Nieuwbouw voor Max-Planck-Planetensystemenonderzoeker

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

(Foto: Jörg Stanzick, Carpus+Partner)

Vanaf mei 2014 zal Rosetta, de eerste komeetsonde uit de ruimtevaart, haar waarnemingen 800 miljoen kilometer door het heelal naar de aarde sturen. Voor de evaluatie van de gegevens heeft het Max-Planck-Instituut voor zonnestelselonderzoek in januari een nieuw onderzoeksgebouw betrokken. Alleen dankzij optimale trillingsontkoppeling kan het hoogtechnologische gebouw fungeren als hooggevoelige laboratoria voor de ontwikkeling en fabricage van optische systemen en als sterk schuddende trillingsproefstanden, waarin de inzetcondities van ruimte-uitrusting worden gesimuleerd. Het bijzondere: de datum van ingebruikname stond al bij de start van de planning vier jaar geleden onvermijdelijk vast. Want dit onderzoeksobject neemt – sinds tien jaar onderweg in de ruimte – geen rekening met termijneisen op aarde.

De kern van de komeet Tschurjumow-Gerasimenko meet slechts drie keer vijf kilometer. Toch zijn de ruimteonderzoekers van ESA er bijzonder in geïnteresseerd. Want de samenstelling ervan zou aanwijzingen moeten geven over het ontstaan en de ontwikkeling van ons zonnestelsel. Daarom is sinds maart 2004 de sonde Rosetta – ook wel komeetjager genoemd door het Duitse Centrum voor Lucht- en Ruimtevaart (DLR) – op weg naar hem en zal in mei in de baan van de komeet worden gebracht. Aan het einde van het jaar is voor het eerst een landing op het oppervlak gepland. De voorbereidingen daarvoor vinden in de ruimte en op aarde op volle toeren plaats. Bijna gelijktijdig met het ontwaken van de sonde uit haar energiebesparende diepe slaap in januari zijn de onderzoekers van het Max-Planck-Instituut voor zonnestelselonderzoek (MPS) verhuisd naar een speciaal gebouwd onderzoeksgebouw op de campus Noord van de Georg-August-Universiteit Göttingen.

„De 29e januari 2014 stond als datum van ingebruikname vanaf het begin van het project in juni 2010 vast“, herinnert Ralf Walter zich, projectmanager bij de verantwoordelijke hoofdaannemer Carpus+Partner. Ook bij jarenlange ervaring met dergelijke grote projecten is zo'n deadline al een uitdaging: „Het was de bedoeling om alle betrokkenen – planners, architecten en alle vakgroepen – mee te krijgen en op de datum te laten inzetten. We hebben hier beneden gezamenlijk alle schouders onder gezet. Want we kunnen de baan van een komeet nog niet beïnvloeden“, aldus Walter.

Ongebruikelijk: de opdrachtgever, de Max-Planck-Gesellschaft ter bevordering van de wetenschap, en de hoofdaannemer verzaken aan het afspreken van contractstraf bij vertraging, wat doorgaans gebruikelijk is bij projecten met kritieke termijnen. In plaats daarvan trokken ze samen op en werkten ze op gelijke voet. „Een grote uitdaging was de lange winter in het voorjaar van 2013. We waren genoodzaakt de bouw van de ruwbouw vier weken te laten rusten“, herinnert Heinz-Peter Frantzen zich met gemengde gevoelens; hij was verantwoordelijk voor de bouwuitvoering ter plaatse bij Carpus+Partner. „De vertraging kon alleen worden ingehaald door een meerploegendienst met een extreem strak schema in de daaropvolgende weken.“

Dat de inspanningen de moeite waard waren, blijkt uit een blik achter de glanzende gevel van het nieuwe gebouw. Het barrièrevrije gebouw herbergt op een oppervlakte van ongeveer 20.000 vierkante meter naast onderzoekslaboratoria en kantoorwerkplekken een bibliotheek, verblijfs- en communicatieruimtes, een cafetaria, een uitbreidbare foyer voor evenementen, een kinderdagverblijf, een daktuin en gastenkamers voor bezoekers van het instituut.

Trillingsgeïsoleerde cleanroomlaboratoria met overspanningen

Voor de evaluatie van de Rosetta-signalen en voor de ontwikkeling, fabricage en test van de optische apparaten en bouwgroepen van het instituut zijn vooral duurzame trillingsbescherming en cleanroomcondities in de betreffende onderzoeksgebieden van het gebouw van groot belang. Trillingen of deeltjesverontreinigingen zouden de hooggevoelige meetinstrumenten verstoren en de gegevens van de komeetsonde vervalsen.

