Säg hej till Space Foam.
ESA har ett vetenskapslabb på den internationella rymdstationen som heter Columbus. Inne i det labbet finns Fluid Science Laboratory , tillägnad att studera beteendet hos vätskor i mikrogravitation. För närvarande används det labbet för att studera ett ämne som de flesta av oss förmodligen inte spenderar mycket tid på att tänka på: skum.
Ett skum är i grunden en blandning av en vätska och en gas, där gasen fångas i bubblor. Vi använder dem till alla möjliga saker, från rakkräm till brandskyddsmedel. Vissa skum är gasbubblor instängda i fasta ämnen, som frigolit, men principen är densamma.
På jorden dominerar tyngdkraften flytande skum. Det finns bubblor i olika storlekar och gravitationen drar ner vätskan mellan enskilda bubblor. Mindre bubblor krymper och kombineras även till större. Så småningom, när gravitationen drar ner all vätska, poppar bubblorna och skummet försvinner.
Men forskare vill veta mer om hur skum beter sig, och det är det som ligger bakom detta experiment. I mikrogravitation är det mindre kraft som drar ner vätskan, och skummet håller mycket längre. Det ger forskarna tid att studera det mer rigoröst. Trots det faktum att flytande skum är vanliga i våra liv, är den detaljerade fysiken för dessa våta skum dåligt förstådd. Till exempel bildar vissa vätskor skum i mikrogravitation när de skakas eller skakas, medan samma vätska på jorden inte gör det.
Det finns en del historia bakom dessa nya experiment. Redan 2009 utförde astronauten Frank de Winne Skumstabilitetsexperiment .
ESA-astronauten Frank de Winne med 2009 års skumstabilitetsexperiment på ISS. Bildkredit: ESA
de Winnes experiment involverade att skaka upp olika vätskor och övervaka förändringarna. Vätskorna inkluderade rent vatten, såväl som proteinbaserade vätskor och andra typer. Totalt testades 60 prover. Skumbeteendet var mycket annorlunda än på jorden. Vätskorna stabiliserades snabbare och de producerade mer skum än samma vätskor gjorde på jorden. I grund och botten visade experimentet att det är möjligt att skapa superstabila skum i mikrogravitation.
Detta är en bild från 2009 års skumstabilitetsexperiment. Den visar fyra par identiska prover. Till vänster om varje par finns mikrogravitationsprovet, medan till höger är jordexperimentet med samma vätska. Skummet i mikrogravitationsexperimentet varade helt klart mycket längre än deras motsvarigheter på jorden. Bildkredit: N. Vandewalle et al, 2011.
Detta nya experiment kallas Foam Coarsening, och det bygger på 2009 års skumstabilitetsexperiment. Det nya experimentet kommer att fokusera på att noga titta på skummet när det rör sig genom olika vätskestadier, särskilt när skummet övergår till ett flytande tillstånd. Den typen av observationer är omöjliga i jordens gravitation.
Detta är en tidig bild från ESA:s Foam-Coarsening på ISS. Det är en testbild men den visar att det hittills går som planerat. Bildkredit: ESA
Fluid Science Laboratory är en mångsidig utrustning. Den kan manövreras av astronauter på ISS, eller den kan manövreras i sitt 'telescience'-läge. I detta kommande Foam Coarsening-experiment kommer det att fjärrstyras från Belgien. Den här första bilden av rymdskum är en testbild.
En konstnärsbild av ESA:s Fluid Science Laboratory. Den kan styras av astronauter eller fjärrstyras. I Foam Coarsening Experiment kommer den att fjärrstyras av forskare vid Belgian User Operations Centre i Bryssel, Belgien. Bildkredit: Av NASA – http://www.nasa.gov/images/content/183434main_FSL2.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9856318
I Foam Coarsening-experimentet finns skummet i fristående celler och innehåller vätskor som skakas av kolvar och analyseras med laseroptik och högupplösta kameror. Forskare kommer noga att observera hur skum beter sig i mikrogravitation.
Resultaten handlar inte bara om utrymme. En större förståelse för skum kan påverka vårt dagliga liv här på jorden. Även om vi alla är bekanta med saker som rakskum, används skum i alla typer av tillverkningsprocesser. De används till och med i konstruktionen.
Detta experiment har dock ingenting att göra med ' kvantskum ', vilket är ett helt annat ämne.
Mer:
- Pressmeddelande: Rymdskum
- Wikipedia: Fluid Science Laboratory
- Uppsats: Skumstabilitet i mikrogravitation