To eksperimenter til at hjælpe mennesker med at gå længere/blive længere i rummet

Når Space X23-raketten opsendes den 28. august for at forsyne den internationale rumstation, det vil udføre to eksperimenter designet til at opretholde mennesker, når de går længere og opholder sig længere i det dybe rum:En fysisk videnskabelig undersøgelse kendt som DEvice for the study of Critical Liquids and Crystallization—Directional Solidification Insert-Reflight (DSI-R), og et rumbiologisk eksperiment kendt som Advanced Plant EXperiment-08 (APEX-08).

Selvom DSI-R's fulde titel kan være lang, dens formål er kortfattet:Hvordan kan materialeforskere gøre metallegeringer stærkere, og holde længere under forskellige tyngdekraftsforhold? Svaret kan ligge i en række beregningsmodeller, som forskere håber at forfine som et resultat af dette eksperiment. Dr. Rohit Trivedi, en seniorforsker ved Ames Laboratory og en professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved Iowa State University i Ames Iowa er hovedforsker:Dr. Alain Karma, en professor i fysik ved Bostons Northeastern University er Co Investigator. De forklarer, hvad de håber at observere og lære.

Dr.:Trivedi siger, "Vi vil bruge Device for the Study of Critical Liquids and Crystallization (DECLIC), som giver dig mulighed for rent faktisk at se, hvad der sker, når en flydende legering begynder at hærde til at blive et fast stof. Mens den gør det, det danner forgrenede mikroskopiske krystaller kendt som dendritter. I en perfekt verden, alle dendritterne ville være ensartede i størrelse og vokse i samme retning mod den varme væske i formen. Men vi ved, at det ikke sker. Grupper af dendritter vokser i forskellige retninger og efterlader krystaldefekter i det størknede materiale, der påvirker dets mekaniske egenskaber. Spørgsmålet er så, hvorfor opstår disse støbefejl, og hvordan forebygger vi dem? DECLIC er et vidunderligt videnskabeligt instrument, der blev bygget af Frankrigs CNES. Det er dybest set et stativmonteret minilaboratorium, der giver os mulighed for at udføre eksperimenter fra jorden, hvor vi kan bruge Directional Solidification Insert DSI til at kontrollere nøglevariabler såsom legeringssammensætning, som blev forhøjet for reflight-eksperimenterne (DSI-R), temperaturgradienten og størkningshastigheden og visualiser in situ, hvordan krystaller dannes og vokser uden væskestrøm induceret af tyngdekraften."

Dr. Karma siger, "Når vi har foretaget disse observationer og fået disse nye data, vi kan teste og forfine vores beregningsmodeller for at hjælpe med at forudsige, hvordan man gør metallegeringer stærkere, lettere og langtidsholdbar. Dette er vigtigt både for langsigtede rumflyvninger og her på Jorden. Til materialebehandling i rummet eller månens overflade og langvarig rumflyvning, vi vil højst sandsynligt bruge 3D-printere til at fremstille reservedele til vores rumfartøj. Enkelt sagt kan vi tage metalpulver og anvende en laser på dem for at lave den del, vi har brug for. Men flere variabler i fremstillingsprocessen betyder, at forsøg og fejl ikke er optimalt. I stedet, disse nye beregningsmodeller vil hjælpe os med at indsnævre valgmulighederne. Vi vil også bruge disse modeller til at fortælle os, hvordan man fremstiller disse dele under forskellige tyngdekraftsforhold fra Månen til Mars til selve det dybe rum. Tilbage på jorden, disse samme beregningsmodeller vil hjælpe os med at producere overlegne strukturelle metalliske legeringer til brug i vores infrastrukturprojekter. Og husk, der er nye materialer, der endnu mangler at blive opdaget - for eksempel legeringer med kapacitet til at fungere ved højere temperaturer under ekstreme miljøer. Det er meget spændende at deltage i den forskning, der vil føre til opdagelsen af ​​disse nye materialer."

APEX-08 er et andet eksempel på "gør det, tag det ikke"-tilgang til fremtidige rumrejser. Ligesom mennesker, planter dyrket i rummet til konsum kan opleve stress, når de udsættes for mikrotyngdekraftsforhold. Da forbindelser kendt som polyaminer bidrager til plantestress, APEX-08 vil undersøge den rolle disse forbindelser spiller, specifikt i planten:Arabidopsis thaliana, alias thalekarse. Eksperimentets resultater kan give indsigt i de mekanismer, planter bruger til at modulere stress af mikrogravitation.