In de onlangs door de ministers van EZ en OCW toegelichte missie DELTA speelt SRON een belangrijke rol. Het SRON programmabureau extern onderzoek coordineert en subsidieert het grootste deel van het Nederlandse wetenschappelijke experimentenpakket op de vlucht die André Kuipers in april volgend jaar maakt naar het internationaal ruimtestation. Dat experimentenpakket bevat een vijftiental biologische, technisch natuurkundige en humaan fysiologische proeven.
Daarnaast initieerde SRON een educatief ruimte-experiment met de titel "Seeds in Space". Bij het experiment laten kinderen van basisscholen en middelbare scholen tijdens de missie gelijktijdig met André Kuipers zaadjes ontkiemen van het gewas raketsla. De kinderen hebben via in-flight calls contact met de astronaut en kunnen zo onderzoeken wat de invloed van zwaartekracht is op het kiemproces. SRON voert het project uit met subsidie van het ministerie van OCW.
Een overzicht van de wetenschappelijke experimenten op missie DELTA:
Biologische experimenten
TUBUL
Het interne skelet van plantencellen Essentieel voor het goed functioneren van cellen is de interne ondersteunende structuur, het cytoskelet. Het cytoskelet van plantencellen speelt een cruciale rol in de ruimtelijke organisatie van de cel, de celdeling, en de richting van celgroei. Het cytoskelet is opgebouwd uit verschillende eiwitten, waarvan tubuline er één is. Onder aardse omstandigheden rangschikken tubulinemoleculen in een reageerbuis zich in bepaalde parallelle structuren, maar in gewichtloosheid gebeurt dat niet. In dit experiment proberen onderzoekers van de Universiteit van Wageningen de rol van de zwaartekracht te bepalen in de organisatie en dynamica van die tubulinemoleculen in levende plantencellen. Na het groeien van de cellen onder gewichtloosheid wordt de structuur van de cellen in het ruimtestation chemisch gefixeerd. De cellen kunnen dan later, na terugkomst op Aarde, in het laboratorium van de Universiteit in Wageningen worden geanalyseerd.
KAPPA
Invloed van zwaartekracht op ontstekingsreacties Het eiwit met de naam NFkB (NFkappaB) is één van de belangrijkste moleculaire regulatoren bij ontstekings- en immuunreacties in het menselijk lichaam. Daardoor speelt het eiwit een cruciale rol bij het optreden van auto-immuunziekten, zoals astma, reuma en allergieën. Deze ziekten komen steeds vaker voor, terwijl er nauwelijks nieuwe behandelmethoden zijn ontwikkeld. Meer inzicht in de oorzaken van auto-immuunziekten is dus hard nodig. Onderzoekers van het AMC in Amsterdam zijn geïnteresseerd in de mechanismen die in de cel de activering van NFkB tot gevolg hebben. Eerdere studies gaven aan dat zwaartekracht immuunreacties in astronauten onderdrukt en dus mogelijk van invloed is op NFkB. Door in het ruimtestation cellen op verschillende manieren te stimuleren tot activering van NFkB hopen de onderzoekers daar meer inzicht in te krijgen.
ACTIN
Invloed van zwaartekracht op zoogdiercellen Gewichtloosheid is van invloed op de groei en de ontwikkeling van zoogdiercellen, dat hebben raketexperimenten uitgewezen. Die invloed wordt in de cellen waarschijnlijk uitgeoefend via het eiwit actine. Actine is een belangrijk onderdeel van het cellulair skelet doordat de moleculen zich aaneenrijgen tot microstructuren. Met dit experiment proberen onderzoekers van de Universiteit Utrecht meer opheldering te krijgen over het proces van opbouw en afbraak van die microstructuren, en de invloed van zwaartekracht daarop. Daartoe moeten de astronauten in het ruimtestation aan zoogdiercellen verschillende stoffen toedienen die op aarde de opbouw van die actine microstructuren stimuleren.
FLOW
Botontkalking in de ruimte en op aarde Botten blijven sterk door gebruik. Als botten minder belast worden, bijvoorbeeld als gevolg van ouderdom, treedt botontkalking, of osteoporose, op. Dit proces speelt zich ook af bij astronauten die tijdens een ruimtevlucht in gewichtloosheid verkeren. De oorzaak van botontkalking bij astronauten zou kunnen liggen in het feit dat het skelet in gewichtloosheid uitzonderlijk weinig belast wordt. Onderzoekers van de Vrije Universiteit in Amsterdam gaan kijken hoe dit botafbraakproces zich op celniveau afspeelt in de ruimte. Dit kan een nieuw licht werpen op osteoporose bij ouderen op aarde.
