Wanneer de Space X23-raket op 28 augustus wordt gelanceerd om het internationale ruimtestation te bevoorraden, het zal twee experimenten bevatten die zijn ontworpen om mensen te ondersteunen terwijl ze verder gaan en langer in de diepe ruimte blijven:een natuurwetenschappelijk onderzoek dat bekend staat als DEvice voor de studie van kritieke vloeistoffen en kristallisatie - Directional Solidification Insert-Reflight (DSI-R), en een ruimtebiologie-experiment dat bekend staat als de Advanced Plant EXperiment-08 (APEX-08).

Hoewel de volledige titel van DSI-R lang kan zijn, het doel is beknopt:hoe kunnen materiaalwetenschappers metaallegeringen sterker maken, en langer meegaan onder verschillende zwaartekrachtomstandigheden? Het antwoord ligt wellicht in een reeks rekenmodellen die onderzoekers met dit experiment hopen te verfijnen. Dr. Rohit Trivedi, een senior wetenschapper bij Ames Laboratory en een professor in materiaalkunde en engineering aan de Iowa State University in Ames Iowa is de hoofdonderzoeker:Dr. Alain Karma, een professor in de natuurkunde aan de Northeastern University in Boston is de Co-onderzoeker. Ze leggen uit wat ze hopen te zien en te leren.

Dr.:Trivedi zegt, "We zullen het Device for the Study of Critical Liquids and Crystallization (DECLIC) gebruiken waarmee je echt kunt zien wat er gebeurt als een vloeibare legering begint uit te harden om een ​​vaste stof te worden. het vormt vertakte microscopisch kleine kristallen die bekend staan ​​als dendrieten. In een perfecte wereld, alle dendrieten zouden uniform van grootte zijn en in dezelfde richting groeien naar de hete vloeistof in de mal. Maar we weten dat dat niet gebeurt. Groepen dendrieten groeien in verschillende richtingen en laten kristaldefecten achter in het gestolde materiaal die de mechanische eigenschappen ervan beïnvloeden. De vraag is dan waarom deze gietfouten optreden en hoe we ze voorkomen? De DECLIC is een prachtig wetenschappelijk instrument dat werd gebouwd door de Franse CNES. Het is eigenlijk een in een rek gemonteerd mini-lab waarmee we experimenten vanaf de grond kunnen uitvoeren, waar we de Directional Solidification Insert DSI kunnen gebruiken om belangrijke variabelen zoals legeringssamenstelling, die werd verhoogd voor de reflight-experimenten (DSI-R), de temperatuurgradiënt en stollingssnelheid en visualiseer in situ hoe kristallen zich vormen en groeien zonder vloeistofstroom veroorzaakt door de zwaartekracht."

Dr. Karma zegt, "Zodra we deze waarnemingen hebben gedaan en deze nieuwe gegevens hebben gekregen, we kunnen onze rekenmodellen testen en verfijnen om te helpen voorspellen hoe metaallegeringen sterker kunnen worden gemaakt, lichter en gaat lang mee. Dit is belangrijk voor zowel ruimtevluchten op lange termijn als hier op aarde. Voor materiaalverwerking in de ruimte of het maanoppervlak en langdurige ruimtevluchten, we zullen hoogstwaarschijnlijk 3D-printers gebruiken om vervangende onderdelen voor ons ruimtevaartuig te maken. In eenvoudige bewoordingen kunnen we metaalpoeders nemen en er een laser op aanbrengen om het onderdeel te maken dat we nodig hebben. Maar door meerdere variabelen in het productieproces is vallen en opstaan ​​niet optimaal. In plaats daarvan, deze nieuwe rekenmodellen zullen ons helpen de keuzes te beperken. We zullen die modellen ook gebruiken om ons te vertellen hoe we deze onderdelen moeten maken onder verschillende zwaartekrachtomstandigheden, van de maan tot Mars tot de verre ruimte zelf. Terug op aarde, deze zelfde rekenmodellen zullen ons helpen superieure structurele metaallegeringen te produceren voor gebruik in onze infrastructuurprojecten. En onthoud, er moeten nog nieuwe materialen worden ontdekt, bijvoorbeeld legeringen die onder extreme omstandigheden bij hogere temperaturen kunnen werken. Het is heel spannend om deel te nemen aan het onderzoek dat zal leiden tot de ontdekking van deze nieuwe materialen."

De APEX-08 is een ander voorbeeld van de "make it, don't take it"-benadering van toekomstige ruimtereizen. Net als mensen, planten die in de ruimte worden gekweekt voor consumptie, kunnen stress ervaren wanneer ze worden blootgesteld aan microzwaartekracht. Omdat verbindingen die bekend staan ​​als polyaminen bijdragen aan de plantstress, APEX-08 zal de rol onderzoeken die deze verbindingen spelen, specifiek in de plant:Arabidopsis thaliana, oftewel zandraket. De resultaten van het experiment kunnen inzicht verschaffen in de mechanismen die planten gebruiken om de stress van microzwaartekracht te moduleren.