zijn ondergebracht ten behoeve van experimenten. Het werkvolume is toegankelijk door vier in de wanden geplaatste handschoenen, die het experiment in het werkvolume isoleren van de cabineomgeving. Samen met de luchtbehandelingunit (Air Handling Unit) vormt het werkvolume de zogenaamde core facility van het MSG-rek. Vanuit het gezichtspunt van de astronaut is boven op het werkvolume het Command and Monitoring Panel (CMP) geplaatst, welke de gebruikersinterfaces en statusindicaties voor alle functies van de core facility bevat. Naast het CMP kunnen commando s ook gegeven worden via een externe laptop of via telemetrie vanaf de grond. Alle regel- en sensorelektronica is in een aparte doos, de E-Box, geplaatst in de vrije ruimte achter de core facility in het MSG-rek. Deze E-Box is door middel van kabels verbonden met het CMP. Onder het werkvolume is een luchtsluis geplaatst, welke het mogelijk maakt om met behoud van onderdruk materialen in en uit het werkvolume te transporteren. In het werkvolume is verlichting (regelbaar tot 1500 lux) geplaatst voor laboratoriumdoeleinden, het maken van video-opnamen en inspectie van de binnenwanden op mogelijke verontreinigingen. Het werkvolume heeft een inhoud van 255 liter en heeft een groot, licht gebogen voorraam om zodoende een goed zicht op de experimenten te kunnen geven. Ook de linker- en rechterzijkant zijn grotendeels transparant uitgevoerd. Het materiaal van de vensters is lexaan, daar gewoon glas te breekbaar zou zijn om de trillingen van de lancering te doorstaan. De core facility kan in en uit het MSG-rek geschoven worden om de ergonomische 11

12 Zij- en vooraanzicht van het MSG-rek met de belangrijkste maten. [ESA afbeelding] positie van de experimenterende ruimtevaarder te verbeteren. Het principe van een laboratorium glovebox, welke ontworpen is voor gebruik in de ruimte, is gebaseerd op een dubbele isolatie ter beveiliging. De eerste maatregel is de lekvrij gesloten structuur van het werkvolume, waardoor geen transport van gassen en/of materialen kan optreden tussen het experiment en de cabine. Ten tweede is er een onderdruk ten opzichte van de omgeving van 1,3 tot 10 mbar. Hierdoor wordt verzekerd dat alle verontreinigde lucht die mogelijk door een experiment gegenereerd wordt door de filters in de luchtbehandelingunit passeert. Er zijn drie filterbanken met elk acht filters. Elke filterbank is met een eigen ventilator uitgerust en is in staat om concentraties schadelijke stoffen (bijvoorbeeld koolmonoxide dat vrijkomt bij verbrandingexperimenten) tot beneden de maximaal toelaatbare waarden te reduceren. Een enkele werkende ventilator is voldoende om het werkvolume op onderdruk te houden. Elke ventilator dumpt de lucht in het zogenaamde referentiekanaal. Dit kanaal staat in open verbinding met de cabine. Door een retourrooster wordt lucht weer het werkvolume ingezogen door de aldaar heersende onderdruk. Het retourrooster laat alleen lucht in de richting vanuit het referentiekanaal in het werkvolume door. Verschillende sensoren registreren parameters zoals temperatuur, relatieve vochtigheid, gassamenstelling en onderdruk in het werkvolume. Een water-lucht warmtewisselaar is in serie met de filters geplaatst om tot 200 Watt koelingvermogen te leveren aan de passerende lucht (koeling d.m.v. circulatie), waarmee het werkvolume en het daarin opgestelde experiment effectief gekoeld wordt. In de bodem van het werkvolume is een plaatwarmtewisselaar, de zogenaamde cold 12

