-A A +A

Een bank vooruit voor de wetenschap

Mol, 23 oktober 2008. Mei volgend jaar zal de Belgische ESA astronaut Frank De Winne zijn tweede ruimtereis maken. Hij zal zes maanden verblijven in het Internationale Ruimtestation (ISS) en er een aantal industriële en educatieve experimenten uitvoeren. Door de ESA (European Space Agency) werd een prijsvraag uitgeschreven naar de middelbare scholen om relevante projecten in te dienen. Hangar Flying ging vorige maand een van de winnende opstellingen bekijken.

In de secundaire school Rozenberg te Mol staat dit schooljaar alles in het teken van de ruimtevaart. De school was een van de Belgische laureaten van de “Take your classroom into space”-ruimtevaartwedstrijd. We spraken er met de drijvende krachten achter de winnende inzending: Jef Luyten, Jef Van Eynde, Hilde Swinnen en Alde Bosmans, vier leerkrachten wetenschappen van Rozenberg SO.

“We doen in Rozenberg wel vaker mee aan wedstrijden met wetenschappelijke projecten”, vertelt Jef Van Eynde ons. “Toen we hoorden dat de ESA een grootschalige wedstrijd uitschreef, klonk dit ons als muziek in de oren.”

Toch was het team van Rozenberg SO de prijsvraag voor; er werd in de school al langer nagedacht over gewichtloosheid. Meer dan een jaar geleden, tijdens een gebruikelijk contactmoment vroegen de leerkrachten wetenschappen zich af hoe een bepaald verschijnsel zich zou gedragen in een buitenaardse omgeving, i.e. wanneer de zwaartekracht zou wegvallen. Het probleem werd ook voorgelegd aan de leerlingen wetenschappen van het laatste jaar. “We hebben zo enkele proefjes uitgedacht die interessant zouden zijn in een gewichtloze omgeving; deze konden we dan samen met onze zesdejaars Techniek-Wetenschappen in het kader van hun geïntegreerde proef uitvoeren”, gaat Jef verder. Wisten ze toen veel dat één van deze experimenten zo’n troefkaart zou worden…

En dan breekt voor ons het moment suprême aan: de proefopstellingen worden bovengehaald en we wanen ons opnieuw in de lessen fysica.

Jef Luyten demonstreert ons de winnende proefopstelling die samen met de leerlingen Techniek-Wetenschappen uitgedacht werd. De twee glazen platen zijn met een wig van +/- 2 mm gescheiden; het water stijgt het hoogst daar waar de opening het fijnst is.

And the winner is…
Het experiment waarmee Rozenberg in de prijzen viel, heeft betrekking op capillariteit. Dit is een natuurkundig verschijnsel waarbij een vloeistof in zeer fijne buisjes (capillairen, of haarvaten), afhankelijk van de doorsnede van het vat, hoger zal stijgen dan het omringende vloeistofniveau. Althans op aarde – daar zijn we tenminste zeker van –  want capillariteit is afhankelijk van drie krachten, namelijk cohesie, adhesie én zwaartekracht. Hoe hetzelfde verschijnsel zich gedraagt in een gewichtloze omgeving, daar hebben ze te Rozenberg het raden naar. “We vragen ons af wat er zou gebeuren indien de zwaartekracht wegvalt; we hebben het eens “gegoogled”, maar een sluitend antwoord is er niet. We hebben natuurlijk wel ieder onze theorie…”

Jef hoopt dat wij misschien uitsluitsel kunnen bieden, maar niets is minder waar, we kunnen alleen maar een vaag vermoeden uitstamelen. Maar dat is geen schande, zo blijkt…

Toen hun zoektocht op het internet weinig opgeleverd had, besloten de leerkrachten dan maar om hun vraag voor te leggen aan een echte expert ter zake, astronaut Frank De Winne. Ze kregen al snel respons; ook De Winne moest hen het antwoord schuldig blijven, maar hij het vond het een origineel, fris idee en moedigde de leerlingen en leerkrachten van Rozenberg aan om hun project(en) in te sturen voor de ruimtevaartwedstrijd die er stilletjesaan stond aan te komen.

En het resultaat is geheel volgens het boekje: een perfecte exponentiële functie. Zouden beide zijden van de opstelling vollopen in een gewichtloze toestand? En in welke tijdspanne?

Zo gezegd, zo gedaan. Rozenberg diende in het voorjaar enkele experimenten in en toen op 18 juni van dit jaar de resultaten van de wedstrijd bekend gemaakt werden op de website van de ESA, bleek dat het capillariteitproject van de Molse school de tweede prijs, met speciale vermelding, had weggekaapt. De eerste prijs ging naar het Oostendse Onze-Lieve-Vrouwecollege voor een proef waarbij de massa in de ruimte gemeten kan worden door middel van een harmonische trilling.

Het experiment met de capillariteit voldoet aan alle vooropgestelde eisen van de ESA. Het is relevant voor de gewichtloosheid en kadert binnen het leerplan van het secundaire onderwijs. En, niet te vergeten, grappen de leerkrachten: “De proef is makkelijk uitvoerbaar en de opstelling zelf is vrij klein en licht, wat goed is, want onze “bagage” is immers beperkt tot 2 kg.” Belangrijk is ook het interdisciplinaire karakter van het experiment: hoewel de opstelling met de glasplaten en de wig de werking van krachten uit de fysica aantoont, is het resultaat en de interpretatie van de proef misschien wel belangrijker. Capillariteit is een belangrijk gegeven in de biologie en met name de plantkunde. Indien de mens ooit een langer verblijf in de ruimte vooropstelt, is het van levensbelang te weten of er plantengroei mogelijk zou zijn in een gewichtloze omgeving.

