Het ISS is niet alleen het grootste internationale bouwkundige project aller tijden. Het is een laboratorium in de lucht – een werkplaats in een baan om de Aarde die wetenschappers een hele reeks van onderwerpen laat bestuderen in een heel bijzondere omgeving: een omgeving waarin alles nagenoeg gewichtloos is.

Op aarde wordt alles wat we doen in grote mate beïnvloed door de zwaartekracht. We zijn zo gewend aan de zwaartekracht dat we het als vanzelfsprekend beschouwen: het is totaal normaal dat iets valt als je het loslaat. Onze lichamen – zoals de lichamen van elk ander levend wezen op aarde – zijn geëvolueerd om de zwaartekracht te kunnen weerstaan, en om er voordeel uit te halen. We hebben sterke skeletten om ons te ondersteunen, en een krachtig hart dat bloed “bergop” pompt tegen de kracht van de zwaartekracht in.

Een kaarsvlam op aarde

Er doet zich een aantal vreemde zaken voor in een toestand van gewichtloosheid. Een goed voorbeeld om dit aan te tonen, is iets eenvoudigs als de vlam van een kaars. Op aarde rijst de vlam op in haar bekende vorm, omdat de hete gassen die ontstaan door het branden lichter zijn dan de koele lucht eromheen.

Een kaarsvlam bij gewichtloosheid

Deze koele lucht wordt naar de basis van de kaarsenlont getrokken en voert zo zuurstof aan die ervoor zorgt dat de was in de lont blijft branden. Maar in gewichtloosheid is het hete gas niet lichter dan de koude lucht: niets stijgt. Het resultaat is een klein, bijna onzichtbaar, rond vlammetje – een bijna perfecte bol. De eigenlijke verbranding vindt alleen plaats aan het oppervlak van de bol, waar brandstof van de was zich kan mengen met de zuurstof van de buitenlucht.

Door het bestuderen van de manier waarop voorwerpen branden in gewichtloosheid, kunnen wetenschappers veel leren over verbranding. Bijvoorbeeld de wijze waarop gassen samensmelten kan worden onderzocht. Deze delicate reactie is zeer moeilijk te observeren op aarde, waar gassen worden “overspoeld” door de veel grotere invloeden die de zwaartekracht veroorzaakt.

Nieuwe kennis die in de ruimte wordt opgedaan, heeft praktische toepassingen op aarde

Nieuwe kennis die in de ruimte wordt opgedaan leidt tot praktische toepassingen op aarde. Indien je precies weet hoe zaken branden, bijvoorbeeld, kun je automotoren ontwerpen die minder brandstof gebruiken en minder vervuiling teweeg brengen.

Een ander interessant onderzoeksgebied is het mengen van vloeistoffen – en opnieuw heeft dit belangrijke praktische toepassingen. Op aarde zijn vele van de metalen die we dagelijks gebruiken legeringen: dat zijn mengvormen van twee of meer metalen die in gesmolten toestand worden samengevoegd. De meeste vliegtuigen, bijvoorbeeld, zijn grotendeels gemaakt van een legering die duraluminium wordt genoemd. Die bestaat voornamelijk uit aluminium, met een beetje koper en enkele andere metalen. Op aarde beïnvloedt de zwaartekracht in grote mate de manier waarop de metalen zich vermengen. Experimenten in gewichtloosheid kunnen ons veel leren over de kenmerken van het "mengen" – en we kunnen de nieuwe informatie gebruiken om betere legeringen op aarde te maken.

Twee stalen van aluminiumlegeringen, één verhard in de ruimte en één op aarde bij dezelfde bevriezingsomstandigheden.