Vaak stellen mensen zich de vraag waarom we aan ruimtevaart doen en waarom daar zo veel geld in geïnvesteerd wordt? Vandaag de dag worden we in ons dagelijks leven steeds meer geconfronteerd met spitstechnologie en innovatieve uitvindingen. Tal van nieuwe technologieën, medische hoogstandjes en innovaties kennen hun oorsprong uit de ruimtevaart en hebben een onmisbare plaats ingenomen in onze eigen leefwereld en bijhorende maatschappij. Leer aan de hand van dit uitgebreid artikel welke belangrijk rol ruimtevaart speelt in het dagelijkse leven van iedereen.
Zo vinden we het vandaag de dag heel normaal dat onze auto zegt welke route we moeten nemen, we elk orgaan in ons lichaam zeer gedetailleerd kunnen zien op een scan of dat we op een matras slapen die zich vormt naar de contouren van ons lichaam. Helaas wordt er zelden vermeld dat al deze technologieën hun oorsprong hebben in de ruimtevaart en dat deze wereldwijd voor vele duizenden jobs zorgen in verschillende sectoren. Het proces waarbij nieuwe technologie uit de ruimtevaart zijn weg vindt naar ons dagelijks leven noemen we een ‘spin-off’. Geschat wordt dat de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA alleen al de afgelopen vijftig jaar meer dan 1 650 spin-offs ontwikkelde die vandaag de dag toegepast worden in de informatica, landbouw, geneeskunde, transportsector, industrie en pharmaceutica. In dit artikel wordt een overzicht gegeven van enkele van de vele technologieën en innovaties die de ruimtevaart ons de agelopen vijftig jaar gebracht heeft. Zonder er bij stil te staan, worden veel van deze voorbeelden ongetwijfeld door u en vele anderen in ons dagelijks leven gebruikt.
Satellietcommunicatie
De meest succesvolle technologie uit de ruimtevaart die we vandaag de dag allemaal gebruiken is de satellietcommunicatie. De afgelopen decennia werden er honderden communicatiesatellieten tot in een geostationaire baan om de Aarde gebracht op een hoogte van ongeveer 36 000 kilometer boven de evenaar. Vanuit deze baan lijkt het alsof de satelliet ‘stil hangt’ maar in realiteit heeft deze dezelfde snelheid als de rotatiesnelheid van de Aarde. Geostationaire communicatiesatellieten worden door zeer veel landen en bedrijven voor tal van doeleinden gebruikt en kunnen opgedeeld worden in telecommunicatiesatellieten en de zogenaamde ‘direct broadcasting satellites’ of directe omroepsatellieten. Terwijl de telecommunicatiesatellieten voor verbindingen zorgen tussen opnamestudio’s of mobiele televisieploegen en ontvangststations zorgen de directe omroepsatellieten dan weer voor Direct To Home verbindingen. Hierbij wordt het signaal van de satelliet rechtstreeks door de consument, door middel van een kleine schotelantenne, opgepikt waarna men de televisiebeelden kan bekijken in de huiskamer. De geschiedenis van de satellietcommunicatie gaat terug tot in 1962 toen de Verenigde Staten de Telstar 1 satelliet in de ruimte brachten. Deze kleine bolvormige kunstmaan zorgde ondermeer voor het eerste telefoongesprek over een afstand van 640 kilometer en liet mensen in Engeland en Frankrijk een televisie-uitzending zien waarbij men een vlag zag wapperen die zich in New England in de Verenigde Staten bevond. Andere doeleinden van satellietcommunicatie zijn mobiele telefonie en het doorsturen van grote hoeveelheden data. Waar ook ter wereld kan men dankzij communicatiesatellieten iedereen bereiken met behulp van mobiele telefoons en kan men dankzij draagbare computers grote hoeveelheden data doorsturen van de ene locatie naar de andere. Door de vele eigenschappen en mogelijkheden die communicatiesatellieten hebben, werden er de afgelopen vijftig jaar ook honderden bedrijven opgericht gespecialiseerd in satellietcommunicatie die wereldwijd aan duizenden mensen werk bieden.
