Tijdens de eerste ontwerpen van de Amerikaanse Space Shuttle begin de jaren 70 bleek al gauw duidelijk dat het vrachtruim van dit ruimteveer zou kunnen gebruikt worden voor talloze wetenschappelijke doeleinden en om deze zoveel mogelijk te combineren droomden wetenschappers ervan een module te ontwerpen die de functie had van een laboratorium en apart kon geïnstalleerd worden in het laadruim van het Amerikaanse ruimteveer.
Europa was een grote voorstander van dit "ruimte laboratorium" en kreeg de toestemming, weliswaar met tegenzin, van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA om dit in Europa te ontwikkelen en te bouwen. In 1972 maakten de Europese ministers een bedrag vrij van 7,5 miljoen dollar voor de ontwikkeling van dit project dat nu officieel de naam Spacelab had gekregen. Het Spacelab project werd één van de grootste successen van het Amerikaanse ruimteveer programma en werd tijdens 25 Space Shuttle vluchten gebruikt tussen 1983 en 2000.
Ontwerp van het Spacelab laboratorium - Foto: NASA.
Het ontwerp van dit "laboratorium" verliep alles behalve makkelijk doordat verschillende instellingen en landen, die deel namen aan dit project, elk hun eisen stelden en dit vrijwel onmogelijk te realiseren werd. Om dit probleem op te lossen besliste men het Spacelab laboratorium te splitsen in twee basis componenten waarvan één zou dienst doen als een module en de andere zou bestaan uit een platform. Beide onderdelen zouden gebouwd worden op een modulaire structuur zodat men deze kon aanpassen en op deze manier verschillende configuraties mogelijk werden. Het belangrijkste onderdeel van de Spacelab zou de "module" worden waarin zich een atmosferische druk zou in bevinden en waarin astronauten zouden kunnen werken als in een gewoon laboratorium op aarde maar dan wel zonder zwaartekracht natuurlijk. Door de kunstmatige atmosfeer in dit compartiment zouden wetenschappers experimenten kunnen uitvoeren in een baan om de aarde die aardse omgevingsfactoren nodig hebben en dit zou de wetenschappelijke doeleinden van Spacelab alleen maar vergroten. Het tweede onderdeel van Spacelab zou het platform worden, of ook wel "pallet" genoemd, en deze constructie zou zich in het open gedeelte van het vrachtruim van de Space Shuttle bevinden en hierop zouden enkel experimenten geplaatst worden die niet afhankelijk zijn van luchtdruk of enige vorm van atmosfeer.
Illustratie van het ruimteveer met in zijn vrachtruim de Spacelab module - Foto: NASA.
Zowel de "module" als het "pallet" van de Spacelab zou zo worden ontworpen dat men deze zou kunnen uitbreiden naar gelang het doel van de missie. De module, waarin zich de bemanning in bevindt, werd gemaakt uit een cilinder vormige buis die een lengte had van 2,7 meter en een middellijn van 4 meter. Dit eigenlijke labo van het Spacelab kon uitgebreid worden met maximaal drie identiek dezelfde cylinders zodat men één groot labo kreeg en aan beide uiteinden werden twee afgeknotte kegels geplaatst waarvan één voorzien was van een toegangsluik. Dit toegangsluik zou verbonden worden met een dunne arm die zou leiden naar de luchtsluis van het ruimteveer. Voor het platform, of "pallet" werd hetzelfde principe bedacht en deze bestond dus ook uit verschillende, identiek dezelfde, structuren die voorzien werden van grote openingen waarin dan de bekabeling of buizen werd in geplaatst die de experimenten nodig hadden.
De Spacelab labo module in een baan om de Aarde - Foto: NASA.
In de "module" van het Spacelab had men de mogelijk om verschillende "racks" te monteren waarin zich de talloze wetenschappelijke experimenten in bevonden en deze werden gemaakt in verschillende afmetingen en konden door middel van een modulair systeem gemonteerd worden. De elektriciteit die het Spacelab nodig had voor zijn werking en experimenten werd geleverd door de zonnepanelen en brandstof cellen van het ruimteveer en de verlichting in het labo werd voorzien van 6 fluorescentielampen van elk 20 Watt. In het labo werd de temperatuur constant tussen de 18 en 25° Celsius gehouden en werd alle kooldioxide die de bemanning uitademde opgevangen in filters net als in het ruimteveer. Om het werkcomfort van de astronauten aan boord van het Spacelab nog te verbeteren werd de luchtvochtigheid niet hoger dan 70% gebracht en heerste er een luchtdruk in de module die overeen komt met die op zeeniveau op aarde.
De Nederlandse astronaut Wubbo Ockels aan boord van de Spacelab module in 1985 - Foto: NASA.
