Columbus: verleden, heden en toekomst

Het onbekende heeft de mens altijd gefascineerd. De eerste ontdekkingsreizigers gingen op zoek naar voedsel en betere woonplaatsen. Later probeerden ze nieuwe gebieden en handelsposten te verwerven, wat de ontwikkeling van scheepsbouw en navigatie enorm heeft gestimuleerd. Tegenwoordig zien we deze eeuwenoude fascinatie in de zoektocht naar leven op andere planeten en de verkenning van het heelal. Dankzij technologische en wetenschappelijke vooruitgang is het de mens gelukt voet op de maan te zetten in de jaren 60 en 70. Vandaag heeft de mensheid een permanent bewoonde post in een lage baan om de aarde: het internationale ruimtevaartstation. Deze wordt begin 2008 uitgebreid met het Columbus laboratorium.

Verleden

De naam Columbus is voor altijd verbonden met ontdekking, verkenning en verre landen...
Christoffel Columbus werd waarschijnlijk geboren in Genua (nu Italië). In 1492 vertrok hij met drie zeilschepen en ongeveer 100 man bemanning, grotendeels ervaren zeelieden, om een vaarroute naar India te zoeken voor de handel in specerijen. Hij wilde ook bewijzen dat de wereld niet plat maar rond was.

De schepen (Nina, Pinta en Santa Maria) waren tussen de 15 en 36 meter lang en varieerden in gewicht van 50.000 tot 100.000 kilo.

De schepen voerden een vlag die liet zien dat ze voor koning Ferdinand II en koningin Isabella van Spanje op reis waren.

Voor de navigatie gebruikte Columbus een kompas en gegist bestek (in combinatie met een log) waarmee de zeilrichting kon worden ingetekend.

De schepen voeren op de wind met een maximale snelheid van 15 kilometer per uur, waarmee ze per dag ongeveer 170 km aflegden.

Levensmiddelen waren voornamelijk gezouten vis (opgeslagen in vaten), kaas, wijn, water, varkens en kippen. Het schip moest land vinden om aan te meren voor nieuwe voorraden en reparaties.

Tijdens de lange reis ondervonden de bemanningsleden diverse problemen en moesten ze veel ontberingen doorstaan: contacten met de inheemse bevolking van de nieuwe landen, voedseltekort, ziekte (gebrek aan vitamine C met ernstige scheurbuik tot gevolg) en onderlinge conflicten.

Ondanks al deze problemen werd Christoffel Columbus beroemd als vastberaden ontdekkingsreiziger die niet snel opgaf en die nieuwe handelsmogelijkheden opende. Ook viel hem de eer te beurt als Europeaan Amerika te hebben ontdekt.

Heden

Tegenwoordig is het grootste deel van de wereld in kaart gebracht met behulp van satellieten.

Als je een bergbeklimmer vraagt waarom hij een hoge top beklimt, zal hij vaak antwoorden: “Omdat hij er staat!”
We hebben nu onze blik gericht op de sterren en het hele heelal; inderdaad, omdat het ‘er nu eenmaal is’. Organisaties zoals de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) blijven samen met internationale partners, zoals de ruimtevaartorganisaties van de Verenigde Staten, Rusland, Japan en Canada, werken aan de technologie die nodig is om de dampkring te verlaten.

Het internationaal ruimtestation ISS is een laboratorium dat in de ruimte zweeft in een baan op 400 km boven de aarde! Wanneer het klaar is, zal het een massa hebben van ongeveer 450.000 kg, een lengte van 108 meter en een breedte van 74 meter. Het is gebouwd als een puzzel die in een aantal lanceringen vanaf de aarde in elkaar wordt gezet. De puzzelstukjes heten ‘modules’ en de montage vindt in de ruimte plaats.

Het Columbus laboratorium (genoemd naar Christoffel Columbus) wordt als één van de laatste stukjes van de puzzel aan het ISS toegevoegd.
Enkele andere belangrijke ‘puzzelstukjes’ zijn al gelanceerd: de Russische servicemodule Zvezda (in 2000) en het Amerikaanse laboratorium Destiny (in 2001).

Columbus wordt het Europese laboratorium aan boord van het internationaal ruimtestation ISS. Het wordt getransporteerd naar de vrachtruimte van de Amerikaanse spaceshuttle Atlantis. Eenmaal geïntegreerd met het ISS zal het laboratorium met een snelheid van 28.000 km/u om de aarde draaien!
Columbus heeft een cilindrische vorm en is 6,87 meter lang. De diameter is 4,48 meter en het intern volume 75 kubieke meter. De afmetingen zijn heel erg belangrijk, omdat Columbus in één stuk getransporteerd wordt, dat helemaal voorzien is van onderzoeksrekken. Alles moet heel licht en compact worden gemaakt. Aan boord van het ISS kunnen experimenten worden uitgevoerd in een gewichtloze omgeving. Op aarde is alles onderworpen aan de zwaartekracht. Hoe hoog je ook springt, je komt altijd weer op de grond: dat is het werk van de zwaartekracht!