Medische sector
Tijdens het Amerikaanse Mercury ruimteprogramma zaten ingenieurs en artsen met de vraag hoe ze de eerste Amerikaanse astronauten vanaf Aarde in de gaten konden houden op vlak van bloeddruk en hartslag. NASA ontwikkelde hiervoor samen met het bedrijf Mennen Medical een systeem dat alle vitale functies van de astronaut op een eenvoudige wijze kon meten en doorsturen. In de jaren die hierop volgden, bracht Mennen Medical deze nieuwe apparatuur op de markt wat leidde tot een ware technologische revolutie binnen de medische sector. Vandaag de dag bevinden bloeddrukmeters, hartmonitoren en elektroden zich in elk hospitaal of dokterspraktijk. Ook voor mensen die lijden aan een chronische ziekte bracht ruimtevaarttechnologie verandering in hun leven. Zo ontwikkelde een groep aan de John Hopkins University een implantaat dat automatisch medicijnen toedient op basis van gegevens afkomstig van ingebouwde sensoren in het menselijk lichaam. Dit zogenaamde PIMS-systeem (Programmable Implantable Medication System) gebruikt een minipomp die NASA in 1975 ontwikkelde voor het biologische laboratorium aan boord van de Viking Marslander. Maar de belangrijkste bijdrage van ruimtevaarttechnologie in de medische sector is ongetwijfeld de evolutie in de digitale beeldbewerking. MRI en CT-scans maken vandaag de dag deel uit van elk groot hospitaal en zorgen ervoor dat niets in ons lichaam onopgemerkt kan blijven. Om beelden van deze scans fatsoenlijk op een scherm te laten verschijnen moet echter extreem veel data verwerkt worden. De technologie achter deze databewerking is afkomstig van de ruimtevaart en werd oorspronkelijk als software ontwikkeld onder leiding van Dr. Robert Nathan van het NASA Jet Propulsion Laboratory. Door software te ontwikkelen voor digitale beeldbewerking zette men een analoog signaal om in een digitaal waarna de computer vervolgens alle onbruikbaarheden uitfiltert. Dankzij deze software kreeg men ondermeer scherpere beelden te zien van het Maanoppervlak en kon men steeds meer gedetailleerde ruimtefoto’s verwerken wat leidde tot nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen. Door het grote succes van deze vooruitgang in de digitale beeldbewerking namen medische technologiebedrijven deze technologie uiteindelijk over wat leidde tot de zeer gedetailleerde MRI of CT-scans die dokters nu dagelijks gebruiken.
Tefal
Eén van de meest onmisbare hulpmiddelen in elke keuken is wellicht de alom gekende ‘tefal-pan’. Het materiaal ‘tefal’, wat een combinatie is van de materialen teflon en aluminium, werd oorspronkelijk in de ruimtevaart gebruikt om satellieten te beschermen tegen inslagen van ondermeer micrometeorieten aangezien het materiaal bestaat uit een materie waar externe voorwerpen makkelijk over glijden. Later ondervond men dat het materiaal tefal ook kon gebruikt worden als anti-aanbaklaag voor keukenpannen. Uiteindelijk was het de Franse ingenieur Marc Grégoire die deze eigenschap wist te commercialiseren met de merknaam ‘Tefal’. Vandaag de dag wordt dit materiaal ook nog in de elektronica, luchtvaart, auto-industrie, geneeskunde en bouwsector gebruikt.