Natuurkundige en Technologische experimenten
ARGES
Energiezuinige lampen voor de toekomst Door Philips en de Technische Universiteit Eindhoven wordt gewerkt aan de verbetering van de energie-efficiëntie en het vergroten van het toepassingsgebied van zogenaamde HID-lampen (HID = High Intensity Discharge). Het gaat om een zeer energiezuinige gasontladingslamp, waarbij een stroom gevoerd wordt door een gasmengsel onder hoge druk. Op dit moment treden er in de lamp nog onbegrepen en ongewenste verschijnselen op, die een relatie hebben met de zwaartekracht. Door in gewichtloze omstandigheden de processen in de lamp te bestuderen hopen de onderzoekers de oorzaak ervan in kaart te kunnen brengen. Daarvoor is een speciaal apparaat gebouwd, waarin 20 lampen in een carrousel beurtelings langs een meetinstallatie draaien. Het apparaat blijft in het ruimtestation. De meetgegevens komen op een chip, die André Kuipers mee terug naar de aarde brengt.
HEAT
Efficiënter koelen in de ruimte Net als op aarde moet ook in de ruimte apparatuur gekoeld worden. In de ruimte gebeurt dat vaak met zogenaamde heatpipes. Dat zijn buizen die door capillaire werking koelvloeistof langs bijvoorbeeld elektronische schakelingen leiden. De koelvloeistof verdampt hierdoor en condenseert op een plek waar de warmte weer afgegeven wordt. De gecondenseerde vloeistof stroomt weer terug naar de te koelen plaats. Dutch Space werkt aan een nieuwe generatie heatpipes en is geïnteresseerd in de precieze effectiviteit daarvan in de ruimte. Volgens de verwachting heeft de gewichtloosheid invloed op die effectiviteit, maar het is nog onduidelijk hoe groot die invloed is. Dit experiment moet daar meer inzicht in geven. De resultaten maken het mogelijk in satellieten de hoeveelheid heatpipes beter af te stemmen op het gewenste koeleffect. Dat kan uiteindelijk gewicht en dus geld besparen.
SUIT
Oriënteren door een trillend vest TNO ontwikkelde een tactiel vest dat de drager ervan helpt zich ruimtelijk te oriënteren door nauwkeurig trillingen te geven op bepaalde plekken op het lichaam. Dit werkt net zo intuïtief als een tikje op je schouder. Zo kan het vest bijvoorbeeld een helikopterpiloot waarschuwen met een trilling op de schouders zodra de helikopter te hoog stijgt. Het vest zou blinden door trillingen kunnen waarschuwen voor naderende obstakels. Doordat er in de ruimte in feite geen boven of onder meer is ervaren astronauten ruimtelijke oriëntatie vaak als een probleem. Het tactiele vest van TNO zou uitkomst kunnen bieden. Het vest, dat door Dutchspace is gebouwd, is nog niet eerder in de ruimte uitgetest. Het experiment dat André Kuipers gaat doen moet aantonen dat het systeem in de ruimte zonder problemen functioneert.
MOUSE TELEMETER Monitoren van ruimtemuizen Proefdieren blijven een noodzakelijk kwaad bij wetenschappelijk onderzoek, ook in de ruimte. In gewichtloze omstandigheden is het echter moeilijk om de bewegingen van laboratoriummuizen te volgen. Het bedrijf Telemetronics Biometry B.V. ontwikkelde een methode die het mogelijk maakt door middel van kleine versnellingsmeters die bewegingen wel te volgen. Die methode moet nog wel getest worden in de ruimte. Dat gebeurt tijdens de vlucht van André Kuipers, nog niet met echte muizen, maar met een testmassa.
Fysiologische Experimenten
HEART
Meer inzicht in bloeddrukregeling Astronauten die na verblijf in de ruimte terugkeren op aarde hebben vaak klachten die ook worden gehoord bij mensen die lang door ziekte in bed hebben gelegen. Ze hebben last van duizeligheid, misselijkheid en vallen soms zelfs flauw. Hieraan liggen problemen met de bloeddrukregeling ten grondslag. Om die bloeddruk goed te regelen heeft het menselijk lichaam uitgebreide terugkoppelingsmechanismen, die onmiddellijk in werking treden zodra er een verandering optreedt. Het Academisch Medisch Centrum (AMC) in Amsterdam probeert door experimenten met astronauten meer inzicht te krijgen in dit systeem van bloeddrukregeling. De astronauten worden voor en na de vlucht onderworpen aan verschillende bloeddrukmetingen, onder andere liggend op een door het AMC ontwikkelde kieptafel. Met de resultaten proberen de onderzoekers een computermodel voor de bloeddrukregeling verder te optimaliseren. Dat model kan onder meer helpen bij het voorkomen van bloeddrukproblemen bij bedlegerige patiënten.
CIRCA
Astronaut aan de hartbewaking Bij gezonde mensen op aarde volgen bloeddruk en hartslag een 24-uurs patroon. Zo zijn bloeddruk en hartslag ‘s nachts ongeveer 20 % lager dan overdag. In gewichtloze omstandigheden zou dit patroon wel eens heel anders kunnen zijn, denken wetenschappers. Meer inzicht hierin is van belang met het oog op langdurig verblijf in de ruimte. Onderzoekers van het AMC willen deze hypothese testen door de bloeddruk en de hartslag van een astronaut in de ruimte te monitoren voor een periode van 24 uur. Tijdens deze periode moet de astronaut ook enkele tests doen, waaronder een lichamelijke inspanning op een fiets. Met speciaal daarvoor ontwikkelde apparatuur kunnen bloeddruk en hartslag continu gemeten worden.