13 plate, ondergebracht, waardoor een extra 800 Watt aan koelvermogen beschikbaar komt (koeling gebaseerd op geleiding). In de bodem, zijkanten en bovenzijde van het werkvolume zijn diverse gaten gemaakt in een 6 bij 7 matrix waarin M6 bouten gestoken kunnen worden ter bevestiging van de experimenten. Via neopreen handschoenen, twee aan de voorzijde van het werkvolume en een aan de linker- en rechterzijde, kan de astronaut het experiment bewerken. Alle handschoenen zijn onzijdig wat inhoudt dat er geen onderscheid is naar linker- of rechterhandschoenen. De handschoenen zijn vastgezet in aluminium ringen, die op hun beurt weer in speciale uitsparingen aan de voorzijde en de zijkanten van het werkvolume geplaatst worden. Mocht er onverhoopt een scheur in een handschoen ontstaan, dan kan direct een deksel over de aluminium ring geplaatst worden om lekkage te voorkomen. De handschoenen hebben een standaardlengte van 700 millimeter (kan aangepast worden op verzoek) en dit stelt de astronaut in staat om alle locaties binnen het werkvolume te bereiken. Ook zijn er drie verschillende maten beschikbaar. Een alternatief voor de handschoenen zijn de mouwen. Hier is de handschoen zelf net boven de pols afgesneden. De elasticiteit van het rubber en de omtrek van de mouw, die net iets kleiner is dan de omtrek van de onderarm van de gemiddelde astronaut, zorgen voor een luchtdichte afsluiting rondom de onderarm net boven de pols. Dit stelt de astronaut in staat om zeer fijn werk te kunnen doen waar het gebruik van een handschoen belemmerend zou werken. Natuurlijk stelt dit wel andere eisen aan de stoffen en het soort experimenten dat verricht wordt, zoals giftigheid en temperatuur. Binnenin het werkvolume is tevens het zogenaamde Internal Control Panel (ICP) ondergebracht waarmee enkele praktische CMP functies bediend kunnen worden. Hierdoor hoeft de experimentator niet zijn handen uit de handschoenen te halen om even vlug handelingen, zoals het aanpassen van instellingen, op het CMP te verrichten. De ICP is verwijderbaar uit het werkvolume. De experimenten zelf kunnen worden opgesteld door twee grote cirkelvormige openingen aan de linker- en de rechterzijde van het werkvolume. Deze openingen hebben een doorsnede van 400 millimeter. In deze openingen wordt een afsluitpaneel geplaatst welke grotendeels transparant is. In dit paneel kan een handschoen gemonteerd worden. Aan de onderzijde van het werkvolume bevindt zich de luchtsluis, die gebruikt wordt om gedurende een experiment materialen in en uit de glovebox te halen, zonder de onderdruk te verliezen. In het werkvolume zijn diverse elektrische verbindingen aanwezig om experimenten van energie te kunnen voorzien. De beschikbare voltages zijn 5 Volt, +/-12 Volt, 28 Volt en 120 Volt gelijkstroom. De voedingsbronnen zijn in- en uit te schakelen door middel van schakelaars op de ICP en CMP, de externe laptop of vanaf de grond. Tevens zijn er in het werkvolume een vacuüm-, ontluchting- en stikstofleidingen aanwezig ten behoeve van experimenten. Deze zijn beschikbaar door middel van hermetische quick-disconnect koppelingen in de achterwand van het werkvolume. De vacuümen ontluchtingleiding zijn te bedienen door een kogelklep, terwijl de stikstofleiding door een naaldventiel wordt bediend, zodat de stikstofstroom kan worden ingesteld. De stikstof wordt gebruikt om een inerte atmosfeer te creëren voor het experiment, terwijl de vacuümleiding eventuele schadelijke gassen kan afvoeren. De luchtsluis De luchtsluis wordt voornamelijk gebruikt om materialen in en uit het werkvolume te brengen terwijl de glovebox operationeel is. In het werkvolume is hiertoe een vierkante opening in de bodem aangebracht die voorzien is van een wegschuifbare deur. Over deze opening kan de luchtsluis geplaatst worden. De luchtsluis zelf is een blokvormige structuur welke in de opening onder het werkvolume in het MSG-rek geschoven wordt. Aan de bovenzijde is een opening met een deur welke over de corresponderende deur in het werkvolume valt. Materialen kunnen in de luchtsluis gebracht worden door een deur aan de voorzijde. In deze deur is ook 13

