Wikipedia:GLAM/Expedities/TUe/Kuipers/Essay april 2014

Inleidend essay over het TUe-onderzoek door André Kuipers in 2004.
Geschreven voor het project Expeditie Wikipedia, door Erik Geelen, coördinator academisch erfgoed, TU Eindhoven, april 2014

TU/e experimenteert met licht in de ruimte

Wetenschappers afkomstig van de Technische Universiteit Eindhoven zijn in het kader van hun onderzoekswerk uitgewaaierd naar alle windstreken, maar vrij weinigen hebben expedities ondernomen die in de ware zin van het woord ‘ontdekkingsreizen’ kunnen worden genoemd. Geen antropologen op zoek naar voorwereldlijke beschavingen in de oerwouden van Nieuw-Guinea, geen geografen die vanuit onderzeeboten van de marine ongekarteerde stukken oceaanbodem hebben verkend. Wel heeft in de jaren 2002-2004 een project plaatsgehad waar experimenteel werk aan boord van het ruimtestation ISS aan te pas kwam. Een project dus waar de elementen reizen rond de wereld en het doen van nieuwe ontdekkingen wel degelijk deel van uitmaakten.

Aan de faculteit Technische Natuurkunde van de TU/e en in de onderzoekslaboratoria van Philips werd in de jaren rond de laatste eeuwwisseling intensief onderzoek gedaan naar meer energie-efficiënte verlichting. Bij de oude gloeilampen wordt maar ongeveer 1 procent van de gebruikte energie daadwerkelijk omgezet in licht. Bij de TU/e werd onder leiding van prof.dr.ir. Gerrit Kroesen gewerkt aan de ontwikkeling van de zogenaamde HID (High Intensity Discharge)-lamp. Een nieuw type lichtbron waarbij het percentage energie dat in licht zou worden omgezet in de buurt van 40 zou komen te liggen. Een probleem dat zeer moeilijk was op te lossen bleef echter de instabiliteit van de lamp, d.w.z. het lukte niet om de HID-lamp constant en betrouwbaar te laten branden.

De onderzoekers vermoedden dat de oorzaak voor de instabiliteit van de experimentele lampen gezocht moest worden in de zwaartekracht. Om vast te stellen of dit inderdaad het geval was zou onderzoek naar het gedrag van de lampen onder omstandigheden van gewichtloosheid de uitkomst kunnen bieden. En waar moet je zijn voor omstandigheden van gewichtloosheid? Juist: in de ruimte. Prof. Kroesen en zijn medewerkers ontwikkelden een draaiboek voor het onderzoek en ontwierpen de apparatuur die ervoor gebruikt zou moeten gaan worden. Plaats van handeling moest het Internationale Ruimtestation ISS worden, uitvoerder van de proeven de astronaut André Kuipers, die in het najaar van 2003 als tweede Nederlander (na Wubbo Ockels in 1986) een reis door de ruimte zou gaan maken.

Aan het daadwerkelijke experiment aan boord van het ISS ging een enorme hoeveelheid voorbereidend werk vooraf. De proeven moesten inhoudelijk uiterst minutieus worden voorbereid. Astronauten moeten zich tijdens hun verblijf in het ISS immers houden aan een zeer druk en stipt geregeld rooster om toe te komen aan al het werk dat zij op verzoek van talloze wetenschappers uit de hele wereld moeten doen. Verder moest er speciale apparatuur worden ontwikkeld voor het uitvoeren van de proeven in gewichtloosheid, en de apparatuur moest ook voldoende schokbestendig zijn om een lancering in het laadruim van een raket te kunnen overleven.

