Site en françaisView this website in English Zoeken

Het B.USOC verantwoordelijk voor experimenten voor de studie van zachte materie in micro-zwaartekracht

Op donderdag 19 juli 2018 installeert astronaut Alexander Gerst in het kader van de Horizons missie de experimentcontainer Soft Matter Dynamics (SMD) in het Fluid Science Laboratory (FSL). Het FSL laboratorium bevindt zich in de Columbus-module van het internationaal ruimtestation (ISS). Deze installatie werd voorafgegaan door de vervanging van de videoverwerkingsunit op donderdag 12 juli, eveneens door Alexander Gerst.

De SMD container zal twee opeenvolgende experimenten voor de studie van zachte materie in micro-zwaartekracht bevatten: het "Compacted Granulars" experiment van DLR dat loopt tot begin november, gevolgd door het experiment "Foam Coarsening" (FOAM-C). Als verantwoordelijke voor de infrastructuur van het FSL Laboratorium en de SMD payload verzekert het B.USOC (Belgian User Support and Operations Centre) de voorbereiding en uitvoering van de twee experimenten in samenwerking met de wetenschappelijke teams.

FSL Soft Matter Dynamics
Schematische weergave van de installatie van de SMD experiment container aan de hand van een foto van de installatie van het FASES (Fundamental and Applied Studies of Emulsion Stability) experiment door de astronaut Luca Parmitano in juni 2013 (Credits: NASA). De SMD container bevat instrumenten die de manipulatie en observatie van celstaal-eenheden (Sample Cells Unit) zoals "Compacted Granulars" of "Foam Coarsening" toelaat.

Soft Matter Dynamics

De SMD experiment container is een klasse 2 payload die in het FSL laboratorium geplaatst wordt en een omgeving biedt voor de studie van schuim, emulsie en korrelige stoffen in micro-zwaartekracht. De container bevat de verzamelkamer van celstalen, het mechanisme voor de selectie en het schudden, de optische diagnostieken en een controle-eenheid. De celstalen worden per vier gegroepeerd en zijn gemakkelijk toegankelijk voor een astronaut via het toegangsluikje. De optische diagnostieken omvatten:

  • een “overzichts”-camera voor het inspecteren van de stalen voor en na het nemen van de metingen;
  • twee spectrometers (corrTectors) voor het meten van de dynamische verspreiding van het licht (één via transmissie, de ander via reflectie) voor het meten van de microscopische bewegingen via autocorrelatie van het signaal;
  • één lineaire camera voor het vastleggen van de duur van de herschikkingsverschijnselen door middel van de correlatie in de tijd van de granulatiepatronen;
  • een laser bron voor de spectrometers en de lineaire camera;
  • LED verlichting voor de “overzichts”-camera

Diagnostics optiques de SMD

Het FOAM-C experiment

Het  FOAM-C experiment omvat de studie van twintig celstalen verdeeld over 5 eenheden.  Het doel is de studie van de groei van bubbels tot een schuim door de verspreiding van gas tussen de bubbels (het gas verspreidt zich van de kleine bubbels naar de grotere bubbels tot de kleine bubbels verdwenen zijn). Op aarde wordt deze studie bemoeilijkt door het decanteren van de vloeistoffen omwille van de zwaartekracht.

Het CompGran experiment

Het CompGran experiment gebruikt een specifieke eenheid voor het bestuderen van de verspreiding van kinetische energie bij korrelige materie.  De eenheid omvat mechanismen die toelaten het volume van het staal te regelen en de inhoud ervan te schudden.  Op aarde wordt de verspreiding van energie benadeeld door de sedimentatie van de korrels.  Het CompGran experiment is een Duits initiatief geleid door DLR.

Belgen aan het commando

Het B.USOC (Belgian User Support and Operations Centre) is het centrum verantwoordelijk voor de FSL-infrastructuur en de payload die in dit laboratorium wordt geplaatst.  In die zin verzekert het B.USOC voor het Europese Ruimtevaartagenstchap (ESA)

  • de bewaking van de infrastructuur,
  • het beheer van het grondsegment,
  • de voorbereiding en de uitvoering van operaties van de payload
  • de aanlevering van de gegevens aan de wetenschappelijke teams. 

Daarvoor wordt het B.USOC verbonden met het controlecentrum van de Columbus-module (Col-CC) gelegen in Munchen om de telecommandos naar FSL door te sturen en de gegevens te verkrijgen. Het B.USOC heeft ook zijn eigen controlecentrum en beschikt over een functioneel model (engineering model) van het FSL-laboratorium en van zijn payloads.  Dit model is nodig voor

  • de voorbereiding van de operaties,
  • de verificatie van operationele concepten,
  • het trainen van operatoren
  • de demonstratie van hun staat van voorbereiding. 

In geval van problemen met het model dat zich in de ruimte bevindt, laat dit model toe om richtpunten en vergelijkingen te maken.

Het B.USOC is gelegen in de gebouwen van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie (BIRA) in Ukkel.  Het B.USOC krijgt steun van het Belgisch Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO) en ondersteunt ruimtemissies en experimenten in de ruimte die een link hebben met Belgisch onderzoek.

Belgische wetenschappers

Het team van Professor Nicolas Vandewalle van de Universiteit van Luik (GRASP, Group for Research and Applications in Statistical Physics) is al een aantal jaar betrokken bij de voorbereiding van het FOAM-C experiment door hun bijdrage in het op punt stellen van het schuddingsmechanisme tijdens paraboolvluchten en het experiment FOAM-Stabiliteit dat uitgevoerd werd aan boord van het ISS in 2009 door Frank De Winne.

Frank De Winne
Astronaut Frank De Winne, boordwerktuigkundige tijdens Expeditie 20 is afgebeeld in de buurt van het ESA experiment FOAM-Stabiliteit dat vrij rondzweeft in het Columbus-laboratorium (Credits: NASA).

Een internationaal project

De experimenten uitgevoerd door middel van FSL en SMD vloeien voort uit een brede internationale samenwerking. 

Het FOAM-C project wordt gecoördineerd door Professor Dominique Langevin en omvat de deelname van wetenschappers uit

  • Frankrijk (Université Paris Sud, Université Pierre & Marie Curie, Institut Français du Pétrole, et Teclis Scientific),
  • Ierland (Trinity College Dublin),
  • België (Université de Liège),
  • Verenigde Staten (University of Pennsylvania),
  • Japan (Ochanomizu University), en
  • Rusland (Moscow Polytechnic University). 

Het Duitse CompGran project wordt gecoördineerd door Professor Matthias Sperl en omvat de deelname van wetenschappers uit

  • Duitsland (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Université de Duesseldorf, Max Planck Institut),
  • Nederland (Universiteit Twente),
  • Frankrijk (Laboratoire de Physique et Mécanique des Milieux Hétérogènes, Université de Rennes) en
  • Verenigde Staten (Duke University).

De ontwikkeling van de SMD container en zijn experimenten wordt verzekerd door de Duitse vestiging van het bedrijf Airbus Defence and Space gelegen in Friedrichshafen.


Contact:

 

Link naar de website van het Federaal Wetenschapsbeleid
Link naar de Federale Portaalsite