14 De vluchtwaardige MSG tijdens elektrische testen (Electromagnetic Compatibility Testen). [Bradford Engineering B.V.] een handschoen geplaatst, welke gebruikt kan worden om materialen in de luchtsluis te manipuleren. Als de deur tussen de luchtsluis en het werkvolume geopend is, is de luchtsluis automatisch opgenomen in de ventilatiekring van het werkvolume en staat dan ook op onderdruk. Een mechanisme verhindert dat zowel gelijktijdig de deur naar de cabine als naar het werkvolume geopend kan worden, als de luchtsluis in de glovebox zit. De videolade Stelt het werkvolume onderzoekers in staat om op een veilige, verantwoorde manier experimenten aan boord van het ruimtestation te verrichten, de videolade draagt zorg voor een goede waarneming en registratie van die experimenten. Het een heeft dus geen bestaanrecht zonder de ander. De videolade is uitgerust met twee analoge en twee digitale recorders, die afzonderlijk of tegelijkertijd gebruikt kunnen worden. Op de videolade zijn tot vier digitale kleurencamera s tegelijkertijd aan te sluiten. De camera s kunnen in of buiten het werkvolume geplaatst worden op verplaatsbare steunarmen. Tevens kunnen geluid en een tijdmeting en/of tekst naast het videobeeld opgenomen worden. De videoregistratieapparatuur is van commerciële makelei. Door het gebruik van standaardprotocollen is het mogelijk om beelden real-time naar de grond te zenden en is de apparatuur compatible met de interfaces in de Amerikaanse en Japanse laboratoriummodules. De opslaglades Het vierde element in het MSG-rek zijn de drie opslaglades. Even groot als de videolades, zijn de opslaglades gebaseerd op een ontwerp van de Boeing ISS-lade en gestandaardiseerd voor het gehele Amerikaans/ Europees/Japanse segment van het ruimtestation. De lades worden gebruikt om diverse toebehoren, zoals handschoenen en reserveonderdelen in te bewaren. Gebruik van de MSG De MSG kent vijf modes, die de verschillende gebruiksmomenten reflecteren. Deze modes hebben voornamelijk betrekking op het al dan niet ventileren en het hermetisch gesloten zijn van het werkvolume. Normale Modus: het werkvolume is gesloten en de ventilatoren houden de druk op het setpoint en ten allen tijden tenminste 1,3 mbar lager dan de omgeving. De lucht in het werkvolume wordt gecirculeerd over de filters en weer terug het werkvolume in geblazen. Mocht er een lek ontstaan en de druk in het werkvolume tot boven het set-point stijgen, dan wordt automatisch overgeschakeld naar Open Modus. 14

15 Handmatige Modus: in tegenstelling tot de Normale Modus, is het werkvolume wel of niet gesloten terwijl de ventilatoren wel draaien. Open Modus: mocht er in Normale Modus een lek ontstaan of een andere gebeurtenis voordoen waardoor het werkvolume niet meer lekvrij gesloten is, dan schakelt de MSG automatisch over naar de zogenaamde Open Modus. Hoewel het werkvolume niet meer lekvrij is, voorkomen de ventilatoren dat er stoffen buiten de glovebox terechtkomen zonder dat ze de filterbanken hebben gepasseerd. Mocht het nodig zijn dan kan de astronaut het experiment veilig afbreken en het probleem verhelpen. Gesloten Modus: in tegenstelling tot de Normale Modus werken de ventilatoren niet en is de enige barrière de lekvrije geslotenheid van het werkvolume. Dit kan noodzakelijk zijn voor experimenten die geen luchtstroom of koeling nodig hebben. Donning Modus: In deze modus is de onderdruk in het werkvolume 7 tot 15 mbar, waardoor de handschoenen als het ware worden opgeblazen door de cabinelucht die een hogere druk heeft. Hierdoor kan de astronaut makkelijker zijn handen en onderarmen in de handschoenen steken. De reis naar het ISS De tocht van de MSG glovebox begon in oktober 2001 toen na de laatste testen, het rek van de systeemintegrator Astrium in Bremen naar het Kennedy Space Center in Florida werd verscheept. Na aankomst begonnen de voorbereidingen voor de lancering aan boord van de shuttle Endeavour tijdens missie STS De MSG zou tezamen met andere experimenten en voorraden in de Multi Purpose Logistic Module (MPLM) in het vrachtruim naar het ruimtestation reizen. De MPLM, hoewel niet verbonden met