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Essais et problèmes du FSL et de ses conteneurs d'expérience

News flash intro
Ces dernières années, le Laboratoire des sciences des fluides à bord de l'ISS a enregistré de nombreux échanges d'échantillons et a vu défiler de nombreux conteneurs d'expériences. Début 2021, le conteneur d'expérience RUBI a été remplacé par le conteneur d'expérience SMD. Ce conteneur a étudié des échantillons de CompGran et de Foam-C, tous deux pour leur deuxième installation. Plus tard dans l'année, des problèmes de laser que même des coups de marteau bien placés n'ont pu résoudre ont entraîné une interruption des activités scientifiques pendant cinq mois. Les opérations ont pu reprendre en mars 2022 avec l'installation d'un nouveau conteneur et d'échantillons PASTA.
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A la fin d'une mission RUBI-X réussie, le conteneur d'expérience (EC) correspondant a été retiré au profit de l'EC Soft Matter Dynamics (SMD) le 26 janvier 2021. Simultanément, quatre échantillons de granulés compacts (CompGran) ont été placés dans le plateau mobile de l'EC, marquant ainsi le début de la mission CompGran-2.

Un début plein d’espoir

Un échantillon CompGran consiste en une cellule contenant un piston mobile et des éléments piézoélectriques, remplie de matière granulaire. La collision fait perdre de l'énergie aux particules, ce qui, dans des conditions gravitationnelles normales, s'accompagne d'une sédimentation rapide.

En microgravité, cependant, il est possible d'étudier la perte d'énergie des particules indépendamment du processus de sédimentation. En comprimant le piston et en activant le piézo, différentes conditions d'observation sont créées. Le 11 juin, les échantillons CompGran ont été échangés contre plusieurs échantillons Foam Coarsening (Foam-C), marquant ainsi la fin d'une mission réussie de 4,5 mois.

L'objectif de Foam-C est d'étudier l'évolution des mousses, plus particulièrement la taille des bulles au fil du temps,  en fonction de la fraction de liquide. Le vieillissement des mousses est l'évolution de la structure due à la diffusion du gaz des petites bulles vers les plus grosses, jusqu'à ce que les petites bulles disparaissent, ce qui modifie les propriétés de la mousse. L'étude se concentre sur les mousses très humides qui ne peuvent être étudiées sur le sol en raison de l'effet de drainage de la gravité.

Des mesures de diffusion multiple de la lumière à l'aide d'un laser permettent de mesurer la structure et la dynamique des bulles au cours du grossissement.

Stop, hammer time !

Au cours de l'expérience Foam-C, des problèmes sont apparus concernant le laser opérationnel, et plus probablement l'obturateur du laser, à l'intérieur de l'EC. Après avoir consulté le développeur de la charge utile, il a été décidé d'essayer de débloquer l'obturateur en demandant à l'astronaute de l'ESA, Thomas Pesquet, de marteler l'EC(.mp4).
 

ESA asronaut Thomas Pesquet hammering EC

Le laser étant un élément essentiel de l'équipement scientifique, le modèle d'ingénierie du B.USOC de l'EC SMD a été expédié en Allemagne pour être remis en état et utilisé en remplacement de l'EC défectueux à bord de l'ISS.

SMD continue

Le 28 février 2022, l'équipage de l'ISS a installé le SMD EC de remplacement avec des échantillons de "PASTA" contenant des émulsions d'eau, d'huile et d'un additif stabilisant.

Au sol, la coalescence des gouttelettes de liquide est couplée à la ségrégation des deux liquides différents, le plus dense se retrouvant au fond. Les conditions de microgravité permettent d'étudier la déstabilisation de l'émulsion sous le seul effet de la coalescence. Cinq mois plus tard, de nouveaux échantillons Foam-C ont été installés pour une troisième campagne.

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Vue d'ensemble d'un échantillon de mousse en cours de broyage. Crédit: B.USOC
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L'astronaute de l'ESA Samantha Cristoforetti échange des échantillons à l'intérieur du conteneur de l'expérience Soft Matter Dynamics du Laboratoire des sciences des fluides. Cette étude de physique spatiale se déroule à bord du module laboratoire Columbus de la Station spatiale internationale et explore la dynamique des mousses, des gouttelettes et des matériaux granulaires, avec des implications pour les futurs voyages planétaires et les industries sur Terre. Crédit: ESA iss067e253411 (10 août 2022).
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