MOP
Oorzaken van ruimteziekte Wie wel eens in een achtbaan heeft gezeten weet wat gewichtloosheid voor invloed kan hebben op het evenwichtsorgaan. Bij astronauten die net in de ruimte zijn heeft die gewichtloosheid vaak op zeeziekte lijkende verschijnselen tot gevolg. Onderzoekers van TNO proberen inzicht te krijgen in het aanpassingsproces van het evenwichtsorgaan aan veranderingen in zwaartekracht. Daarom werken zij aan een methode om op aarde die overgang naar gewichtloosheid te simuleren. In een personencentrifuge in Soesterberg kunnen proefpersonen geruime tijd 2 tot 3 keer de aardse zwaartekracht ondervinden. Proefpersonen die daarna weer uit de centrifuge stappen vertonen dezelfde symptomen als van ruimteziekte. Deze simulatie van ruimteziekte is zeer geschikt voor het doen van onderzoek naar het aanpassingsproces van het evenwichtsorgaan aan verandering in gravitatiekrachten. Daarnaast is de simulatie een goede methode voor selectie en training van kandidaat-astronauten. Bij het experiment moeten de astronauten dagelijks rapporteren in hoeverre ze last hebben van de symptomen van ruimteziekte. Ook moeten ze wat testjes doen die ze ook gedaan hebben in Soesterberg na verblijf in de centrifuge.
SAMPLE
Speuren naar bacteriën in het ISS In gewichtloosheid groeien bacteriën, waaronder ziekteverwekkers, sneller dan in aardse omstandigheden en zijn ze beter bestand tegen antibiotica. Daar komt bij dat verblijf in de ruimte niet bevorderlijk is voor de weerstand van astronauten. Het gevaar voor besmetting door ziekteverwekkers is dus een serieus probleem bij ruimtevluchten. Onderzoekers van de Universiteit Groningen willen kijken wat voor micro-organismen er aan boord van het ruimtestation voorkomen en hoe zij zich aanpassen aan de gewichtloze omstandigheden. De astronauten nemen monsters van bepaalde plaatsen in het ruimtestation en van hun eigen lichaam.
MUSCLE
Rugpijn in de ruimte Astronauten klagen in de ruimte vaak over pijn in de onderrug. Lage rugpijn is op aarde één van de belangrijkste oorzaken van arbeidsverzuim. Daarom willen onderzoekers van de Erasmus Universiteit in Rotterdam de astronauten betrekken bij hun onderzoek naar de oorzaken ervan. De astronauten hoeven daarvoor geen speciale activiteiten te verrichten, maar ze moeten wel uitgebreid rapporteren door het invullen van een vragenlijst.
OLP
Onderzoek naar de oriëntatie in gewichtloosheid De werking van ons evenwichtsorgaan en dat van onze ogen zijn sterk gekoppeld. Wanneer het hoofd beweegt, bewegen de ogen in een reflex in tegengestelde richting om ervoor te zorgen dat er een stabiel beeld op het netvlies blijft. Het assenstelsel waarin deze reflexmatige oogbewegingen plaatsvinden, valt op aarde samen met het assenstelsel waarin de vrijwillige oogbewegingen plaatsvinden. Bij het aansturen van deze bewegingen speelt de informatie van het evenwichtsorgaan, mede gestuurd door de zwaartekracht, een belangrijke rol. Het Vestibular Research Lab in Berlijn onderzoekt in samenwerking met TNO Human Factors of de afwezigheid van zwaartekracht invloed heeft op de koppeling tussen deze twee referentiekaders en daarmee op de waarneming van ruimtelijke oriëntatie. Omdat men vermoedt dat dit fenomeen een rol speelt bij het ontstaan van ruimteziekte, is dit onderzoek belangrijk voor toekomstige (langdurige) menselijke aanwezigheid in de ruimte.
Aardobservatie
LSO
Observatie van bliksems en "Sprites" Een "sprite" is een meteorologisch fenomeen dat pas in 1989 is ontdekt. Sprites zijn lichtverschijnselen boven onweersbuien en duren maar een paar milliseconden. Het vermoeden is dat het hier een vorm van elektrische ontlading van de wolk betreft. Het Franse instituut CEA (Commissariat a lEnergie Atomique) doet waarnemingen van deze "sprites" en onderzoekt hoe frequent ze voorkomen en wat de rol van het fenomeen is bij onweer. Hoewel onweer geen nieuw verschijnsel is, wordt de precieze werking ervan nog steeds niet exact begrepen en blijft het voorspellen ervan moeilijk. Omdat "sprites" vanaf de grond niet te zien zijn, is het ruimtestation in zijn relatief lage baan een zeer geschikt platform voor deze waarnemingen.