het bemanningsverblijf van de shuttle, staat onder normale atmosferische druk en wordt tijdelijk aan het ruimtestation gekoppeld zodat de inhoud uitgeladen kan worden. Er zijn drie MPLM s die allemaal in Italië zijn gebouwd. Voor de missie STS-111 werd de Leonardo module gebruikt die al eerder tijdens STS-102 en STS-105 had gevlogen. Op 20 februari 2002 vond de laatste acceptance review met Astrium plaats en werd de MSG officieel via ESA overgedragen aan NASA. Een week later werd de MSG in de MPLM module geplaatst. Op 6 mei werd de volgeladen MPLM module naar lanceerplatform 39A gebracht en in het vrachtruim van de al gereedstaande shuttle Endeavour geplaatst. Door het slechte weer en een gebrekkige drukregulator in het baanmanoeuvreersysteem van de Endeavour werd de lancering van 30 mei uiteindelijk tot 5 juni uitgesteld. Die dag was het dan eindelijk zover en om 23:22 uur Nederlandse tijd, vertrok de shuttle richting ruimte. Twee dagen later vond de koppeling met het ISS plaats. In totaal waren er tien astronauten tegelijk aan boord, namelijk de driekoppige Expeditie-4 bemanning, de vier shuttleastronauten en de drie bemanningsleden die samen de nieuwe hoofdbewoners zouden gaan vormen van het ruimtestation (Expeditie-5). Gedurende het bezoek van de shuttle werd de MPLM aan de nadir-poort (nadir = naar de aarde wijzend) van de Unity module gekoppeld en konden de ruimtevaarders meer dan 2,5 ton aan experimenten en voorraden uitladen en op diverse plaatsen in het ruimtestation opbergen. De MSG bleek de lancering zonder problemen te hebben doorstaan, en werd in het Destiny laboratorium geplaatst. Omdat er ook nog enkele ruimtewandelingen op het programma stonden, was er gedurende het bezoek van de shuttle geen tijd om met de nieuwe experimentfaciliteiten te werken. Op 15 juni ontkoppelde de shuttle van het ISS nadat een dag eerder de met afval gevulde MPLM weer in het vrachtruim was geplaatst. Vier dagen later landde de Endeavour op Edwards Air Force Base in Californië; het weer op Kennedy Space Center in Florida had weer eens tegengezeten. Intussen waren de Russen Valery Korzun en Sergey Treshchev, en de Amerikaanse Peggy Whitson aan hun vijf maanden durende verblijf in het ISS begonnen. De eerste experimenten In de eerste twee weken van juli activeerde Whitson de MSG glovebox voor gebruik en werd het eerste experiment, Solidification Using a Baffle in Sealed Ampoules (SUBSA), 15

16 opgesteld. Vanaf eind augustus zou Whitson het Pore Formation and Mobility Investigation (PFMI) experiment uitvoeren. Wegens de thermische aspecten hadden beide experimenten een lange doorlooptijd. Een beschrijving van beide experimenten wordt hierna gegeven. Het SUBSA-experiment Het SUBSA-experiment was het eerste experiment in de MSG glovebox en een van de eerste materiaalexperimenten aan boord van het ruimtestation. Onderwerp van de proef was om pure semi-conductor kristallen te smelten waarna een stof werd toegevoegd om de opto-elektronische eigenschappen van de kristallen beter te kunnen controleren. Voor het toevoegingproces moeten de kristallen in een vloeibare fase verkeren. Maar door het significante verschil in dichtheid tussen de vloeibare kristallen en het toevoegingmateriaal laten beiden zich op aarde moeilijk mengen tot een homogeen mengsel. Net als water en olie zich moeilijk laten mengen omdat door het verschil in dichtheid de olie op het water zal blijven drijven. In het microzwaartekrachtklimaat aan boord van het ruimtestation zijn dergelijke experimenten veel beter uit te voeren. Betere semi-conductor kristallen resulteren in een afname van de omvang van hightech apparaten, zoals computer chips, elektronische circuits en een breed scala van elektronische sensoren voor bijvoorbeeld medische scanners en detectoren voor nucleaire straling. Het experiment behelsde het gebruik van een oven; de eerste in de ruimte met een transparant venster zodat