Als onderdeel van SpaceX's CRS-19 bevoorradingsmissie naar het International Space Station (ISS), gelanceerd op 5 december, onderzoekers van NASA, Het New Jersey Institute of Technology (NJIT) en de New York University (NYU) gaan een nieuw wetenschappelijk onderzoek starten om te onderzoeken hoe een groep microscopisch kleine deeltjes hier op aarde als belangrijke "bouwstenen" voor materialen en producten werden beschouwd. bekend als colloïdale deeltjes, zich gedragen en vormen in zwaartekracht.

De experimentele lading van colloïdale monsters van het team, die officieel aanmeerde op het station op 8 december, zal worden gebruikt om voor het eerst te bestuderen wat er gebeurt als colloïdale deeltjes worden blootgesteld aan temperatuurveranderingen in afwezigheid van zwaartekracht onder ruimtevluchtomstandigheden tijdens een reeks experimenten die later dit jaar zullen worden uitgevoerd, getiteld "Advanced Colloids Experiment (temperatuurgestuurd) - ACE-T11."

Onderzoekers zeggen dat de ACE-T11-zwaartekrachtexperimenten een unieke kans bieden om nieuwe informatie te leren over de fundamentele fysica die de manier bepaalt waarop colloïdale deeltjes zich verspreiden en blijven zweven in mediums zoals vloeistoffen om hun eigenschappen te veranderen - wat mogelijk nieuwe deuren in het veld opent van "colloïdale engineering" die kan helpen bij de vervaardiging van materialen en producten van de volgende generatie om het dagelijks leven te verbeteren, evenals het succes van toekomstige langeafstandsvluchten in de ruimte.

"De experimentele gegevens die we in het ISS verzamelen, zullen ons in staat stellen theorieën rigoureus te testen en te valideren voor fenomenen die ten grondslag liggen aan structuurvorming in colloïden op een manier die nog nooit eerder is gedaan, " zei Boris Khusid, NJIT-hoogleraar chemische en materiaalkunde en hoofdonderzoeker van de studie. "Door de ACE-T11-experimenten, we zijn opgewonden om de invloed te leren van verschillende krachten die de beweging van colloïdale deeltjes beïnvloeden, die de ontwerpcyclustijden van apparaten en processen voor een breed scala aan huidige en toekomstige terrestrische en ruimtetoepassingen drastisch zou kunnen verkorten."

Colloïden zijn een systeem van objecten ter grootte van een nanometer die in een willekeurige combinatie van gas, vloeibare of vaste media, en zijn een van de drie belangrijkste soorten mengsels, samen met oplossingen en suspensies. Veelvoorkomende voorbeelden van colloïden zijn mist of nevel wanneer vloeistofdruppels worden verspreid in gasmedia, of rook en stof wanneer vaste colloïdale deeltjes in gas worden verspreid. Onlangs, geleide manipulatie van colloïden is een wijdverbreid middel geworden voor het vervaardigen van functionele materialen in elektronica, fotonica, levenswetenschappen, chemische industrieën, en onlangs, 3d printen.

Terwijl de manier waarop verschillende kristallijne, vloeibare en glasachtige colloïde structuren vorm is vaak bestudeerd op aarde voor het bevorderen van dergelijke technische toepassingen, eerder onderzoek is beperkt mede door invloed van ongewenste zwaartekrachtgestuurde processen, zoals deeltjesbezinking of vastlopen.

In een gecontroleerde, microzwaartekrachtomgeving in het ISS, deze deeltjes zullen 100 bewegen, 000 keer langzamer ten opzichte van elkaar dan terug op aarde, waardoor ze gemakkelijker te bestuderen zijn. Het team zal sferische colloïdale deeltjes gebruiken die zijn gelabeld met een fluorofoor die werden gesynthetiseerd op NYU en hoge resolutie confocale microscopie op het station om te observeren hoe de deeltjes verspreid in vloeistof hun beweging synchroniseren om een ​​herhalend patroon te vormen terwijl ze geleidelijk worden geïntroduceerd in toenemende en afnemende temperaturen.

Volgens NASA, de experimenten - die op afstand zullen worden bediend vanuit de NASA Glenn Center Control Room - zouden de manier kunnen verbeteren waarop astronauten materialen produceren voor toekomstige ruimtemissies, mogelijk met "enorme implicaties voor 3D-printen met hoge resolutie omdat ze het aantal materialen kunnen uitbreiden dat kan worden gebruikt om 3D-geprinte objecten te maken."

"Het uiteindelijke doel is om op te helderen 'hoe orde spontaan voortkomt uit wanorde' door te visualiseren hoe deze individuele deeltjes spontaan een kristalachtige regulier vormen, herhalend patroon dat geordend blijft, zelfs wanneer ze worden teruggebracht naar de zwaartekracht van de aarde, " zei Khusid. "De resultaten van de experimenten zouden de ontwikkeling van een strategie voor controle en manipulatie van colloïden op het unieke ISS-platform kunnen bevorderen voor het 3D-printen van materialen die niet kunnen worden gerepliceerd door terrestrische productie."

De 19e commerciële bevoorradingsmissie van SpaceX werd gelanceerd op de SpaceX Falcon 9-raket en gedragen aan boord van het Dragon-ruimtevaartuig van Space Launch Complex 40 op Cape Canaveral Air Force Station in Florida. De ACE-T11-experimenten behoren tot de 2, 600 kg aan voorraden en ladingen die kritieke materialen bevatten ter directe ondersteuning van tientallen van de meer dan 250 wetenschappelijke onderzoeken en technologiedemonstraties die gepland zijn tijdens expedities 61 en 62 bij het ISS.