De eisen aan trillingsarmheid liggen daarbij duidelijk hoger dan bij gewone projecten. Bij de berekeningen en simulaties in de ontwerpfase bleek dat deze alleen konden worden gerealiseerd met uitgebreide, gecombineerde maatregelen. Het was noodzakelijk om, naast de afscherming tegen externe storingsbronnen zoals wegverkeer of windturbines, vooral interne gebieden die trillingen uitzenden, constructief te scheiden van trillingsgevoelige zones. Om overdracht te voorkomen, zijn bijvoorbeeld proefopstellingen, de eigen werkplaats en de installaties van de technische gebouwuitrusting zwevend op funderingsplaten met Sylomer-onderlagen gelagerd en door dilatatievoegen ontkoppeld van de laboratoriumgebieden, waarin zich de optische apparaten en bouwgroepen bevinden. Deze beschikken op hun beurt over zelfdragende vloeren op funderingen van verdichte kiezelgrindpakkingen en deels over individuele en strookfunderingen met Sylomer-onderlagen. De zeer sterk trillingen veroorzakende trillingsproefstand, waarop belastingen voor sensoren en optische apparaten, bijvoorbeeld bij raketlanceringen, worden gesimuleerd, is bovendien door veerelementen ontkoppeld. Zo blijven de overige laboratoria beschermd tegen de invloed ervan.

Het grootste deel van de in totaal 2.500 vierkante meter cleanroomlaboratoria is bedoeld voor fysische, chemische en elektrotechnische proeven. Een hoogtepunt voor de zonnestelselonderzoekers is het zogenaamde halengebouw met een hoogte tot negen meter. Twee van de vier hallen, elk tussen 180 en 240 vierkante meter, zijn uitgevoerd als cleanrooms van ISO-klassen 6 en 8. Albert Borucki, architect bij Carpus+Partner: „Omdat hier bijvoorbeeld onderdelen tot zeven meter hoog worden gemonteerd voor observatoria, die vervolgens met heliumballonnen de stratosfeer ingaan voor zonne-observaties, moesten de hallen voorzien zijn van grote rolpoorten. Een doorlopende kraaninstallatie voor het transport is in een cleanroom ook geen vanzelfsprekendheid.“ De derde, de zogenaamde ballonnenhal, is geen cleanroom, maar een gecontroleerd gebied met deeltjesmonitoring. Van hieruit kunnen componenten ook voor tests onder weersomstandigheden naar buiten worden gebracht. De vierde hal dient als opslagruimte.

De cleanroomhallen grenzen zodanig aan de overige cleanrooms en de centrale cleanroomgang (ISO-klasse 8) dat men zich in het gehele cleanroomgebied kan bewegen zonder het te verlaten. Toegang gebeurt via een centrale personenwasruimte. Om op lange termijn flexibel te blijven in gebruik, is de ruimtelijke indeling in het laboratoriumgebied variabel, dat wil zeggen dat de wanden eenvoudig kunnen worden verplaatst – ook zonder verandering van de plafondhoogte. Een bijzondere rol spelen de gebieden waar componenten worden vervaardigd voor het aantonen van buitenaards leven. Elke verontreiniging met bijvoorbeeld koolwaterstoffen of bio-vormige moleculen moet hier worden voorkomen, zodat de onderzoeksresultaten bruikbaar blijven. Dienovereenkomstig zijn deze ruimtes uitgevoerd volgens GMP-standaard tot de hoogste klasse A.

Open communicatiestructuur in de kantoorruimtes

Aan de zijde tegenover de laboratoria rijst boven de sokkel het meest opvallende gebouwdeel op. De drie verdiepingen tellende kantoorkenmerk met glazen gevel steekt aan de zuidkant ver uit boven het gebouw en lijkt er bijna boven te zweven. Terwijl in het onderste bouwdeel de wetenschappelijke onderzoeks- en algemene ruimtes, de cafetaria, verschillende – door variabele wanden flexibele – seminar- en conferentieruimtes, de foyer met een tentoonstelling of de bibliotheek liggen, bevinden zich in het glazen blok de kantoorruimtes voor onderzoek en administratie.

Hier worden de veelzijdige eisen zichtbaar die de onderzoekers niet alleen aan de technische uitrusting van hun nieuwe gebouw stelden: de werkgebieden worden gekenmerkt door open, communicatiebevorderende structuren. Korte routes en ontmoetingsmogelijkheden moeten – aangevuld met rustplekken – interdisciplinaire uitwisseling en netwerking stimuleren. Dankzij een kinderdagverblijf met eigen buitenruimte, woningen voor gastonderzoekers en de 2.000 vierkante meter grote daktuin voldoet het gebouw ook aan de eisen van de veranderende structuren in de hedendaagse kennissamenleving. Zo hebben de Max-Planck-wetenschappers een nieuwbouw gekregen met een hoogwaardig architectonisch concept dat optimale werkomgevingen creëert voor de volgende generatie onderzoekers.