Colloïden zijn mengsels van microscopisch kleine deeltjes die in vloeistoffen zijn gesuspendeerd - stoffen die deels vast en deels vloeibaar zijn. Colloïden worden aangetroffen in producten zoals tandpasta, ketchup, verf en vloeibare handzeep, en maken deel uit van een studiegebied dat bekend staat als zachte materie.

Nog een bekende ervaring met colloïden:"bezinken", dat is wanneer deze mengsels in de loop van de tijd in lagen uiteenvallen, uit elkaar getrokken door de zwaartekracht. Daarom wilden onderzoekers bestuderen hoe deze stoffen zich op een fundamenteel niveau in de ruimte gedragen - om de 'houdbaarheid' van materialen te verlengen, zowel in de ruimte als op aarde.

Om deze gegevens te verzamelen, hadden onderzoekers een speciaal hulpmiddel nodig waarmee ze diep in de wereld van deze kleine deeltjes konden kijken. Betreed NASA's LMM - de lichtmicroscopiemodule.

Sinds 2009 hebben wetenschappers en onderzoekers uit zes landen, waaronder 27 universiteiten en onderzoeksorganisaties, duizenden uren besteed aan het gebruik van de opmerkelijke kracht van deze ultramoderne confocale microscoop met lichtbeeldvorming om een ​​verscheidenheid aan fysieke en biologische verschijnselen te bestuderen. Het LMM was voorheen gehuisvest in de Destiny-module van het internationale ruimtestation en heeft een grote bijdrage geleverd aan wetenschappelijke ontdekkingen.

Het LMM is door particuliere bedrijven gebruikt om nieuwe manieren te vinden om hun consumentenproducten te verbeteren. Zo kreeg Procter &Gamble goedkeuring voor drie patentaanvragen voor nieuwe producten als direct resultaat van het onderzoek van het bedrijf met het LMM.

Het apparaat hielp andere ingenieurs ook bij het ontwerpen van de volgende generatie zeer efficiënte kwantum-dot-gesensibiliseerde zonnecellen, het sterk verbeteren van de technologie van biomedische apparaten en het leveren van potentiële innovaties in bouwmaterialen voor gebruik op aarde, de maan en Mars.

Diane Malarik is momenteel de plaatsvervangend directeur van de afdeling Biologische en Fysische Wetenschappen van NASA, maar in de jaren negentig was ze de projectmanager die verantwoordelijk was voor het eerste ontwerp van LMM. Zoals ze zich herinnert:"We ontwierpen ladingen voor de spaceshuttle, maar ze hadden toen veel eenvoudigere ontwerpen en bediening. De apparatuur was ontworpen om slechts één keer door een enkele onderzoeker te worden gebruikt. Toen het idee om een ​​LMM te bouwen voor installatie in het ruimtestation aan het licht kwam, wisten we dat het door minstens vier onderzoekers zou moeten worden gebruikt en moesten we het met veel meer flexibiliteit ontwerpen."

Sinds de installatie werd de LMM gebruikt in 40 experimenten, waarbij beelden werden vastgelegd die ertoe bijdragen dat wetenschappers en ingenieurs de krachten begrijpen die de organisatie en dynamiek van materie op microscopisch kleine schaal beheersen. In feite heeft het LMM geholpen om de onzichtbare wereld van colloïden zichtbaarder te maken.

Wat de LMM uniek maakte onder microscopen, was dat het wetenschappers in staat stelde de microzwaartekrachtomgeving te gebruiken om de scheiding van fysieke en biologische mechanismen te observeren over veel langere tijdschalen dan mogelijk is op aarde. En de hoogwaardige, driedimensionale beelden van de microscoop verdiepten ons wetenschappelijke begrip van meerdere micro- en macroscopische velden, waaronder warmteoverdracht, colloïde-interactie en fasescheiding. Door dit te doen, heeft het wetenschappers in staat gesteld om de efficiëntie van commerciële producten op aarde te verbeteren, en heeft het ook bijgedragen aan het grotere begrip van colloïden door de wetenschappelijke gemeenschap.

Na meer dan tien jaar onderzoek vond het laatste experiment van het LMM plaats in oktober 2021. Gedurende deze tijd werd het LMM gebruikt voor onderzoek in zachte materie/complexe vloeistoffen (colloïden en gels), vloeistoffysica (warmtepijpen), biofysica (eiwitkristallisatie , medicijnafgifte) en plantenbiologie (zwaartekrachtdetectie in wortels). Er zijn meer dan 30 conferentiepresentaties gegeven en ongeveer 50 tijdschriftpublicaties gepubliceerd of in ontwikkeling die gebruikmaken van gegevens die rechtstreeks afkomstig zijn van de resultaten van het ruimtestation LMM.

Museumprofessionals hopen dat LMM op een dag kan worden bewaard zodat anderen ook op aarde kunnen communiceren. Lauren Katz, programmamanager van NASA Artifacts and Exhibits, zei dat ze enthousiast zou zijn om toezicht te houden op het mogelijke gebruik van LMM in toekomstige NASA-exposities en in bruikleen aan musea. "We zijn van mening dat de opname van het LMM kan dienen als een fascinerende introductie tot hoe wetenschap in de ruimte vanaf de aarde kan worden uitgevoerd", zegt Katz. "Bovendien, omdat de microscoop op afstand wordt bestuurd, denken we dat deze interactieve functie kan dienen als de 'coole' factor omdat bezoekers de microscoop (of representatief apparaat) zelf besturen."

Veel factoren zullen van invloed zijn op de vraag of LMM naar de aarde kan worden teruggebracht, namelijk ruimtebeperkingen aan boord van zowel het ruimtestation als de terugkeervoertuigen. Ongeacht de eindbestemming van LMM, zal zijn erfenis als werkpaard voor de wetenschap blijven bestaan. + Verder verkennen

Wetenschappelijke hardware, experimenten keren terug naar de aarde op SpaceX CRS-24 Dragon