de processen die zich in de oven afspelen visueel vastgelegd konden worden. Ook de ampullen met daarin de kristallen waren transparant. De oven werd opgesteld in het werkvolume van de MSG glovebox. Met een videocamera werden beelden van het experiment opgeslagen en direct naar de wetenschappers op aarde gestuurd. Voor het SUBSA-experiment werden indium antimonide semi-conductor kristallen gebruikt waaraan tellurium en zink werden toegevoegd. Bij het afkoelen ontstond vervolgens een enkele kristalstructuur waarin elementen van beide uitgangsstoffen een plaats hadden. De wetenschappers, onder leiding van Dr. Aleksandar Ostrogorsky van het Rensselaer Polytechnisch Instituut in Troy, New York, hebben deze specifieke semi-conductor kristallen gebruikt omdat het smelttraject rond de 512 graden Celsius ligt en dat het zeer bruikbaar is om kristalvormen te maken die nuttig zijn voor verschillende toepassingen. Gedurende het stollen van het mengsel treedt een kristalstructuur op die één richting georiënteerd is. Elke ampul is 4,8 centimeter lang en heeft een inwendige diameter van 1,2 centimeter en is gemaakt van een hoge kwaliteit kwarts. Al tijdens shuttlemissie werden soortgelijke materiaalexperimenten uitgevoerd, maar uit de resultaten bleek dat er altijd een kleine stroming in het vloeibare mengsel bleef bestaan, waardoor de menging toch niet van zo n hoge kwaliteit werd als men zou mogen verwachten. Het bleef onduidelijk of deze stroming werd veroorzaakt door microzwaartekrachtverstoringen of door het ontstaan van bellen en het loskomen van de smelt van de wanden van de ampul. Daar eerdere experimenten in niet-transparante containers en ampullen hadden plaatsgevonden, kon de precieze oorzaak niet worden vastgesteld. Doelstelling van het SUBSA experiment was om de oorzaak van de stromingen in het mengsel te identificeren en te bepalen hoe deze stromingen verminderd of zelfs vermeden kunnen worden. Om stromingen te verminderen waren verschillende ampullen uitgerust met een zogenaamde baffle, een diskachtige structuur met kleine kanalen die de bewegingen na het mengen moest uitdempen. Tweede maatregel die werd onderzocht is het gebruik van een cohesievloeistof die zich aan de binnenkant van de ampul hechtte. Deze vloeistof moest er zorg voor dragen dat het kristalmengsel niet losliet van de binnenwand en dat er zodoende bellen gevormd werden. Tijdens Expeditie-5 worden in totaal 12 ampullen met verschillende configuraties getest; elke ampulcyclus duurt 10 tot 15 uur. Het duurt ongeveer twee uur om de oven met de ampul op te warmen tot 790 graden Celsius. De kristal- en toevoegmaterialen zullen dan langzaam smelten en als de temperatuur weer daalt, geleidelijk weer stollen. De astro- 16

17 De videolade van de MSG zoals deze los uit het MSGrek genomen kan worden. Duidelijk zijn de vier videorecorders te zien. [Bradford Engineering B.V.] naut controleert intussen periodiek het proces en wisselt op gezette tijden de videobanden in de videolade. Omdat het kristalmengsel zich langs een geometrische as oriënteert, treedt tijdens het stollen een geringe expansie van het materiaal op terwijl langs de twee daarop loodrecht gerichte assen een kleine krimp optreedt. Het experiment was zo ontworpen dat de uitzetting zich altijd langs de lengteas van de ampul zou richten en niet over de kleinere dwarsdoorsnede. Om onduidelijke redenen stolde een van de ampullen in een andere oriëntatie waardoor in de richting van de kleinste doorsnede van de ampul een uitzetting plaatsvond die de ampul uiteindelijk brak. De nog halfvloeibare inhoud van de ampul kwam in het werkvolume terecht, waardoor de binnenwanden verontreinigd werden met het onderzoeksmateriaal. Hierdoor bewees de glovebox in de praktijk haar bestaansrecht; er was namelijk geen materiaal buiten het werkvolume in de cabineomgeving terechtgekomen dat eventueel diverse instrumenten had kunnen beschadigen. Nadat