Che cosa hanno in comune la iconica luce al Neon, che per decenni  è rimasta un segno dell’innovazione con tutta le sue applicazioni, con lo Spazio e tutti i suoi attuali e futuri possibili campi applicativi, quasi come un luogo da condividere? I ricercatori si stanno preparando per un nuovo ciclo di esperimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, in una struttura progettata per studiare gli effetti della luce e del calore su molte cose intorno a noi, da come evapora una macchia di caffè a come i computer vengono raffreddati e come i sistemi di supporto vitale dei veicoli spaziali potrebbero essere migliorati.

Fonte: ESA – European Space Agency

La struttura Heat Transfer Host-2  si inserisce all’interno dell’European Drawer Rack-2 ed è uno dei tanti aggiornamenti pianificati per il laboratorio europeo Columbus della Stazione Spaziale Internazionale nei prossimi anni. Il design consente agli inserti dell’esperimento di essere inseriti e funzionare in modo autonomo, sfruttando l’assenza di gravità nell’orbita terrestre.

Gli esperimenti “Marangoni in Films” e “Condensation on Fins” fanno parte di una campagna più ampia per valutare come il calore viene trasferito attraverso gas e liquidi durante il cambio di fase. Lo studio del processo nello spazio consente ai ricercatori di osservare i meccanismi sottoposti a forti movimenti e su larga scala, senza che la gravità si intrometta. Una migliore e più approfondita analisi dovrebbe migliorare i futuri sistemi di raffreddamento satellitare, nonché confermare o mettere a punto modelli di computer che possono essere utilizzati sulla Terra, migliorando il raffreddamento per dispositivi elettronici come smartphone e computer, portando a processi industriali ottimizzati.

OSSERVAZIONE ATIPICA

Prima che qualsiasi esperimento possa aver luogo, gli strumenti scientifici devono essere perfezionati. Per questi esperimenti, i primi inserti dovrebbero essere lanciati nel 2023. I ricercatori stanno cercando di osservare i cambiamenti a livello di micron, più piccoli di batteri e virus.

Nel dicembre dello scorso anno, i ricercatori hanno testato un sistema a Nivelles, in Belgio, puntando un laser su una pinna metallica e utilizzando un interferometro ad alta precisione per registrare i cambiamenti. Durante l’esperimento, l’aletta viene raffreddata e successivamente ricoperta da un film liquido condensante. L’interferometro registra le variazioni di temperatura e le variazioni di concentrazione del vapore attorno all’aletta, mentre la modalità ottica dell’interferometro traccia lo spessore del film liquido con alta precisione.

“È interessante notare che abbiamo bisogno che la fotocamera ottica sia leggermente sfocata per ottenere il miglior risultato”, afferma Ana Frutos Pastor, ingegnere del sistema Payload dell’ESA, “concentrandoci appena dietro le pinne, possiamo distinguere i contorni con precisione microscopica”.

Prima che qualsiasi esperimento possa aver luogo, gli strumenti scientifici devono essere perfezionati. Per questi esperimenti, i primi inserti dovrebbero essere lanciati nel 2023. I ricercatori stanno cercando di osservare i cambiamenti a livello di micron, più piccoli di batteri e virus.

Nel dicembre dello scorso anno, i ricercatori hanno testato un sistema a Nivelles, in Belgio, puntando un laser su una pinna metallica e utilizzando un interferometro ad alta precisione per registrare i cambiamenti. Durante l’esperimento, l’aletta viene raffreddata e successivamente ricoperta da un film liquido condensante. L’interferometro registra le variazioni di temperatura e le variazioni di concentrazione del vapore attorno all’aletta, mentre la modalità ottica dell’interferometro traccia lo spessore del film liquido con alta precisione.

“È interessante notare che abbiamo bisogno che la fotocamera ottica sia leggermente sfocata per ottenere il miglior risultato“, afferma Ana Frutos Pastor, ingegnere del sistema Payload dell’ESA, “concentrandoci appena dietro le pinne, possiamo distinguere i contorni con precisione microscopica“.

MARANGONI IN SPACE

L’effetto Marangoni descrive come le particelle possono essere spostate lungo i liquidi mentre interagiscono con le temperature mutevoli. Per comprendere e controllare meglio l’instabilità, una seconda serie di esperimenti si concentrerà su piccole placche quadrate di 20 mm con picchi e valli minuscoli, alti solo poche centinaia di micron. Inondato di liquido e riscaldato, verrà utilizzata una tecnica basata sulla luce blu e rossa che si presenta come viola per misurare fino al micron come le differenze di temperatura sulla superficie del liquido portano alla formazione di picchi e valli.

“Questi esperimenti servono principalmente a confermare o perfezionare modelli matematici, questa è fisica fondamentale”, spiega Balazs Toth del Fluid Science Payloads Team dell’ESA, “ma gli effetti che stanno studiando giocano su molte cose intorno a noi, da come evapora una macchia di caffè a come i computer vengono raffreddati mentre leggi questa frase e come i sistemi di supporto vitale dei veicoli spaziali potrebbero essere migliorati. “

I primi modelli hardware sono stati costruiti da QinetiQ Space a Kruibeke, in Belgio, e sono stati testati dai team scientifici. Questi modelli contengono tutti i sistemi di gestione termica e dei fluidi, nonché i nuovi brillanti metodi diagnostici.

IMMAGINI: ESPERIMENTI CON LUCI A NEON E LASER NELLA STAZIONE SPAZIALE

(FONTE: ESA)