Assistir a uma bolha flutuar sem esforço pela Estação Espacial Internacional pode ser hipnotizante e bonito de se testemunhar, mas essa mesma bolha também está ensinando aos pesquisadores como os fluidos se comportam de maneira diferente na microgravidade do que na Terra. As condições quase sem peso a bordo da estação permitem que os pesquisadores observem e controlem uma grande variedade de fluidos de maneiras que não são possíveis na Terra, principalmente devido à dinâmica da tensão superficial e à falta de flutuabilidade e sedimentação dentro dos fluidos no ambiente de baixa gravidade.

Compreender como os fluidos reagem nessas condições pode levar a projetos aprimorados nos tanques de combustível, sistemas de água e outros sistemas baseados em fluidos para viagens espaciais, bem como na Terra.

Muitas investigações a bordo do laboratório orbital enfocam a física dos fluidos, incluindo o movimento de líquidos ou a formação de bolhas. Como na Terra, a formação de uma bolha às vezes é uma adição bem-vinda, mas também pode ser uma indicação de que algo deu errado e deve ser refeito. Tecnologia, investigações, e mesmo tarefas tão simples como beber água devem levar em consideração as bolhas para serem adaptadas para serem funcionais em um ambiente de microgravidade.

Aqui estão várias investigações que usam bolhas ou física dos fluidos em seu benefício.

• A investigação da Análise de Observação das Ilhas Esméticas no Espaço (OASIS) estudou o comportamento único dos cristais líquidos na microgravidade, observando a forma como esses cristais agem tanto como sólido quanto como líquido. Bolhas de cristal livremente suspensas na microgravidade representam sistemas de fluidos quase ideais que são física e quimicamente iguais para o estudo de líquidos em movimento. Compreender como esses cristais se comportam no espaço pode levar a melhorias nos micro-visores de capacetes espaciais, bem como telas de alta qualidade em dispositivos que usam telas de cristal líquido (LCDs).
• O Experimento de Fluxo Capilar (CFE) procurou resolver o problema de transferência de fluido de um recipiente para outro no espaço. Sem gravidade, os líquidos não fluem da mesma forma que na Terra, nem se acumulam no fundo de um contêiner da maneira que você esperaria que ocorressem em gravidade. A pesquisa descobriu que, embora controlar o fluxo de fluidos seja difícil no espaço, forças capilares, ou a capacidade de um fluido fluir através de um tubo estreito sem a ajuda da gravidade, ainda estão presentes. O Experimento 2 de Fluxo Capilar está expandindo a pesquisa de física dos fluidos conduzida durante o CFE, explorando a capacidade do líquido de se espalhar por uma superfície em microgravidade. Os resultados dos experimentos de fluxo capilar podem levar a sistemas de fluidos mais eficientes a bordo de futuras espaçonaves, e uma melhor compreensão das forças capilares presentes em materiais porosos, como areia, solo, mechas e esponjas.
• Os pesquisadores usaram os dados coletados durante a investigação da bolha de vapor restrita para obter uma melhor compreensão da física da evaporação e condensação e como elas afetam os processos de resfriamento. Os resultados desta investigação auxiliaram no desenvolvimento de modelos simples de formação de bolhas, o que poderia ajudar a desenvolver sistemas de resfriamento microeletrônicos mais eficientes.
• A investigação da Eli Lilly Hard to Wet Surfaces estuda a capacidade de um material se dissolver na água durante a microgravidade, e pode esclarecer por que as drogas parecem menos eficazes no espaço do que na Terra. Os resultados desta investigação podem ajudar a melhorar o design de comprimidos que se dissolvem no corpo e levam a uma distribuição mais eficiente de medicamentos na Terra e no espaço.
• O experimento Nucleate Pool Boiling Experiment usou microgravidade para observar o crescimento da bolha de uma superfície aquecida e o desprendimento subsequente da bolha para um líquido circundante mais frio, e o processo pelo qual as bolhas podem transferir calor através do fluxo de fluido. As informações coletadas durante esta investigação podem levar a um equipamento ideal usado para transferir calor em ambientes hostis, como o oceano profundo, frio extremo e grandes altitudes.
• O fluxo de duas fases investiga as características de transferência de calor de como os líquidos fluem durante a ebulição em ambientes de microgravidade. O calor é removido no processo de fervura normalmente, transformando o líquido em vapor na superfície aquecida, e esse vapor retorna a um líquido por meio de condensação que continua a circular e formar um sistema de resfriamento. O líquido e a bolha se comportam de maneira muito diferente no espaço e na Terra, e esta pesquisa pode ajudar a fornecer uma compreensão fundamental dos comportamentos de formação de bolhas, fluxo de vapor líquido em um tubo e como o calor é transferido em sistemas de resfriamento.

Projetado para hospedar uma ampla gama de investigações, há várias instalações a bordo da estação para conduzir investigações de física dos fluidos. O Rack Integrado de Fluidos, o Laboratório de Ciência de Fluidos, e o Fluid Physics Experiment Facility todos hospedam investigações em áreas como coloides, bolhas, molhar, ação capilar e mudanças de fase.