Satellietnavigatie
Satellietnavigatie is momenteel één van de meest gebruikte ruimtevaarttechnologieën en zorgt over de hele wereld voor vele duizenden jobs. Tot na de Tweede Wereldoorlog was men voor plaatsbepaling op de oceanen nog steeds aangewezen op astronomische navigatie. In 1960 startte de Verenigde Staten hun eerste satellietnavigatieproject onder de naam ‘Transit’ dat gebruik maakte van het dopplereffect om de positie te bepalen. Dit jonge navigatiesysteem bestond uit vijf satellieten die een wereldwijde dekking konden aanbieden. Het nadeel van dit systeem was echter dat men de positie slechts eens in de paar uur kon bepalen. Vanaf 1978 begon het Amerikaanse ministerie van defensie met het lanceren van militaire ‘Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System’ satellieten. Dit systeem kreeg al gauw de naam ‘GPS’ en werd voor het Amerikaanse leger een onmisbaar werktuig. Ondanks het feit dat dit systeem oorspronkelijk ontwikkeld werd voor militair gebruik werd een deel van het systeem ook opengesteld voor civiel gebruik. De vele mogelijkheden van het globale navigatiesysteem werden algauw opgemerkt door sectoren als de auto- en vliegtuigindustrie waardoor het systeem en de vele toepassingen vandaag de dag niet meer weg te denken zijn uit onze maatschappij. Ook andere ruimtevaartnaties en wereldmachten als Rusland, Europa, China en Japan zijn al vele jaren druk in de weer om eveneens een eigen netwerk uit te bouwen van navigatiesatellieten.
Zonnepanelen
Toen de ruimtevaart begin de jaren ’60 op zoek ging naar nieuwe middelen om satellieten en ruimtetuigen te voorzien van energie kwam men algauw bij de Zon terecht. Toch werd het principe achter het zonnepaneel (fotovoltaïsch effect) al in 1839 ontrafeld door de Franse wetenschapper Alexandre-Edmond Becquerel toen hij ontdekte dat halfgeleidende materialen opgenomen licht in elektriciteit konden omzetten. Op 17 maart 1958 werd de Amerikaanse Vanguard satelliet gelanceerd die als eerste kunstmaan uitgerust werd met zonnepanelen. Sindsdien zijn zonnepanelen wellicht één van de belangrijkste onderdelen geworden uit de ruimtevaart. Een groot pluspunt van zonnepanelen is dat zonne-energie onmiddellijk kan omgezet worden in elektriciteit en hierbij geen vervuiling ontstaat zoals bij een klassieke elektriciteitscentrale. De vele voordelen van deze technologie zorgden ervoor dat zonnepanelen algauw hun weg vonden naar de gewone consument. Zo werden een groot deel van alle rekenmachines op school uitgerust met een klein zonnepaneel. Daarnaast kregen zonnepanelen ook een enorme ecologische rol doordat steeds meer huizen en andere gebouwen in Westerse landen uitgerust worden met zonnepanelen om zelf elektriciteit op te wekken.
Reddingsdeken
Reddingsdekens zijn een onmisbaar hulpmiddel geworden bij reddingswerkers en hebben de afgelopen jaren wereldwijd al vele mensenlevens gered. Ze behoren vandaag de dag tot de standaard EHBO-uitrusting en worden gebruikt wanneer de lichaamstemperatuur op peil moet gehouden worden wanneer een bruuske afkoeling dreigt. De basis van elk reddingsdeken is Mylar-folie. Deze gemetalliseerde, weerspiegelende en isolerende plasticfolie heeft een zilveren en gouden kant en werd voor het eerst tijdens het Amerikaanse Apollo-Maanprogramma gebruikt om ondermeer de bemande ruimtecapsule te beschermen tegen hitte. Vandaag de dag wordt deze folie nog steeds in de ruimtevaart alsook in de elektronica bij ondermeer condensatoren, transformators en microfoons veelvoudig gebruikt. Zo gebruikt men aan de buitenkant van communicatie- of navigatiesatellieten de goudkleurige Mylar-folie zodat deze de zonnestralen kan weerkaatsen en de gevoelige apparatuur niet oververhit geraakt.
