Dans le cadre de la mission de ravitaillement CRS-19 de SpaceX vers la Station spatiale internationale (ISS) lancée le 5 décembre, chercheurs de la NASA, Le New Jersey Institute of Technology (NJIT) et l'Université de New York (NYU) s'apprêtent à entamer une nouvelle enquête scientifique pour explorer comment un groupe de particules microscopiques est considéré comme des "blocs de construction" clés pour les matériaux et les produits ici sur Terre, appelées particules colloïdales, se comportent et se forment en apesanteur.

La charge utile expérimentale de l'équipe d'échantillons colloïdaux, qui a officiellement accosté à la gare le 8 décembre, sera utilisé pour étudier pour la première fois ce qui se passe lorsque des particules colloïdales sont exposées à des changements de température en l'absence de gravité dans des conditions de vol spatial au cours d'une série d'expériences qui seront menées plus tard cette année, intitulé "Expérience avancée sur les colloïdes (contrôle de la température) - ACE-T11."

Les chercheurs affirment que les expériences d'apesanteur ACE-T11 offrent une occasion unique d'apprendre de nouvelles informations sur la physique fondamentale qui détermine la façon dont les particules colloïdales se dispersent et restent en suspension dans des milieux tels que les liquides pour modifier leurs propriétés, ouvrant potentiellement de nouvelles portes dans le domaine de « l'ingénierie colloïdale » qui peut aider à la fabrication de matériaux et de produits de nouvelle génération pour améliorer la vie quotidienne, ainsi que le succès des futures missions de vol longue distance dans l'espace.

"Les données expérimentales que nous collectons dans l'ISS nous permettront de tester et de valider rigoureusement les théories des phénomènes sous-jacents à la formation de structures dans les colloïdes d'une manière qui n'a jamais été faite auparavant, " a déclaré Boris Khusid, NJIT professeur de génie chimique et des matériaux et chercheur principal de l'étude. "Grâce aux expériences ACE-T11, nous sommes ravis d'apprendre l'influence de diverses forces affectant le mouvement des particules colloïdales, ce qui pourrait considérablement raccourcir les temps de cycle de conception des appareils et des processus pour un large éventail d'applications terrestres et spatiales actuelles et futures.

Les colloïdes sont un système d'objets de taille nanométrique suspendus dans n'importe quelle combinaison de gaz, milieux liquides ou solides, et sont l'un des trois principaux types de mélanges avec des solutions et des suspensions. Des exemples courants de colloïdes comprennent le brouillard ou le brouillard lorsque des gouttelettes liquides sont dispersées dans des milieux gazeux, ou de la fumée et de la poussière lorsque des particules colloïdales solides sont dispersées dans le gaz. Récemment, la manipulation guidée de colloïdes est devenue un moyen répandu pour fabriquer des matériaux fonctionnels en électronique, photonique, sciences de la vie, industries chimiques, et récemment, impression en 3D.

Alors que la manière dont divers cristallin, la forme de structures colloïdales liquides et vitreuses a souvent été étudiée sur Terre pour faire avancer de telles applications d'ingénierie, les recherches antérieures ont été limitées en partie en raison de l'influence de processus gravitationnels indésirables, comme la sédimentation ou le blocage des particules.

Dans un contrôle, environnement de microgravité à l'ISS, ces particules se déplaceront de 100, 000 fois plus lents les uns par rapport aux autres qu'ils ne le feraient sur Terre, les rendant plus faciles à étudier. L'équipe utilisera des particules colloïdales sphériques marquées avec un fluorophore qui ont été synthétisées à NYU et une microscopie confocale haute résolution à la station pour observer comment les particules dispersées dans le liquide synchronisent leur mouvement pour former un motif répétitif à mesure qu'elles sont progressivement introduites pour augmenter et diminuer températures.

Selon la Nasa, les expériences, qui seront télécommandées depuis la salle de contrôle du Glenn Center de la NASA, pourraient améliorer la façon dont les astronautes produisent des matériaux lors de futures missions spatiales, potentiellement avoir "d'énormes implications pour l'impression 3D haute résolution, car ils peuvent augmenter le nombre de matériaux pouvant être utilisés pour fabriquer des objets imprimés en 3D".

"Le but ultime est d'élucider 'comment l'ordre vient spontanément du désordre' en visualisant comment ces particules individuelles forment spontanément une régularité cristalline, motif répétitif qui reste ordonné même lorsqu'ils sont ramenés à la gravité terrestre, ", a déclaré Khusid. "Les résultats des expériences pourraient faire avancer le développement d'une stratégie de contrôle et de manipulation des colloïdes sur la plate-forme unique de l'ISS pour l'impression 3D de matériaux qui ne peuvent pas être reproduits par la fabrication terrestre."

La 19e mission d'approvisionnement commercial de SpaceX a été lancée sur la fusée SpaceX Falcon 9 et transportée à bord du vaisseau spatial Dragon depuis le Space Launch Complex 40 de la base aérienne de Cape Canaveral en Floride. Les expériences ACE-T11 font partie des 2 de la mission, 600 kg de fournitures et de charges utiles comprenant des matériaux essentiels pour soutenir directement des dizaines de plus de 250 recherches scientifiques et démonstrations technologiques prévues au cours des expéditions 61 et 62 à l'ISS.