Ook als je als astronaut in de ruimte bent, wil je wel eens verse koffie kunnen drinken. De speciaal ontwikkelde ISSpresso-machine maakt dat mogelijk, alleen zit de koffie nog wel in een zakje. Maar een beker ligt in het verschiet.
Bron: Argotec/Lavazza
Het is de afgelopen decennia afzien geweest voor aan koffie verslaafde astronauten in het internationale ruimtestation ISS. De gewichtsloze situatie maakte koffiezetten onmogelijk en normaal drinken uit een kopje was er ook al niet bij. Tijdens hun vaak maandenlange verblijf dienden astronauten daarom genoegen te nemen met instantkoffie, die ze met een rietje uit een zak slurpten.
Vloeistoffen gedragen zich in de ruimte nu eenmaal heel anders dan op aarde. Koffie zou, als het niet in een hermetisch afgesloten verpakking zat, als hete, zwarte bollen rondzweven in de ISS. In een normaal koffiekopje blijft de koffie ‘vastplakken’ en je zou het moeten schudden in de hoop dat een bolletje loslaat en richting je mond zweeft. Een zakje met een rietje was kortom de enige mogelijkheid vloeistoffen binnen te krijgen.
Spacebeker
Maar Mark Weislogel, hoogleraar aan de Amerikaanse Portland State University en oud-ingenieur van ruimtevaartorganisatie Nasa, legde zich niet neer bij dit gegeven. Samen met een ISS-astronaut en enkele wiskundigen ontwierp hij de spacebeker. De vorm van de beker is volledig afgestemd op het gedrag van vloeistof in gewichtloze toestand.
Het geheim van deze beker schuilt in de spits toelopende voorzijde, waar zich, volgens de natuurwetten in de ruimte, de vloeistof ophoopt (de zogenoemde capillaire stroming), wat het mogelijk maakt de koffie zonder rietje te drinken. Een eenvoudig ogend ontwerp dat jaren onderzoek vergde. Er staan nu zes 3D-geprinte exemplaren klaar voor gebruik.
Het vreemde gedrag van vloeistoffen in de ruimte maakte ook van het onderzoek naar een in de ruimte te gebruiken koffiezetapparaat een grote uitdaging. Een ingenieursbureau dat gespecialiseerd is in ruimtevaartsystemen en ruimtevoedingsmiddelen, en het bekende Italiaanse koffiemerk Lavazza waren er na achttien maanden uit en het resultaat kreeg de naam ISSpresso.
Magnetron
Het apparaat, dat gebruikmaakt van dezelfde koffiecups als de apparaten op aarde, lijkt wel wat op een logge magnetron. Een zuiger pompt het water voor de koffie uit een zak door een verhittingsbuis waarna het via het cupje in een tweede zakje met ingebouwd rietje wordt geperst, waaruit het gedronken kan worden. Om de koffie-ervaring compleet te maken wordt nog onderzocht hoe het aroma van de echte Italiaanse koffie vrij te laten komen uit het zakje. Het apparaat is nog niet geschikt voor gebruik met de nieuwe ruimtebekers. Het hele drie minuten durende brouwproces kan worden gevolgd door de transparante deur van het apparaat. De ISSpresso bedient niet alleen koffieleuten, want met hetzelfde gemak maak je er thee of bouillon mee. Het apparaat rehydrateert ook het gevriesdroogde ruimtevoedsel.
De ISSpresso weegt al met al 25 kilo en dat komt vooral doordat het de enorme druk in de ruimte aan moet kunnen. De stoompijp bijvoorbeeld, die in espressoapparaten op aarde van plastic is omdat die slechts negen bar aan hoeft te kunnen, is in de ISSpresso van staal en teflon en bestand tegen een druk van vierhonderd bar.
De spacebeker en de ISSpresso klinken als nogal decadente uitvindingen om een klein groepje cafeïneverslaafde mensen op hun wenken te bedienen, in werkelijkheid hebben ze grote betekenis op andere gebieden. Zo leren ze onderzoekers door het gedrag van vloeistof in een koffiecup betere systemen te bouwen voor zuurstofopslag, airconditioning en de wc’s in de ISS. En op aarde dragen ze volgens de Nasa bij aan bijvoorbeeld de verdere verbetering van methodes om vloeistoffen op te slaan in draagbare medisch-diagnostische apparaten, waarmee in afgelegen gebieden snelle bloedtests kunnen worden gedaan.
Maar de ruimtevaartorganisatie benadrukt dat ook een bijdrage aan het comfort voor de astronauten een belangrijke factor is geweest bij de ontwikkeling van de beker en de koffiemachine. Werken in de ISS betekent werken onder extreme omstandigheden in een vrij klinische omgeving en het is heel belangrijk dat de astronauten zich er zo veel mogelijk thuis voelen tijdens hun verblijf. Een bakkie troost doet niet alleen op aarde wonderen, maar ook vierhonderd kilometer erboven.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: