Wegen zonder zwaartekracht

Delftse ingenieurs hebben een ruimteweegschaal ontworpen waarmee astronauten zichzelf tijdens de vlucht, onder omstandigheden van gewichtsloosheid, kunnen wegen. Dit ter controle van hun gezondheid, die in de ruimte wordt bedreigd door bot-ontkalking, afbraak van spiermassa en veranderingen in de vochthuishouding van het lichaam. Dagelijks wegen is daarom van groot belang.

Het toestel, dat in opdracht van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA is ontwikkeld door de sectie Microtechniek van de Faculteit Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek van de TU Delft, gaat in 1992 aan boord van het Spacelab de lucht in. Het heeft een nauwkeurigheid van 50 gram op 80 kilo.

Het principe van ruimte-weging berust op de klassieke waarneming dat de 'zware massa' gelijk is aan de 'trage massa'. In plaats van de zwaartekracht kan elke willekeurige versnellende kracht als middel voor massabepaling gebruikt worden, dus ook veerkracht. Russische kosmonauten bedienen zich van een verende barkruk waar ze overheen hangen, hun Amerikaanse collega's leunen achterover in een speciale fauteuil. Beide toestellen vond de ESA te zwaar en te onnauwkeurig.

Het nieuwe ontwerp lijkt op een kleine personenweegschaal. De astronaut neemt plaats op een platform en klemt zijn voeten onder een beugel. Als het toestel niet in gebruik is, houden slappe bladveren het platform op zijn plaats. Om zich te wegen trekt de astronaut twee handgrepen naar zich toe, waardoor hij het platform ontgrendelt en er zichzelf tegelijk stevig tegenaan trekt. Dan brengt een elektromagneet met een korte puls het platform met astronaut en al uit de evenwichtsstand. Gedurende de daaropvolgende 20 seconden vibreert het platform vier tot vijf keer door de ruststand van de veren. Hoe hoger de massa, hoe trager de beweging, en hoe lager de frequentie. Met een laser en een fotodiode wordt feilloos geregistreerd, wanneer het platform de nulstand passeert, terwijl de klok van de computer tot op duizendsten van seconden nauwkeurig bijhoudt hoeveel tijd er tussen twee pulsen verloopt.

Het toestel werd horizontaal door een liggende proefpersoon getest in een schommelbak van circa vijftig kilo in de kelder van het universiteitsgebouw. De kabels waren zes verdiepingen hoger bevestigd. Bij een dergelijke lange schommel is de invloed van de zwaartekracht op de vijf millimeter uitslag van het apparaat te verwaarlozen. (Delft Integraal 90/3)