Onderwijsproject en motivatie
De impact van het ruimtevaartproject op de school mag niet onderschat worden, zoveel is ons ondertussen duidelijk. De ruimtevaartkoorts heeft in alle jaren en richtingen toegeslagen. Elk vak spitst zich dit schooljaar in meer of mindere mate toe op de ruimtevaart. In de positieve wetenschappen is dit een voor de hand liggende keuze, maar ook in de talenvakken of de menswetenschappen kan er door middel van themalessen aandacht besteed worden aan het fenomeen van de ruimtevaart. In de lessen muziek wordt de psychedelische stroming behandeld en het onderwerp van de oerknal in de lessen godsdienst belooft nog een pittige discussie worden! Via het elektronisch leerplatform Smartschool worden er op geregelde tijdstippen powerpoint-presentaties aangeboden die de leerlingen aanzetten om na te denken over verschillende aspecten van de ruimtevaart.

Alde Bosmans en Hilde Swinnen, de leerkrachten biologie en chemie uit the winning team. Als we met de leerkrachten discussiëren over hun experimenten dan zien we al snel dat het belangrijk is om naast de fysische verschijnselen ook de consequenties te bekijken voor de andere wetenschapsgebieden. 

Dat een wedstrijd als deze – en het winnen ervan – een enorme boost kan geven aan de leerlingen van de school, daarover zijn ze het in Mol eens. De vaak schoolmoeë laatstejaars komen dit jaar goedgemutst naar de lessen en het onontkoombare pakket wetenschapsvakken is een pak verteerbaarder geworden. “We willen de jongeren motiveren om wetenschapper te worden – er is in de toekomst immers een groot tekort aan echte wetenschappers”, meent Jef Van Eynde. “Veel leerlingen kiezen voor een toegepaste opleiding zoals ingenieur of laten de wetenschappen voor wat ze zijn.” Punt is natuurlijk dat we hoe langer hoe meer genoodzaakt zijn om “knappe koppen” in te voeren uit India of Azië.

Initiatieven zoals dit project zijn natuurlijk een grote stimulans voor de leerlingen zelf, maar ook op een hoger plan wordt er hierdoor weer wat meer ruchtbaarheid gegeven aan de ruimtevaart. Die wordt immers maar al te vaak verbonden met de utopieën van de jaren ’60 en ’70 van de vorige eeuw. Ruimtevaart is (jammer genoeg) niet langer een politiek gegeven. Initiatieven zoals deze wedstrijd, waarbij een aanzienlijke laag van de bevolking wordt betrokken, herinnert de politieke wereld aan de noodzaak van sponsoring voor elementair onderzoek, ook in tijden van crisis.

Onze gesprekspartners geven maar al te graag toe dat het hele project niet alleen voor de leerlingen maar ook voor henzelf een serieuze opsteker is. Enerzijds is er de vruchtbare samenwerking met de leerlingen die ook motiverend werkt voor de leerkrachten. Leerlingen en leerkrachten halen hier in teamverband het beste uit zichzelf. Anderzijds voelen ze ook dat ze gesteund worden vanuit de industrie en de ruimtevaartorganisatie. De betrokken leerkrachten hopen stiekem dat er nog een bezoekje aan Baikonoer inzit; de “first-hand experience” die ze er zouden opdoen, zou in ieder geval een grote impact hebben op hun lessen in de toekomst.

Een van de andere proeven die Rozenberg indiende voor de wedstrijd had betrekking op de oppervlaktespanning van vloeistoffen. Jef zet zijn beste beentje voor terwijl Hilde geamuseerd toekijkt. 

Verhaert Space
Nu de winnende experimenten gekozen zijn, rest natuurlijk nog de adaptatie ervan aan de ruimtevlucht. Net zoals bij de vorige ruimtevaart van De Winne in 2002 zal het Belgische Verhaert Space uit Kruibeke een aantal van de experimenten leveren. We spreken hier dan zowel over de omzetting van de bekroonde schoolprojecten in een voor de ruimtevlucht aangepaste vorm als over een aantal industriële proeven.

De keuze voor een bedrijf als Verhaert Space is erg voor de hand liggend. Het is immers een vaste partner van de ESA die zich reeds bewezen heeft door zijn ervaring met de ruimtevaart op het gebied van techniek en veiligheid.

Naast de implementatie van beide schoolprojecten (meting van massa en capillariteit) zal Verhaert ook speciale experimentkits ontwerpen voor het secundaire onderwijs. Het zal tal van middelbare scholen in België – en niet alleen de laureaten – in staat stellen om de experimenten die De Winne doet in een gewichtloos stelsel op te volgen en als referentie-experiment na te bootsen in een aardse omgeving. Verder staat er tijdens de missie ook nog een “live event” gepland waarbij een aantal leerlingen vragen kunnen stellen aan Frank De Winne. In Mol hopen ze alvast dat de leerlingen de proeven simultaan met De Winne zullen kunnen uitvoeren.

Wie zei er ook al weer dat wetenschap niet tof is?

Tekst: Giovanni Verbeeck
Foto’s: Paul Van Caesbroeck