Waarom zijn laboratoriumexperimenten in een gewichtloze omgeving zo belangrijk?

Nieuwe kennis, die in de ruimte is opgedaan, heeft praktische toepassingen op aarde. Veel processen, zoals het mengen van vloeistoffen, verbranding of stolling, worden beïnvloed door zwaartekracht. Door deze processen in een gewichtloze omgeving te bestuderen, krijgen we inzichten die we kunnen gebruiken om ze ook op aarde beter te begrijpen. Een beter begrip van het verbrandingsproces in een motor kan leiden tot bijvoorbeeld verbeterde ontwerpen voor auto’s die minder brandstof gebruiken en dus minder vervuilen.

Wat voor experimenten zullen er gedaan worden?

Er zullen op allerlei wetenschappelijke gebieden experimenten uitgevoerd worden. Ook zullen er technologische demonstraties en educatieve activiteiten worden uitgevoerd met behulp van de faciliteiten van het Columbus laboratorium. Niet alleen wetenschappers, maar ook de industrie wordt uitgenodigd om het ISS en Columbus te gebruiken.
Wetenschappelijke experimenten worden bijvoorbeeld op het gebied van biologie en natuurkunde uitgevoerd. Ook wordt het gedrag van het menselijk lichaam bestudeerd. De astronauten zelf kunnen dan als proefkonijn dienen. Veel van de experimenten worden uitgevoerd met behulp van speciale experiment-rekken. Deze rekken bevatten apparatuur en voorraden. Het Biolab-rek is een hulpmiddel bij het uitvoeren van biologische experimenten op micro-organismen, cellen, weefselpreparaten en planten. Door te vergelijken wat er gebeurt in gewichtloze toestand en op aarde, kun je het effect van gewichtloosheid op alle niveaus van een organisme vaststellen.

Denkvraag

Kun je verklaren waarom de woorden ‘plafond’ en ‘vloer’ tussen aanhalingstekens staan?
Waarom denk je dat de ‘plafonds’ en ‘vloeren’ van het ISS met verschillende kleuren en lichten zijn gemarkeerd?

De Europese astronauten die Columbus naar zijn nieuwe thuis brengen zijn Hans Schlegel en Léopold Eyharts op missie STS-122, die begin 2008 vanaf het Kennedy Space Centre in Florida zal worden gelanceerd. De bemanning zal aan boord van de ISS verblijven en beginnen met de controle van alle apparatuur van Columbus, om het laboratorium klaar te maken voor de experimenten.

Denkvraag

Stel je voor dat je gedurende twee maanden wordt opgesloten in een ruimte van vijf bij zes meter met iemand die je goed kent. Maak een lijst van alle mogelijke problemen en van alle dingen die goed zouden gaan.

Toekomst

In de komende jaren wordt het ISS en het Columbus laboratorium gebruikt om wetenschappelijke experimenten en applicaties uit te voeren. In het begin zullen drie astronauten permanent aanwezig zijn op het ISS. Vanaf 2009 zal de bemanning uitgebreid worden naar zes astronauten. Het ISS en het Columbus laboratorium zullen ook van dienst zijn bij de voorbereidingen voor de volgende stap in de ontdekkingstocht van de mens, die zou kunnen zijn missies naar de maan en naar Mars. Belangrijke technologieën voor zulke missies, zoals het life support systeem en robotica kunnen worden getest op het ISS. Onderzoek op het ISS en in Columbus zullen helpen om de medische en psychologische uitdagingen die de astronauten tegen zullen komen op zulke lange missies beter te begrijpen. Een missie naar Mars zou ongeveer negen maanden in beslag nemen. De terugreis zal nog langer duren en de bemanning zal ook een tijdje op Mars moeten verblijven.

In een van de experimenten worden de effecten onderzocht van kosmische straling op de bloedlichaampjes van astronauten. Dit kan gevolgen hebben voor de voorzorgsmaatregelen die moeten worden getroffen voor een lange bemande missie naar bijvoorbeeld Mars.

In een ander experiment wordt er onderzoek gedaan naar het effect van microzwaartekracht op bloedlichaampjes. Wanneer iemand enige tijd in de ruimte doorbrengt, bevat zijn bloed minder rode bloedlichaampjes dan normaal. Hierdoor kan het bloed minder zuurstof transporteren. Dit kan tot bloedarmoede leiden. Bemanningsleden worden eerder moe en kunnen minder hard werken: hun bloedlichaampjes transporteren minder zuurstof dan ze nodig hebben. Om het vermogen tot hard werken te meten, voeren de bemanningsleden tests uit terwijl ze oefeningen doen. Dit zijn maar een paar voorbeelden van de experimenten die op Columbus zullen worden uitgevoerd.
De zoektocht naar het onbekende wordt dus voortgezet... Columbus zal veel bijdragen aan een beter begrip van het onbekende.