In april 2003 waren de onderzoekers zover dat de apparatuur aan de eerste tests onderworpen kon worden. Die tests vonden plaats aan boord van een aangepast Airbus verkeersvliegtuig van het Europese ruimtevaartagentschap ESA. Dit vliegende laboratorium maakt vluchten waarin het toestel herhaaldelijk klimt en vervolgens in een vrije val wordt gebracht. Zodoende worden aan boord de omstandigheden van gewichtloosheid zoals die in de ruimte ook zijn nagebootst. Prof. Kroesen en zijn collega’s gingen met de apparatuur mee aan boord en konden weliswaar vaststellen dat de apparatuur in het ISS zou moeten functioneren zoals bedoeld, maar moesten ook concluderen dat de vulcondities van de gebruikte lampen niet geschikt waren voor gebruik in het ISS. André Kuipers vloog ook mee en kreeg zo de gelegenheid alvast te oefenen voor het aanstaande project. Na deze vluchten konden de buizen op de correcte manier gevuld worden, zodat niets de missie naar het ISS meer in de weg stond.

Het hele project liep enige vertraging op ten gevolge van het fatale ongeluk met het Amerikaanse ruimteveer Columbia in 2002. Na de dood van zeven ruimtevaarders moest de oorzaak van die crash met zekerheid worden vastgesteld, waardoor het hele programma voor aan- en afvoer van mensen en materiaal naar het ISS moest worden bijgesteld. Maar in januari 2004 kon het project dan van start gaan. Als eerste werd de apparatuur voor project Arges (genoemd naar een van de cyclopen die de Griekse oppergod Zeus hielpen bij het scheppen van de bliksem) aan boord van een onbemand Russisch Progress-ruimtevaartuig naar het ISS geschoten. En op 19 april was het de beurt aan André Kuipers om samen met twee andere astronauten aan boord te gaan van een Soyoez-TM ruimteschip en zijn lang voorbereide reis te beginnen. Twee dagen na vertrek kwam hij aan bij het ISS.

Kuipers werkte zijn rooster volgens plan af en voerde de proeven in het kader van project Arges correct uit. De proeven leverden een schat aan gegevens op die van nut waren bij het verder ontwikkelen van de HID-verlichting. Maar het project werd ook benut voor PR-doeleinden. De pers kon het verloop ervan vanuit ESTEC in Noordwijk en ook bij de TU/e op de voet volgen. Om de jeugd te interesseren voor techniek werd op de TU/e een sessie georganiseerd waar studenten en schooljeugd tijdens een van de overvluchten van het ISS enkele minuten lang rechtstreeks konden communiceren met André Kuipers. Hij kreeg een spervuur van vragen op zich afgevuurd, variërend van hoe hij in het ruimtestation moest drinken tot de invloed van de gewichtloosheid op zijn denkproces. Enige maanden na zijn reis bezocht Kuipers de TU/e en hield voor een groot aantal belangstellenden een lezing over zijn ruimteavontuur.

Dat proefnemingen zoals die aan boord van het ISS de ontwikkeling van energiezuinige verlichting flink vooruit hebben geholpen lijdt geen twijfel. Tien jaar na de vlucht van André Kuipers en het project Arges is het tijdperk van de klassieke gloeilamp vrijwel afgesloten en is energiezuinige verlichting gemeengoed geworden.

Bronnen

Uit Cursor, het universiteitsmagazine van de TUe:

• Groen licht voor ruimte-experiment. Cursor 2002
• Testen HID-lamp in paraboolvlucht. Cursor 2002
• Proef TU/e in de ruimte gaat door. Cursor 2003
• Vertraging ruimteproef TN. Cursor 2003
• Paraboolvluchten TN succesvol verlopen. Cursor 2003
• TU/e-proef vandaag de ruimte in. Cursor 2004
• Opluchting na lancering. Cursor 2004
• Kuipers veilig aangekomen bij ISS. Cursor 2004
• Scholieren praten aan TU/e live met astronaut Kuipers. Cursor 2004
• Geslaagd vragenvuur voor André Kuipers. Cursor 2004
• Kroesen: “Wetenschappelijk rendement proef in ruimte honderd procent”. Cursor 2004
• Avontuur uit een jongensboek. Cursor 2004