in overleg met de vluchtleiding een procedure was opgesteld kon de binnenkant van het werkvolume worden gereinigd en werd het SUBSA-experiment voortgezet. De resultaten van het SUBSA experiment zullen pas bekend worden gemaakt geruime tijd nadat de ampullen naar de aarde zijn teruggebracht (in het kader van missie STS-113). Het PFMI-experiment Het PFMI-experiment behelst het onderzoek aan een fenomeen dat ook een rol speelde in het SUBSA experiment, namelijk de vorming van bellen in vloeistoffen. Maar waar SUBSA zich tevens concentreerde op semi-conductor kristallen, welke zelf niet transparant zijn, richt PFMI zich op transparante stoffen om 17

18 Verleden en toekomst van gloveboxen In de eerste twee decennia van de ruimtevaart was er weinig behoefte aan gloveboxen in bemande ruimtevaartuigen. In de jaren zestig was de maanrace was nog in volle gang en toen in de zeventiger jaren de eerste ruimtestations werden gelanceerd, was er geen voldoende plaats of tijd om het gebruik van gloveboxen te rechtvaardigen. Pas tijdens de ontwikkeling van het Europese Spacelab dat in de jaren tachtig in de Amerikaanse spaceshuttle zou gaan vliegen, werd er gedacht aan het gebruik van een glovebox ten behoeve van experimenten. Halverwege de jaren tachtig ontwikkelde het technisch centrum van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, ESTEC in Noordwijk, een glovebox welke met succes gebruikt werd voor enkele experimenten tijdens de vlucht van Wubbo Ockels in Na de Challenger ramp zou het tot begin jaren negentig duren eer Spacelab weer gebruikt werd. Begin jaren negentig legde ESTEC contact met het Nederlandse bedrijf Bradford Engineering B.V. met het verzoek om een microscoop te ontwikkelen en te bouwen die gebruikt kon worden op de bestaande glovebox. Later volgde andere vervolgopdrachten, zoals de Middeck Glovebox die in het middendeck van de shuttlecabine of in Spacelab gebruikt kon worden. De Middeck Glovebox vloog verschillende malen aan boord van de shuttle, en werd zelfs gedurende twee jaren aan boord van het Russische ruimtestation Mir gebruikt. In 1994 verwierf Bradford de opdracht voor de bouw van de veel grotere Microgravity Science Glovebox die in de Amerikaanse laboratoriummodule van het te bouwen International Space Station geplaatst zou worden. De MSG werd in juni 2002 gelanceerd en zal voornamelijk voor materiaalkundige en technologische experimenten gebruikt worden. Parallel aan de MSG bouwt Bradford de Life Sciences Glovebox (LSG) die uiteindelijk in de centrifuge module van het ISS geplaatst zal worden. De LSG is voornamelijk bedoeld voor biologische en fysiologische experimenten en wordt samen met de door Japan gebouwde centrifuge-eenheid gebruikt. In de centrifuge met een doorsnede van 2,5 meter kan de zwaartekracht gevarieerd worden tussen 0,1 en 2,0 maal de normale aardse zwaartekracht. Om de biologische specimen goed te kunnen bewerken is de LSG uitgerust met een werkvolume dat met 500 liter bijna twee keer zo groot is als dat van de MSG. Hierdoor kunnen twee astronauten tegelijkertijd in het werkvolume handelingen verrichten. Op de LSG kunnen uitwisselbare luchtsluizen aangesloten worden die ook in de centrifuge geplaatst kunnen worden. Hierdoor zijn de specimen snel en veilig tussen de glovebox en de centrifuge te transporteren. Voor het Europese Columbus laboratorium is de Biological Glovebox ontwikkeld. Deze op de Middeck Glovebox gebaseerde faciliteit is uitgerust met een op ozon werkende sterilisatie eenheid, waarmee de inhoud van de glovebox tot een hoge mate van steriliteit gereinigd kan worden. Dit maakt experimenten mogelijk welke geen enkele bacterievorming kunnen toestaan, zoals de ontwikkeling en bereiding van nieuwe medicijnen die een hoge biologische puurheid vereisen. Als een spin-off op de Biological Glovebox is Bradford momenteel bezig met de ontwikkeling van een draagbare sterilisatie-unit welke