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Secouer et étudier des échantillons granulaires en microgravité

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Le 19 juillet 2018, Alexander Gerst a installé le conteneur de l’expérience « Soft Matter Dynamics » dans le module laboratoire dédié à la science des fluides à bord de la Station Spatiale Internationale. Le conteneur contient quatre cellules d’échantillons pour l’expérience Compacted Granular (CompGran) étudiant la diffusion de l’énergie cinétique au sein de la matière granulaire en microgravité. Les opérateurs du B.USOC aux commandes de l’expérience ont réalisé environ 800 essais en 2018 au cours desquels différentes variétés de micro billes sphériques ont été agitées et l’ évolution de leur mouvement a été observé par une technique dite de diffusion dynamique de la lumière. Les résultats doivent permettre de mieux comprendre la dynamique des matériaux granulaires.
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Après le relooking du laboratoire de sciences des fluides installé dans le module Columbus équipé désormais d’une nouvelle unité de gestion vidéo, le conteneur Soft Matter Dynamics  (SMD) a été installé et chargé de quatre cellules d’échantillon pour l’expérience Compacted Granular (CompGran).  L’expérience CompGran a pour objectif de saisir la diffusion de l’énergie cinétique au sein de la matière granulaire en utilisant la technique de diffusion de la lumière rendue possible par les diagnostiques optiques du conteneur SMD. L’expérience a été conçue grâce à la collaboration de scientifiques sous la coordination du Prof. Matthias Sperl de l’agence spatiale allemande (DLR).

Pourquoi dans l’espace?

Sur Terre, l’étude de la diffusion de l’énergie cinétique au sein d’un échantillon granulaire secoué est empêchée par la sédimentation rapide des granules sous l’effet de la gravité. La Station Spatiale Internationale offre un environnement en microgravité approprié pour l’observation de phénomènes sans interférence liée à la sédimentation et ceci sur une plus longue période que ne le permettent les tours de chute ou les vols paraboliques. L’expérience CompGran comprend l’observation des échantillons jusqu’à 24 heures en continu. Ces échantillons diffèrent par le la matière des granules, leur taille, la densité. Les observations sont réalisées avec différentes fréquences d’agitation.

Le Belgian User Support and Operation Centre en tant que Centre ESA pour FSL et ses charges utiles est responsable de toutes les phases opérationnelles de l’expérience, depuis les essais de référence au sol jusqu’à l’exécution dans l’espace en coordination avec les scientifiques.

Video podcast of ESA astronaut Alexander Gerst about the Soft Matter Dynamics Experiment (.mp4). Credits ESA, October 2018.

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Le conteneur SMD chargé d’une cellule d’échantillon pour l’expérience CompGran lors des tests préparatoires dans le laboratoire du B.USOC.
Crédit: B.USOC/ADS/DLR/ESA