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2020-03-02

Après avoir fait des petites bulles dans l’espace, il est temps de faire mousser les choses maintenant. La fin d'une mission marque le début d'une nouvelle mission pour le Centre belge des opérations spatiales (B.USOC).

Le 6 mars, l'astronaute américaine Jessica Meir remplacera des expériences au sein du rack du Fluid Science Laboratory (FSL) dans le module européen à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Le rack est conçu pour héberger des expériences pour l'étude de la dynamique des fluides et des matières molles dans l'espace, et est sous le contrôle du centre belge des opérations spatiales à Uccle (Bruxelles): le B.USOC (Belgian User Support and Operations Center). Les opérateurs du B.USOC font bouillir des liquides depuis six mois afin d'élargir nos connaissances sur le processus d'ébullition et vont maintenant étudier l'évolution de la mousse en microgravité.

L'activité complexe de l’astronaute pour échanger les deux expériences prendra environ 4 heures et sera diffusée en direct et commentée sur la chaîne YouTube de B.USOC. Vous pouvez aussi suivre le B.USOC sur Twitter.

Depuis 2016, le BUSOC mène des expériences de physique des fluides les unes après les autres, afin de maximiser l'utilisation du rack FSL:

  • Geoflow 2C: Simulation de l'écoulement de fluide géophysique sous microgravité (en soutien au centre de contrôle espagnol, E.USOC, à Madrid)
  • CompGran a étudié la dynamique des matériaux granulaires
  • RUBI a étudié le processus d'ébullition
  • FOAM-C étudiera le vieillissement de la mousse humide

 

Informations contextuelles sur B.USOC, RUBI et FOAM-C

 

B.USOC

Le centre belge des opérations spatiales (le B.USOC) est responsable de la mise en œuvre d’expériences européennes à bord de la Station spatiale internationale, pour le compte de l'Agence spatiale européenne (ESA). Il sert de lien entre les scientifiques et la station et est responsable du contrôle et de la surveillance de ces expériences une fois à bord. Les opérateurs B.USOC sont en contact avec d'autres centres de contrôle à travers l'Europe afin de s'assurer que ces expériences sont exécutées comme prévu et selon les besoins des scientifiques. Les expériences commencent par une phase de mise en service qui nécessite une présence en console 24h/24 et 7j/7 (sur site) pour effectuer une vérification minitieuse de l’instrument avant démarrer la science. Plus tard tout au long de la mission, cela peut être réduit.

B.USOC a été responsable d'une liste assez longue d’expériences depuis le lancement du module Columbus en 2008: les plates-formes externes SOLAR et ASIM, l'expérience PCDF, le projet de robotique METERON et le laboratoire des sciences des fluides qui peuvent héberger une multitude d'expériences. Le plus récent d'entre eux est RUBI (Reference mUlticale Boiling Investigation), qui sera bientôt remplacé par FOAM-C (Foam Coarsening).

RUBI

Le principal objectif de l'expérience RUBI était d'élargir nos connaissances sur le processus d'ébullition dans un fluide. Dans votre cuisine de tous les jours sur Terre, la gravité joue un rôle important dans ce processus grâce à la flottabilité des bulles créées. C'est pourquoi l'environnement de microgravité de l'ISS est idéal pour étudier la physique fondamentale, qui autrement serait cachée par les effets de la gravité. Le composant principal de RUBI est la cellule de liquide qui est entourée d'appareils de chauffage pour atteindre des températures proches de l'ébullition. Les instruments pour contrôler et surveiller avec précision le processus d'ébullition comprennent le chauffe-substrat avec un site de nucléation où l'ébullition est initiée par un laser, une caméra noir et blanc haute vitesse et une caméra infrarouge haute vitesse pour capturer des images des bulles générées. Une électrode à l'intérieur de la cellule fluide donne aux scientifiques la possibilité d'observer les effets d'un champ électrique sur les bulles, une pompe peut produire un flux pour étudier comment les bulles peuvent être emportées par elle, et des capteurs de température précis sont capables de traverser les bulles comme une aiguille.

Avec RUBI, environ 1700 cycles scientifiques ont été effectués, produisant plus de 4,7 Terra bytes de données qui sont analysées par les scientifiques. Outre les télémétries de chaque cycle scientifique, la plus grande part de ces données provient des caméras haute vitesse noir et blanc et infrarouges pour surveiller le processus d'ébullition. Les opérateurs ont un aperçu en temps réel des images de bulles en microgravité, qui fournit une touche de joie supplémentaire en console. Pour que les scientifiques puissent gérer cette quantité de données, l'automatisation était essentielle pour extraire des données précieuses et les traiter.

FOAM-C

Début mars 2020, la prochaine expérience FSL, FOAM-C, aura lieu, en commençant par une phase de mise en service, au cours de laquelle l'opérateur est sur la console 24h/24 7j/7 pour tester de manière approfondie chaque sous-système de l'expérience, avant de procéder aux analyses scientifiques.

FOAM-C étudiera l'évolution des mousses dites «humides», qui ne peuvent pas être étudiées au sol. Sur Terre, sous l'influence de la gravité, le contenu liquide de la mousse s'écoule rapidement vers le bas, laissant derrière elle une mousse «sèche». De ce fait, la physique des mousses «humides» est mal connue. L'environnement de microgravité de la Station spatiale internationale permet d'étudier ces mousses «humides» sans l'effet masquant de la gravité. FOAM-C se compose de 23 cellules contenant différentes compositions et proportion de liquides. Dans chacune de ces cellules, de la mousse sera générée à l'aide d'un piston magnétique, et l'évolution de la mousse résultante sera observée pendant 24 heures. Cette opération sera répétée plusieurs fois par cellule. Une caméra d'aperçu noir et blanc et plusieurs capteurs collectant la lumière laser qui a été dispersée à travers la mousse seront utilisés pour obtenir des informations sur la taille et la dynamique des bulles.

Contribution belge

La contribution belge va au-delà des opérations spatiales:

  • FOAM-C:
    • L'Université de Liège fait partie de l'équipe de recherche (Groupe de Recherche et d'Applications en Physique Statistique, GRASP, ULg, N. Vandewalle, H. Caps)
    • Lambda-X, à Nivelles, a participé au développement de l’optique.
  • RUBI
    • L'Université Libre de Bruxelles fait partie de l'équipe de recherche (ULB- Transfers Interfaces and Processes, Prof. P. Colinet).
  • FSL
    • Space Applications Services, à Zaventem, a développé la nouvelle unité de gestion de la vidéo de FSL.

 

Contact

  • B.USOC team: b (dot) usoc (at) busoc (dot) be, +32-2-3730441
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Opérateur du B.USOC au commande de l'expérience RUBI pour créer des bulles en microgravité.
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Image de la mousse créée par l'expérience FOAM-C sur les écrans de contrôle du B.USOC.
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Les échantillons de FOAM-C. FOAM-C est la nouvelle expérience qui remplacera RUBI à bord de l'ISS et qui générera de la mousse afin d'étudier ses caractéristiques en microgravité.