Deze week bekijken we het onderzoek aan boord van ruimtestations ISS en (nu eerst) Tiangong. Het Chinese ruimtestation, waar de Shenzhou-19 bemanning al meer dan 150 dagen actief is, vormt een uniek laboratorium voor baanbrekende experimenten. In dit artikel verkennen we de diverse wetenschappelijke disciplines die aan boord worden bedreven – van neurowetenschappen tot geavanceerde koeltechnologie – en bespreken we tevens hoe het station inspeelt op de standaardisatie van onderzoeksapparatuur.
De Shenzhou-19 missie vertegenwoordigt een belangrijke mijlpaal in de evolutie van ruimtetechnologie en -onderzoek. De nu drie aanwezige taikonauten – Cai Xuzhe, Song Lingdong en Wang Haoze – voeren een breed scala aan experimenten uit. Eén van de opvallende onderzoeken richt zich op de invloed van microzwaartekracht op oog-handcoördinatie en de daarmee samenhangende cognitieve processen. Met behulp van elektro-encefalografie (EEG) wordt de hersenactiviteit gemonitord, wat waardevolle inzichten oplevert voor onderzoekers op aarde. Deze bevindingen helpen bij het ontrafelen van de neurologische processen achter ruimtelijk inzicht en lichaamscoördinatie, zowel op aarde als in een gewichtloze omgeving.
Aan de medische zijde wordt er gewerkt aan farmacokinetische studies; de bemanning verzamelt gegevens die in de toekomst bijdragen aan de ontwikkeling van medicatieregimes voor langdurige ruimtevluchten. Daarnaast worden ook dagelijks gezondheidschecks uitgevoerd, zoals elektrocardiogrammen, longfunctietesten en bloeddrukmonitoring. Dit alles draagt bij aan een beter begrip van de menselijke fysiologie in extreme omstandigheden en biedt aanknopingspunten voor de verbetering van het ontwerp van toekomstige ruimtevaartuigen.
Naast de experimentele toepassingen voor neurowetenschappen, geneeskunde en technologie, speelt de standaardisatie van experimenten – te plaatsen als modules of ‘racks‘ in kasten of ‘cabinets’ – een belangrijke rol op Tiangong. Volgens het Chinese mediaagentschap CCTV beschikt het station momenteel over 25 experiment kasten in de op druk gebrachte boordmodules waaruit Tiangong bestaat. De ontwikkeling van deze kasten – basic space experiment cabinets – zorgt ervoor dat experimenten en de omstandigheden waaronder deze worden uitgevoerd uniform, hoogwaardig en gemakkelijk verwisselbaar zijn. Hierbij horen gespecialiseerde kasten voor gezondheidsonderzoek in de ruimte, cryogeen onderzoek, microzwaartekracht vloeistoffysica of juist materiaalkunde. Voorbeelden zijn het Ecology Science Experiment Rack (ESER) en het Material Furnace Experiment Rack (MFER).
Het Ecology Science Experiment Rack (ESER) is een gespecialiseerd rack aan boord van Tiangong, ingericht voor onderzoek naar levensonderhoud met een focus op ecologische en biologische processen. Dit systeem biedt een gestandaardiseerd platform om de effecten van microzwaartekracht op levende organismen nauwkeurig te bestuderen. In vergelijking daarmee is het KUBIK-systeem op de ISS, waarover we aanstaande week meer zullen schrijven, een veelzijdig experimenteel platform, dat wordt gebruikt voor uiteenlopende onderzoeken. Terwijl ESER specifiek is toegespitst op life sciences in microgravitatie, biedt KUBIK op het ISS een breder scala aan mogelijkheden voor wetenschappelijke experimenten in de ruimte.
De standaardisatie vergemakkelijkt een efficiëntere gegevensverzameling en biedt handvatten voor toekomstig onderzoek. Naast deze 24 basic space experiment cabinets die op druk staan biedt Tiangong nog eens 52 gestandaardiseerde platforms voor aan de ruimte blootgestelde experimenten. Alles bij elkaar werden meer dan 1.000 experimenten uitgevoerd of staan nog gepland voor Tiangong, wat de omvang en ambitie van het project benadrukt.
De technologische vooruitgang blijkt ook in de experimenten rond thermische controle. Hierbij staat het reverse Brayton cryocooling-experiment centraal. In een gespecialiseerde kast, waarin verschillende modules zijn geplaatst, worden onderdelen zorgvuldig in elkaar gezet en getest. Het doel is om de koelcapaciteit van deze onderdelen, componenten voor boordtechniek van (toekomstige) ruimtestations en -capsules te optimaliseren. Deze technologie, gebaseerd op ultra-hoge snelheid dynamische drukgaslagers, regelt niet alleen de warmteafvoer effectief, maar vormt tevens de basis voor toekomstige diepe ruimte missies, zoals een bemenste mars-missie. Cruciaal hierbij is de precieze meting van temperatuur en druk, waarbij tot op tienden van graden Celsius nauwkeurigheid wordt gehanteerd.
De groeiende wetenschappelijke waarde van Tiangong komt tevens tot uiting in de interdisciplinaire aanpak van de experimenten. Terwijl de bemanning zijn tijd en energie steekt in het vastleggen van meet- en onderzoeksgegevens over de leefbaarheid en praktische aspecten van het ruimtestation, biedt hun onderzoek belangrijke inzichten voor de verbetering van mens-machine interfaces en de inrichting van toekomstige ruimtemissies. Het resultaat is een continue feedbackloop tussen experimenten, operationele aanpassingen en technologische innovaties. Deze samenhang tussen theorie en praktijk vormt de kern van een succesvol ruimtevaartprogramma.
Samenvattend biedt het Tiangong-ruimtestation een schat aan wetenschappelijke experimenten en technologische innovaties. Van neurowetenschappelijke analyses tot geavanceerde koel-, smelt- of groeiomgevingen in gestandaardiseerde experimentele racks, het Chinese Tiangong bevestigt zijn positie als hoogwaardig laboratorium voor onderzoek in de ruimte. Terwijl we komende week de experimentenkast ‘KUBIK’ van ISS nader belichten, blijft Tiangong een inspirerend voorbeeld van wetenschappelijke vooruitgang in een uitdagende omgeving.
