Como parte da missão de reabastecimento CRS-19 da SpaceX para a Estação Espacial Internacional (ISS), lançada em 5 de dezembro, pesquisadores da NASA, O New Jersey Institute of Technology (NJIT) e a New York University (NYU) estão prontos para iniciar uma nova investigação científica para explorar como um grupo de partículas microscópicas consideradas "blocos de construção" essenciais para materiais e produtos aqui na Terra, conhecidas como partículas coloidais, comportar-se e formar-se em gravidade zero.

A carga útil experimental da equipe de amostras coloidais, que oficialmente atracou na estação em 8 de dezembro, será usado para estudar pela primeira vez o que acontece quando as partículas coloidais são expostas a mudanças de temperatura na ausência de gravidade em condições de voo espacial durante uma série de experimentos a serem realizados ainda este ano, intitulado "Experiência avançada de coloides (temperatura controlada) - ACE-T11."

Os pesquisadores dizem que os experimentos de gravidade zero ACE-T11 oferecem uma oportunidade única de aprender novas informações sobre a física fundamental que conduz a forma como as partículas coloidais se dispersam e permanecem suspensas em meios como líquidos para alterar suas propriedades - potencialmente abrindo novas portas no campo de "engenharia coloidal" que pode auxiliar na fabricação de materiais e produtos de próxima geração para melhorar a vida diária, bem como o sucesso de futuras missões de voo de longo alcance no espaço.

"Os dados experimentais que coletamos na ISS nos permitirão testar e validar teorias para fenômenos subjacentes à formação de estruturas em coloides de uma forma que nunca foi feita antes, com rigor, "disse Boris Khusid, Professor de engenharia química e de materiais do NJIT e investigador principal do estudo. "Por meio dos experimentos ACE-T11, estamos ansiosos para aprender a influência de várias forças que afetam o movimento das partículas coloidais, o que poderia reduzir drasticamente os tempos de ciclo de design de aparelhos e processos para uma ampla gama de aplicações terrestres e espaciais atuais e futuras. "

Os coloides são um sistema de objetos de tamanho nanométrico suspensos em qualquer combinação de gás, meios líquidos ou sólidos, e são um dos três principais tipos de misturas junto com soluções e suspensões. Exemplos comuns de coloides incluem névoa ou névoa quando as gotículas de líquido são dispersas em meios gasosos, ou fumaça e poeira quando as partículas coloidais sólidas são dispersas no gás. Recentemente, a manipulação guiada de coloides tornou-se um meio difundido para a fabricação de materiais funcionais em eletrônica, fotônica, Ciência da vida, indústrias químicas, e recentemente, impressao 3D.

Embora a maneira pela qual vários cristalinos, A forma de estruturas colóides líquidas e vítreas tem sido frequentemente estudada na Terra para o avanço de tais aplicações de engenharia, pesquisas anteriores foram limitadas em parte devido à influência de processos indesejáveis ​​impulsionados pela gravidade, como sedimentação de partículas ou congestionamento.

De forma controlada, ambiente de microgravidade na ISS, essas partículas irão mover 100, 000 vezes mais lento em relação um ao outro do que na Terra, tornando-os mais fáceis de estudar. A equipe usará partículas coloidais esféricas marcadas com um fluoróforo que foram sintetizados na NYU e microscopia confocal de alta resolução na estação para observar como as partículas dispersas no líquido sincronizam seu movimento para formar um padrão de repetição conforme são gradualmente introduzidas para aumentar e diminuir temperaturas.

De acordo com a NASA, os experimentos - que serão operados remotamente a partir da sala de controle do Glenn Center da NASA - podem aprimorar a maneira como os astronautas produzem materiais em futuras missões espaciais, potencialmente tendo "enormes implicações para a impressão 3-D de alta resolução porque podem expandir o número de materiais que podem ser usados ​​para fazer objetos impressos em 3-D."

"O objetivo final é elucidar 'como a ordem surge espontaneamente da desordem', visualizando como essas partículas individuais formam espontaneamente um regular semelhante a um cristal, padrão de repetição que permanece ordenado mesmo quando são trazidos de volta à gravidade da Terra, "disse Khusid." Os resultados dos experimentos podem avançar no desenvolvimento de uma estratégia para controle e manipulação de coloides na plataforma ISS exclusiva para impressão 3-D de materiais que não podem ser replicados pela manufatura terrestre. "

A 19ª missão de abastecimento comercial da SpaceX foi lançada no foguete SpaceX Falcon 9 e transportada a bordo da espaçonave Dragon do Complexo de Lançamento Espacial 40 na Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral, na Flórida. Os experimentos ACE-T11 estão entre os 2 da missão, 600 kg de suprimentos e cargas úteis que incluem materiais essenciais para apoiar diretamente dezenas das mais de 250 investigações científicas e demonstrações de tecnologia planejadas durante as Expedições 61 e 62 na ISS.