Voordelige structuurdempers zoals die uit de Tubus-serie van ACE kun je niet echt een kostenpost van formaat noemen als het om ESA- en NASA-missies gaat. Maar dat maakt ze niet minder belangrijk. In een nieuw ontwikkelde loopband voor astronauten beveiligen de dempers de aandrijving. Want de gezondheid van een astronaut is een topprioriteit voor het welslagen van een missie.
Effectievere training tegen lagere kosten. Dat staat bij de Britse Qinetiq Group plc hoog in het vaandel. Sinds 2005 behoort Verhaert Space in het Belgische Kruibeke tot Qinetiq Space. Behalve het Britse Ministerie van Defensie behoren ook ESA en NASA tot de klantenkring. De constructie van een speciale loopband voor astronauten is een van de recente projecten van Qinetiq Space.
Nieuwe generatie
Je zou zeggen, hardlopen is niets bijzonders. Op zich is het een van de eenvoudigste activiteiten van de mens in het algemeen. Bij gewichtloosheid is het echter zonder hulpmiddelen niet meer mogelijk om te lopen. Want als je eenmaal los bent van de grond heb je letterlijk geen houvast meer. In de ruimtevaart en in ruimtestations zijn astronauten daarom bij het trainen op loopbanden met starre vormdelen verbonden. Met de frequente, intensieve training worden de negatieve effecten van gewichtloosheid op spieren en botten van de astronauten geminimaliseerd, zodat ze ook bij langere vluchten in de ruimte geen gezondheidsproblemen ondervinden bij hun terugkeer naar de aarde.
Omdat tijdens het testen de fixatie aan nauwelijks rekbaar rubber door de astronauten als onaangenaam werd beschreven, kreeg Qinetiq Space de opdracht een nieuwe generatie loopbanden te ontwikkelen. De ruimtevaartspecialisten hadden daarbij een model voor ogen dat gebaseerd is op bungeejumping, zodat de trainende astronauten als het ware door hun eigen gewicht aan de grond kunnen worden gehouden.
Proefkonijn
De Belgische astronaut Frank de Winne bracht in 2010 zes maanden door in het ruimtestation ISS. Hij kent de gebruikte loopbanden zeer goed. Dit was een van de redenen, waarom de Belgische dochter van de Qinetiq Group plc hem als ‘proefkonijn’ koos. Omdat gewichtloosheid op aarde niet zonder meer tot stand kan worden gebracht zijn door Frank de Winne de nodige meters gemaakt aan boord van de Zero G – een voor bijzonder vluchten omgebouwde Airbus A300.
Een week lang voerde het team per dag 31 paraboolvluchten uit. Bij een paraboolvlucht treedt gedurende 22 s van de 2 min durende vlucht gewichtloosheid op. Het lichaam van de proefpersoon krijgt bij elke vlucht tot 2 g, het dubbele van de zwaartekracht dus, te verduren. Bij gewone stervelingen kan deze voortdurende verandering misselijkheid veroorzaken. Een astronaut daarentegen is door zijn training in staat zelfs onder deze omstandigheden nog te trainen en waardevolle testresultaten te leveren.
Binnenkort in het ISS
Want de tot T2-Rack gedoopte loopband van de tweede generatie moet binnenkort in de ISS worden gebruikt. Bij de training droeg Frank de Winne nu een harnas, dat via de bungees met de loopband is verbonden. De dempers van de Tubus-serie dienen ook hier voor de veiligheid van het gehele systeem. Drie van deze structuurdempers van ACE, die anders als industriële schokdempers dienen wanneer het niet op nauwkeurig stoppen aankomt, zijn in de loopband terug te vinden. Een exemplaar bevindt zich in de pneumatische cilinder, de beide andere op andere locaties in het systeem. Alle dempers hebben de taak de installatie in die gevallen te beschermen, waarin de aandrijfriemen voor de loopband gevaar lopen. In dit geval zou de cilinder een zeer hoge snelheid bereiken en aan het eind van de slag zou hij zwaar beschadigd raken. De beide andere dempers beschermen andere mechanische delen van de aandrijving.
Getest en goedgekeurd
Voordat de Tubus-dempers van het type TS32-16 in de loopband hun werk konden doen, moesten ze eerst de ontwerpers van Qinetiq Space bv in Kruibeke en vervolgens ESA en NASA van hun geschiktheid overtuigen. Met een speciale hogesnelheidscamera werden tests en effecten op de structuurdempers vastgelegd. Hiermee kon worden vastgesteld, dat de dempers onder de maximaal optredende belasting van 18,75 Nm slechts 5,5 ms nodig hebben, om de kracht over een afstand van 12 mm af te remmen. Voor de ontwerpers en lopers in de ruimte ook bij onvoorziene worst-case-scenario’s betekent dat meer dan voldoende reserve: Overeenkomstig de specificaties van ACE uit Langenfeld in Rheinland zijn deze uit co-polyester-elastomeer bestaande machine-elementen in staat tot 26 Nm per slag te absorberen.
Lineair, degressief of progressief
In het hier beschreven geval zijn lineair werkende modellen van de Tubus gebruikt. Voor andere constructies kunnen ze ook als degressief of progressief werkend worden geleverd. Door hun compacte bouw kunnen ze in de pneumatische cilinder zelf worden aangebracht, wat bij de reeds beschreven functie een verplicht criterium was. Met een toelaatbaar temperatuurbereik van -40° C tot +90° C zijn de dempers uitstekend geschikt voor gebruik ‘binnenshuis’ in de ruimte en buitenshuis op onze thuisplaneet. Ze zijn bestand zijn tegen vetten, oliën, chemicaliën en – in elk geval handig op Aarde – zeewater.