ISS modules: Columbus

Europa is de derde belangrijkste partner in het International Space Station (ISS) project. Zijn grootste bijdrage aan het ISS is het 12,8 ton wegende ruimtelabo Columbus dat in februari 2008 werd gelanceerd door het Amerikaanse ruimteveer Atlantis. Tijdens de STS-122 missie werd deze module probleemloos vastgehecht aan de Harmony koppelingsmodule van het ISS. Vandaag de dag wordt dit ruimtelabo gebruikt voor onderzoek aan vloeistofdynamica, neurologisch- en cardio-vasculair onderzoek en voor biologisch onderzoek aan onder andere planten, eencellige organismen, dierlijke cellen en weefselpreparaten.

Het Europese ruimtevaartagentschap ESA keurde in 1985 het Columbus programma goed en hiermee werd de start gegeven voor het ontwerp en de bouw van Europa's eerste ruimtelaboratorium. Al snel bleek dat de originele ontwerpen en ideeën veel te duur waren en na verschillende budgettaire herzieningen van het programma bleef enkel nog het ontwerp van de 'Attached Pressurized Module' over. Later werd dit omgedoopt tot het 'Columbus' ruimtelabo. Het ontwerp van het Europese Columbus ruimtelabo werd gebaseerd op dat van de Multi-Purpose Logistics Modules (MPLM). Deze werden gebruikt door de Verenigde Staten om het internationale ruimtestation ISS te bevoorraden met behulp van de Space Shuttles. De MPLM's werden zo ontworpen dat ze konden worden ondergebracht in het vrachtruim van het Amerikaanse ruimteveer waardoor ze op het einde van de ruimtevlucht terug naar de Aarde konden worden gebracht. De hoofdaannemer die aangesteld werd door ESA voor de bouw van de Columbus module was het Europese ruimtevaartbedrijf EADS Astrium Space Transportation. Deze monteerde het ruimtelabo in zijn faciliteiten te Bremen, Duitsland. De dikke buitenwand van het ruimtelabo die de bemanning binnenin moet beschermen tegen meteorietinslagen werd samen met het gebinte en de controlesystemen ontwikkeld door Alcatel Alenia Space (Thales Alenia Space) in Turijn, Italië die het gebinte van deze cilindervormige module al in 2000 klaar had. Hierna werd het ruimtelabo overbracht naar Bremen waar alle systemen uitvoerig werden getest alvorens de module per vliegtuig werd overgevlogen naar Florida. De uiteindelijke kostprijs van de bouw van de Columbus module bedraagt 1,4 miljard euro, inclusief de kostprijs voor het controlecentrum op Aarde.

Veel ruimte voor experimenten en onderzoek

Het Columbus ruimtelabo zelf is een zeven meter lange cilindervormige module met aan beide kanten een conisch uiteinde. In het ene uiteinde werden tal van computers gemonteerd terwijl zich in het ander uiteinde het toegangsluik bevindt dat gekoppeld werd aan de Harmony module van het ISS ruimtestation. Binnenin het Europese ruimtelabo is plaats voorzien voor tien zogenaamde International Standard Payload Racks (ISPR's). In deze ISPR's kunnen verschillende wetenschappelijke experimenten of onderdelen ondergebracht worden. Europa kwam met het Amerikaanse ruimtevaartagentschap NASA overeen dat de ESA 51% van dit ruimtelabo zelf zal gebruiken terwijl 49% van de faciliteiten van deze wetenschappelijke module gebruikt worden door de NASA. In de praktijk wil dit dus zeggen dat de ESA en NASA elk vijf ISPR's ter beschikking hebben aan boord van het ruimtelabo. Zo ontwikkelde ESA het Fluid Science Laboratory (FSL), de European Physiology Module (EPM), het BioLab, het European Stowage Rack en het European Drawer Rack (EDR). Dankzij deze apparatuur kunnen wetenschappers met het Columbus ruimtelabo onder andere onderzoek verrichten op vlak van vloeistofdynamica of biologisch onderzoek voeren naar planten, eencellige organismen, dierlijke cellen en weefselpreparaten. Het European Drawer Rack (EDR) is dan weer een rek waarin meerdere, verschillende, onderzoeksmodules geplaatst kunnen worden terwijl het European Stowage Rack (ESR) dan weer gebruikt wordt als rek met specialistische opslagruimte voor de vier andere rekken. Om medisch onderzoek te kunnen uitvoeren naar de gevolgen van gewichtloosheid op het menselijk lichaam werd aan boord van het Columbus ruimtelabo ook het Muscle Atrophy Research and Exercise System (MARES) onder gebracht. Dit 200 kilogram zware onderdeel maakt deel uit van NASA's Human Research Facility en werd ontwikkeld om de spieren van de ruimtevaarders aan boord van het ISS uitvoerig te meten en te testen. Naast de wetenschappelijke hardware die zich binnenin het Columbus ruimtelabo bevindt, is er aan de buitenkant van de module ook plaats voorzien voor vier zogenaamde 'External Payloads'. In deze External Payloads kan men voor ongeveer 230 kilogram aan kleine experimenten onderbrengen die gedurende lange tijd kunnen worden blootgesteld aan de vijandige omgeving van de ruimte.

De Duitse ruimtevaarder Hans Schlegel aan boord van het Columbus ruimtelabo in februari 2008 - Foto: NASA

Atlantis brengt Columbus in de ruimte

Het Columbus ruimtelabo werd in november 2007 van het Space Station Processing Facility verplaatst naar het lanceerplatform op het Kennedy Space Center in Florida waar het gevaarte in het vrachtruim van het ruimteveer werd geladen. Oorspronkelijk moest het ruimteveer Atlantis op 6 december 2007 gelanceerd worden maar wegens technische problemen met de External Tank van het ruimteveer werd de lancering twee maanden uitgesteld. Uiteindelijk werd de Columbus module op 7 februari 2008 probleemloos in de ruimte gebracht tijdens de STS-122 ruimtemissie. Twee dagen later, op 9 februari, koppelde het ruimteveer Atlantis zich vast aan het internationale ruimtestation ISS en nog eens twee dagen later werd het Europese ruimtelabo gekoppeld aan de Harmony koppelingsmodule van het ISS. Na de succesvolle koppeling werden tijdens ruimtewandelingen ook de externe wetenschappelijke platforms gemonteerd aan de buitenzijde van de wetenschappelijke module. Bij deze platforms hoorden ook twee Belgische experimenten die deel uitmaakten van het SOLAR platform dat onze zon nauwkeurig moest onderzoeken. De werkzaamheden door de ruimtevaarders in de Columbus module worden gecoördineerd vanuit het Columbus Control Center (Col-CC) dat gevestigd is in de stad Oberpfaffenhofen in Duitsland en dit in samenwerking met één van de User Support Operations Centers (USOC). Deze USOC's zijn gevestigd in tal van Europese landen en hebben de leiding over de verschillende wetenschappelijke experimenten die elk Europees land op dat moment aan boord heeft van het ruimtelabo.