Regarder une bulle flotter sans effort à travers la Station spatiale internationale peut être fascinant et beau à voir, mais cette même bulle enseigne également aux chercheurs comment les fluides se comportent différemment en microgravité que sur Terre. Les conditions d'apesanteur à bord de la station permettent aux chercheurs d'observer et de contrôler une grande variété de fluides d'une manière qui n'est pas possible sur Terre, principalement en raison de la dynamique de la tension superficielle et du manque de flottabilité et de sédimentation dans les fluides dans l'environnement de faible gravité.

Comprendre comment les fluides réagissent dans ces conditions pourrait conduire à des conceptions améliorées sur les réservoirs de carburant, systèmes hydrauliques et autres systèmes à base de fluides pour les voyages spatiaux, ainsi que de retour sur Terre.

De nombreuses recherches à bord du laboratoire en orbite se concentrent sur la physique des fluides, notamment le mouvement des liquides ou la formation de bulles. Comme sur Terre, la formation d'une bulle est parfois un ajout bienvenu, mais cela pourrait aussi être une indication que quelque chose ne va pas et doit être retravaillé. La technologie, enquêtes, et même des tâches aussi simples que l'eau potable doivent tenir compte des bulles pour être adaptées pour être fonctionnelles dans un environnement en microgravité.

Voici plusieurs recherches qui utilisent les bulles ou la physique des fluides à leur avantage.

• L'étude Observation Analysis of Smectic Islands in Space (OASIS) a étudié le comportement unique des cristaux liquides en microgravité, notant la façon dont ces cristaux agissent à la fois comme un solide et un liquide. Les bulles de cristal librement suspendues en microgravité représentent des systèmes de fluides presque idéaux qui sont physiquement et chimiquement les mêmes pour l'étude des liquides en mouvement. Comprendre comment ces cristaux se comportent dans l'espace pourrait conduire à des améliorations des micro-affichages des casques spatiaux, ainsi que des écrans de meilleure qualité sur les appareils utilisant des écrans à cristaux liquides (LCD).
• L'expérience d'écoulement capillaire (CFE) a cherché à résoudre le problème du transfert de fluide d'un conteneur à un autre dans l'espace. Sans gravité, les liquides ne s'écoulent pas de la même manière que sur Terre, ils ne s'accumulent pas non plus au fond d'un récipient comme on s'y attendrait en gravité. Les recherches ont montré que bien que le contrôle du flux de fluides soit difficile dans l'espace, forces capillaires, ou la capacité pour un fluide de s'écouler à travers un tube étroit sans l'aide de la gravité, sont toujours présents. L'expérience d'écoulement capillaire 2 étend les recherches en physique des fluides menées pendant le CFE en explorant la capacité du liquide à se répandre sur une surface en microgravité. Les résultats des expériences d'écoulement capillaire pourraient conduire à des systèmes de fluides plus efficaces à bord des futurs engins spatiaux, et une meilleure compréhension des forces capillaires présentes au sein des matériaux poreux tels que le sable, sol, mèches et éponges.
• Les chercheurs ont utilisé les données recueillies au cours de l'enquête sur les bulles de vapeur contraintes pour mieux comprendre la physique de l'évaporation et de la condensation et comment elles affectent les processus de refroidissement. Les résultats de cette enquête ont aidé au développement de modèles simples de formation de bulles, ce qui pourrait aider à développer des systèmes de refroidissement microélectroniques plus efficaces.
• L'enquête Eli Lilly Hard to Wet Surfaces étudie la capacité d'un matériau à se dissoudre dans l'eau en microgravité, et peut faire la lumière sur les raisons pour lesquelles les médicaments semblent moins efficaces dans l'espace que sur Terre. Les résultats de cette enquête pourraient aider à améliorer la conception de comprimés qui se dissolvent dans le corps et conduire à une administration plus efficace des médicaments sur Terre et dans l'espace.
• L'expérience d'ébullition de la piscine Nucleate a utilisé la microgravité pour observer la croissance des bulles à partir d'une surface chauffée et le détachement ultérieur de la bulle vers un liquide environnant plus froid, et le processus par lequel les bulles peuvent transférer la chaleur à travers l'écoulement du fluide. Les informations recueillies au cours de cette enquête pourraient conduire à un équipement optimal utilisé pour transférer la chaleur dans des environnements difficiles tels que l'océan profond, froid extrême et haute altitude.
• Le flux biphasique étudie les caractéristiques de transfert de chaleur de la façon dont les liquides s'écoulent lors de l'ébullition dans des environnements de microgravité. La chaleur est éliminée dans le processus d'ébullition normalement en transformant le liquide en vapeur à la surface chauffée, et cette vapeur retourne à un liquide par condensation qui continue à cycler et à former un système de refroidissement. Le liquide et la bulle se comportent très différemment dans l'espace que sur Terre, et cette recherche peut aider à fournir une compréhension fondamentale des comportements de formation de bulles, flux de vapeur liquide dans un tube et comment la chaleur se transfère dans les systèmes de refroidissement.

Conçu pour accueillir un large éventail d'enquêtes, il y a plusieurs installations à bord de la station pour mener des recherches en physique des fluides. Le rack intégré de fluides, le Laboratoire des sciences des fluides, et l'installation expérimentale de physique des fluides accueillent toutes des recherches dans des domaines tels que les colloïdes, bulles, mouillage, action capillaire et changements de phase.