Brandweeruitrusting
Vandaag de dag lijkt het voor iedereen normaal als brandweermannen mensen kunnen redden uit een brandend huis of autowrak. Toch staat niemand er bij stil dat een deel van hun beschermende brandweeruitrusting afkomstig is van de ruimtevaart. Zo was de brandweer van New York ’s werelds eerste brandweerkorps dat beschikte over een mobiel ademluchtsysteem. Dit systeem werd oorspronkelijk ontwikkeld voor de astronauten tijdens het Apollo Maanprogramma en bestaat uit een draagframe, ademluchtfles, beschermingsmasker en waarschuwingssysteem. Een ander onmisbaar onderdeel van een brandweeruitrusting is de brandweerhelm. Deze helmen beschikken over een vizier met daarop een goudlaag dat 95% van de infraroodstraling kan weerkaatsen en tegenhouden. Daarnaast is het vizier ook voldoende transparant zodat men er kan door kijken. Het geheim achter deze technologie zit hem in de techniek om in het luchtledige metaal aan te brengen op een voorwerp zodat het oppervlak van dit voorwerp nieuwe eigenschappen krijgt op vlak van corrosie, slijtage en infraroodgolven. Deze technologie werd in de ruimtevaart ondermeer toegepast bij de ontwikkeling van de Infrared Space Observatory waarvan de bovenlaag van de ruimtetelescoop bedekt was met een goudlaag van 24 karaat. Zowel de brandweerhelm alsook het ademluchtsysteem behoren vandaag de dag tot de standaard uitrusting van elke brandweerman.
Schokdempende schoenen
Mensen die een zwaar fysiek beroep uitoefenen, gebruiken misschien wel ruimtevaarttechnologie zonder dit te beseffen. Zo bestaan er vandaag de dag schoenen die uitgerust zijn met schokdempende technologie die in de hiel van de schoenen werd aangebracht. Deze technologie is afkomstig van de ruimtevaart en zorgt ervoor dat de schok niet enkel opgevangen wordt door de enkels, gewrichten en wervelkolom. Dankzij deze technologie vermijdt men aandoeningen zoals rugpijn, tendinitis, zware benen, spierpijnen en gewrichtspijnen.
Traagschuim
Traagschuim, dat ook wel visco-elastisch schuim of NASA-schuim wordt genoemd, is een materiaal dat, wanneer het wordt ingedrukt, langzaam (ongeveer 0,5 tot 5 seconden) in zijn oorspronkelijke vorm terugkeert. Het materiaal wordt ook zachter door lichaamswarmte. Het Amerikaanse ruimtevaartagentschap NASA ontwikkelde traagschuim om tijdens de lancering van een Space Shuttle de enorme versnellingskrachten (g-krachten) op te vangen door de krachten beter over het lichaam te verdelen. Uiteindelijk werd dit materiaal niet door NASA gebruikt maar vond het algauw zijn weg naar ondermeer de medische sector doordat matrassen gemaakt van traagschuim doorligwonden konden voorkomen. Traagschuim, dat bestaat uit een schuim van polyurethaan, veroverde ondertussen ook al de commerciële wereld nadat de Zweedse matrassen- en kussenfabrikant 'Tempur-pedic' dit materiaal productierijp kon maken en ging commercialiseren onder de fabrieksnaam ‘Tempur’.
Weer en klimaat
We zijn het zo gewoon om elke dag de laatste weersvoorspellingen te horen via de radio of televisie dat we er nauwelijks bij stilstaan hoe men deze voorspellingen kan maken. De gegevens die men nodig heeft om weersvoorspellingen te maken, zijn vaak allemaal afkomstig van satellieten uitgerust met specifieke instrumenten bestemd voor meteorologische en klimatologische doeleinden. Dankzij weersatellieten kan de mens vandaag de dag extreme weerfenomenen als orkanen, onweersbuien en sneeuwstormen voorspellen en op de voet volgen waardoor jaarlijks wereldwijd duizenden mensenlevens rechtstreeks en onrechtstreeks gered worden. Maar ook als het buiten zonnig en warm is, zijn weersatellieten nog steeds zeer nuttig aangezien zij ons meer kunnen vertellen over de schadelijke effecten van UV-straling en de ozon-laag rondom de Aarde. Naast het weer kunnen satellieten in een baan om de Aarde ons ook veel meer vertellen over ons klimaat en de gevolgen van klimaatsveranderingen op onze planeet en onze samenleving. Zo is ‘remote sensing’ een begrip dat alom gebruikt wordt in de ruimtevaart en vooral toegepast wordt voor aardobservatie. Dankzij remote sensing technologieën kunnen wetenschappers meer leren over ondermeer het aardoppervlak, de atmosfeer, de oceanen en de vegetatie op onze planeet door middel van zeer specifieke instrumenten die zich aan boord van deze satellieten bevinden.