In 1980 werd het eerste testmodel van het Spacelab geleverd aan de NASA en een eerste onderdeel ervan, een testmodel van het "pallet", ging voor het eerst de ruimte in tijdens de tweede Space Shuttle missie in 1981. Europa had zijn eerste Spacelab laboratorium geschonken aan de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA in ruil voor vluchten met de Space Shuttle en enkele zitjes ervan moesten vrij gehouden worden voor Europese ruimtevaarders. Op 28 november 1983 was het dan eindelijk zover, de eerste Spacelab module werd gelanceerd van op het Kennedy Space Center door het ruimteveer Columbia. Meteen toen de Columbia zich in een baan om de aarde bevond gingen de astronauten aan het werk in het Spacelab waarvan de missie volledig in het teken stond in het onderzoek naar ruimteziekte. De astronauten kregen de opdracht 70 experimenten uit te voeren en alle onderzoeken en experimenten werden tijdens deze negen dagen durende missie succesvol afgerond. De hele Spacelab-1 ruimtemissie bleek één groot succes te zijn en dit was ondermeer te danken aan een experiment waarbij een neiuw soort metaallegering werd tot stand gebracht die op aarde onmogelijk te maken was en zeer goede weerstandseigenschappen had. In april 1985 werd opnieuw een Space Shuttle gelanceerd met het Europese Spacelab laboratorium aan boord en twee maand later, in juli 1985, werd voor het eerst een ruimteveer gelanceerd die enkel het "pallet" aan boord had van het vrachtruim. Na het succes van de eerste twee Europese Spacelab modules werd aan de Europese ingenieurs en ontwikkelaars van het project gevraagd opnieuw een Spacelab te bouwen dat dit maal zou gekocht worden door de NASA en deze voor eigen experimenten en onderzoek zou gaan gebruiken. Net als bij het Europese Spacelab (LM1) zou de Amerikaanse versie over dezelfde eigenschappen beschikken en zou men deze ook in verschillende configuraties kunnen installeren in het vrachtruim van het ruimteveer.
De Spacelab labo module wordt gemonteerd in het vrachtruim van het ruimteveer - Foto: NASA.
De astronauten die deel uit maakten van de Spacelab missies bestonden meestal uit een gezagvoerder, een piloot en verschillende "payload" en "missions specialists". De "payload spacialists" waren meestal wetenschappers uit diverse landen die geen carriere als astronaut hadden maar na hun ruimtereis gewoon terug aan het werk gingen als onderzoeker of ingenieur in hun specifieke vak. "Mission Specialists" hadden zowel de functie van astronaut als ook van wetenschapper en konden verschillende ruimtevluchten maken doordat zij meestal officieel in dienst werkten voor een ruimtevaartorganisatie. Tijdens alle Spacelab ruimtevluchten werden de crews aan boord van het ruimteveer in twee gesplitst (meestal een rood en blauw team) en moest elk team schiften werken, aan boord van het laboratorium, van 12 uur lang om op deze manier geen enkele minuut verloren te laten gaan. De wetenschappers die verschillende experimenten uitvoerden in een baan om de aarde stonden continu in verbinding met ingenieurs en wetenschappers op aarde die zich in het Payload Operations Control Center bevonden en deze missies werden geleidt van uit het Mission Operation Laboratory dat zich bevind in het marschall Space Flight Center van de NASA. Wanneer het ruimteveer terugkeerde naar de aarde zat de taak van de astronauten er nog niet op want zij moesten samen met de wetenschappers op aarde de experimenten en data aan boord van het Spacelab evalueren en verwerken.
De Spacelab laboratorium module in het vrachtruim van het ruimteveer - Foto: NASA.
Wanneer een Spacelab "module" of "pallet" niet deel uitmaakte van een ruimtemissie bevond deze zich meestal op het Kennedy Space Center in de "Operations & Checking Building" waar het talloze testen en controles onderging eer deze gemonteerd werd in het vrachtruim van het ruimteveer. Na het configureren en testen van de modules of structuren werd het hele gevaarte horizontaal getransporteerd naar de "Orbiter Processing Facility" waarin zich ook het ruimteveer bevond en het Spacelab labo kon gemonteerd worden in het vrachtruim van de Space Shuttle. Na deze montage en nieuwe controles werd het ruimteveer dan uiteindelijk naar de Vehivcle Assembly Building getransporteerd waar hij gemonteerd werd aan de twee Solid Rocket Boosters en de External Tank.
De twee Spacelab Pallets in het vrachtruim van het ruimteveer tijdens de STS-45 ruimtemissie
- Foto: NASA.
Op 24 maart 1992 werd van op Cape Canaveral het ruimteveer Atlantis gelanceerd met aan boord twee Spacelab Pallets die deel zouden uitmaken van de Atlas 1 missie. Atlas stond voor “Atmospheric Laboratory for Applications and Science” en in de crew van deze ruimtemissie bevond zich ook één Beld, Dirk Frimout. De twee Spacelab Pallets, die in het vrachtruim van het ruimteveer gemonteerd werden, beschikten over 12 experimenten die zonnestralingen en atmosferische samenstellingen bestudeerden. Deze experimenten en instrumenten waren afkomstig uit Amerika, Frankrijk, België, Duitsland en Zwitserland en de ruimtemissie duurde 8 dagen en 22 uur. De meeste Spacelab missies stonden in het teken van het menselijk lichaam en microzwaartekracht, zo werden in totaal 12 Space Shuttles gelanceerd met Spacelab onderdelen aan boord die in het teken stonden “Life Sciences Research”. Naast deze twee belangrijke onderzoeksgebieden werd met de Spacelab onderdelen ook intensief onderzoek verricht naar onze zon en astronomie, zo werd tijdens 5 Spacelab missies ons universum nauwkeurig bestudeert door middel van instrumenten die gemonteerd werden op de Spacelab Pallets. In totaal werden 25 Space Shuttles gelanceerd met Spacelab onderdelen in het vrachtruim en deze 25 vluchten hebben een enorme bijdrage geleverd aan de wetenschap door het menselijk lichaam uitvoerig te bestuderen in een gewichtloze toestand of door studie van materialen en stoffen in het luchtledige. Het Spacelab programma is ongetwijfeld één van de belangrijkste wetenschappelijke projecten uit de bemande ruimtevaart en dit succes werd vooral mogelijk gemaakt door een goede samenwerking tussen verschillende landen die geïnvesteerd hebben in dit project.