op aarde door hulpdiensten gebruikt kan worden. Potentiële gebruikers van deze techniek zijn instanties zoals Artsen zonder Grenzen, het Rode Kruis, ambulancediensten, militaire hulpdiensten, enzovoorts. Voor de toekomst zijn mede door de modulaire opzet van het ISS, nieuwe ontwikkelingen mogelijk. Daaronder valt onder andere de Triple Containment Glovebox, waar het gesloten werkvolume in een tweede lekvrij omhulsel wordt geplaatst waar een onderdruk heerst die lager is dan in de cabine of in het werkvolume. Zo wordt voorkomen dat materialen of gassen de glovebox uit komen, of kunnen binnentreden zonder filtratie tot beneden de maximaal toegestane waarden. De huidige gloveboxen verhinderen in principe alleen dat stoffen uit het werkvolume naar buiten treden. Zowel vanuit het ruimtevaartsegment als uit de civiele wereld is grote interesse getoond in de Triple Containment Glovebox technologie. 18

19 Het engineering model van de Life Science Glovebox. Let op de oriëntatie van het werkvolume dat een kwart- slag gedraaid is ten opzichte van de MSG. [Bradford Engineering B.V.] Het vluchtexemplaar van de Biological Glovebox gemonteerd in een transportframe. [Bradford Engineering B.V.] 19

20 zodoende de processen erin beter in beeld te kunnen brengen. Doelstelling is om de oorzaak en de distributie van belvorming in het materiaal te onderzoeken en uiteindelijk beter te kunnen voorspellen. Als een materiaal met bellen erin stolt, zorgen de ontstane holtes voor een poreuze, sponsachtige structuur, welke de sterkte en de bruikbaarheid van het materiaal negatief beïnvloedt. Gedurende het PFMI-experiment zullen monsters van transparante proefmaterialen, zoals succinonitrile en succinonotrileoplossing in water, verwarmd worden tot het volledig gesmolten is. Daartoe wordt de oven tot 130 graden Celsius verwarmd. Elk monster zit in een transparante buis van 1 centimeter doorsnede met een lengte van 20 centimeter. Wetenschappers zullen proberen om tijdens het verwarmen van sommige monsters technieken toe te passen die de vorming en bewegingen van de bellen moet beïnvloeden, met als doel de poreusheid over de lengte van het monster te verminderen. De monsters zullen met de shuttle naar de aarde worden teruggebracht aan het einde van STS-114, momenteel gepland voor maart Conclusie Hoewel de bouw van ISS nog volop aan de gang is, is er al wel een begin gemaakt met het wetenschappelijk onderzoek aan boord van het ruimtestation. Daarmee wordt de belangrijkste bestaansreden voor het station vervuld. De Microgravity Science Glovebox is een van eerste en tevens een van de grootste en belangrijkste instrumenten die dit onderzoek mogelijk maken. Draaiden de meeste experimenten tot nu toe autonoom en vereisten ze slechts af en toe periodieke controles en onderhoud, de MSG stelt onderzoekers in staat om op een veilige manier arbeidsintensieve experimenten voor te stellen en uit te voeren. In tegenstelling tot de gloveboxen die tijdens de shuttlemissies in de jaren tachtig en negentig zijn gebruikt, zijn nu experimenten mogelijk die een langere doorlooptijd vereisen. Zo zou bijvoorbeeld de SUBSA- en PMFI-experimenten nooit binnen een twee weken durende shuttlevlucht kunnen worden uitgevoerd, daar het geleidelijk opwarmen en afkoelen van een enkel proefmonster alleen al tot 15 uur in beslag kan nemen. Dergelijke shuttle vluchten hebben van nature weinig tot geen tijd voor het oplossen van onverwachte problemen zoals we die gezien hebben bij het breken van een ampul gedurende het SUBSA-experiment. De Microgravity Science Glovebox en haar opvolgers zullen een onmisbaar gereedschap zijn voor wetenschappelijk onderzoek in het microzwaartekrachtklimaat aan boord van ongeacht welk ruimtestation of ruimtevaartuig dan ook. De Franse astronaut Perrin zweeft langs de MSG die net geïnstalleerd is in de Destiny Module (juni 2002, shuttlevlucht STS-111). [NASA Human Spaceflight] 20