Skip to main content

Zeven maanden staaltjes schudden en schuim maken aan boord van het ISS

News flash intro
Van 9 maart tot 13 oktober 2020 heeft het B.USOC het experiment Foam Coarsening uitgevoerd in het Fluid Science Laboratory aan boord van het internationaal ruimtestation. Het experiment is gewijd aan de studie van de hydrodynamische eigenschappen van waterige schuimen in microzwaartekracht. Dit maakt het mogelijk de weinig bekende fysica van “nat schuim" te bestuderen zonder het drainerende effect van de zwaartekracht die op aarde de vloeistof tussen de schuimbelletjes naar beneden trekt.
Body text

Het B.USOC-team heeft het Foam Coarsening experiment (FOAM-C) uitgevoerd met als doel de hydrodynamische eigenschappen van waterige schuimen in microzwaartekracht te bestuderen.

Van 9 maart tot 13 oktober 2020 werden 17 kalibratieruns en 64 wetenschappelijke runs uitgevoerd om het groter worden van de luchtbellen in het schuim waar te nemen voor 23 monstercellen die een waterige detergentoplossing bevatten. Afhankelijk van de samenstelling van het staaltje duurden de observaties tussen enkele uren en enkele dagen.

Het experiment werd uitgevoerd in het Fluid Science Laboratory (FSL) aan boord van het internationaal ruimtestation ISS en vergde zes keer de tussenkomst van een astronaut om de experimentcontainer in het FSL te laden en te lossen of om eenheden van monstercellen te verwisselen, waarvan vijf keer door NASA-astronaut Chris Cassidy.

B.USOC downloadt en archiveert de beelden en gegevens van elk uitgevoerd experiment, zodat de wetenschappers die op hun User Home Base (UHB) zijn aangesloten, deze bijna in real time kunnen opvragen en verwerken.

Waarom in microzwaartekracht?

De studie van natte schuimen is op aarde moeilijk omdat de zwaartekracht de vloeistof tussen de bellen naar beneden trekt, en de kleine bellen krimpen terwijl de grotere de neiging hebben te groeien ten koste van andere.

In microzwaartekracht zijn natte schuimen stabieler omdat de vloeistof niet wegvloeit zoals op aarde. Dit maakt het mogelijk het verschijnsel te bestuderen van een luchtbel die langzaam groter wordt en barst.

Theoretische benaderingen van drainage berusten op veronderstellingen die alleen geldig zijn voor droge schuimen. De fysica van natte schuimen wordt dus slecht begrepen. Het verbeteren van de karakterisering van natte schuimen is dan ook een belangrijk doel van het FOAM-C experiment.

Toepassingen

Vaste en vloeibare schuimen worden in verschillende industrieën gebruikt:

  • reinigingsproducten
  • voedingsmiddelen
  • geneesmiddelen
  • reinigen van olie uit water

Een beter begrip van de fysica van schuim kan bijdragen tot een betere controle en een beter procesontwerp in de industrie met het oog op het toekomstig gebruik ervan.

Feedback van de hoofdonderzoeker van FOAM-C, D. Langevin, CNRS-onderzoeksdirecteur

Het FOAM-C-team was tevreden over de samenwerking met het B.USOC. Zonder jullie zouden we veel kansen hebben laten liggen, want het experiment was een aaneenschakeling van verrassingen: onze voorspellingen waren gebaseerd op modellen die ongeschikt bleken te zijn, we zullen er nu betere moeten vinden. Maar voor ons zijn deze onverwachte resultaten zeer stimulerend. We hebben de meettijden moeten aanpassen, sommige metingen parallel moeten laten verlopen en tests moeten uitvoeren. Uw team is altijd zeer begripvol en zeer efficiënt geweest.

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
De technische modellen van (links) de Soft Matter Dynamics Experiment Container en (rechts) het Fluid Science Laboratory gebruikt bij B.USOC om het FOAM-C experiment voor te bereiden . © B.USOC
Figure 3 body text
Figure 3 caption (legend)
Visueel aspect van het schuim in een monstercel aan boord van het ISS, onmiddellijk na schuimvorming door roeren met een zuiger (links) vergeleken met de situatie na 8 dagen rust (rechts). © ESA/B.USOC