El Laboratorio de Ciencia de Fluidos es una carga útil científica europea (ESA) diseñada para su uso en Columbus y construida por Alenia Spazio , OHB-System y Verhaert Design and Development. [1] Es una instalación multiusuario para realizar investigaciones de física de fluidos en condiciones de microgravedad . Puede funcionar en modo totalmente automático o semiautomático y puede ser controlado a bordo por los astronautas de la ISS , o desde tierra en el llamado modo de teleciencia .
El objetivo principal de realizar experimentos de ciencia de fluidos en el espacio es estudiar fenómenos dinámicos en ausencia de fuerzas gravitacionales. En condiciones de microgravedad, dichas fuerzas se eliminan casi por completo, lo que reduce significativamente la convección , la sedimentación y la estratificación impulsadas por la gravedad y la presión estática de los fluidos , lo que permite el estudio de los efectos de la dinámica de fluidos que normalmente quedan enmascarados por la gravedad. Estos efectos incluyen la transferencia de calor y masa controlada por difusión .
La ausencia de convección impulsada por la gravedad elimina los efectos negativos de los gradientes de densidad (distribución de masa no homogénea) que surgen en procesos que implican tratamiento térmico, transiciones de fase, transporte difusivo o reacción química. La convección en los procesos terrestres es un fuerte factor perturbador, cuyos efectos rara vez se pueden predecir con gran precisión y que dominan la transferencia de calor y masa en los fluidos.
La capacidad de controlar con precisión estos procesos sigue siendo limitada, y su comprensión total requiere más investigación fundamental mediante la realización de experimentos con modelos bien definidos para desarrollar y probar teorías relacionadas en condiciones de microgravedad. Esto debería facilitar la optimización de los procesos de fabricación aquí en la Tierra y mejorar la calidad de productos de alto valor, como los semiconductores .
El Laboratorio de Ciencias de Fluidos ocupa un bastidor de carga útil estándar internacional . El elemento central de la instalación consta del módulo de diagnóstico óptico y el módulo de experimentos central en el que se insertan y operan secuencialmente los contenedores de experimentos. El módulo de diagnóstico óptico alberga el equipo para la observación visual e interferométrica, su electrónica de control relacionada y los puntos de conexión e interfaces para las cámaras frontales . El módulo de experimentos central se divide en dos partes:
Los experimentos deben integrarse en un contenedor de experimentos FSL (FSL EC). Con una masa típica de 25 a 30 kilogramos (55 a 66 lb), una masa máxima de 40 kilogramos (88 lb) y dimensiones estándar de 400 x 270 x 280 mm (15,7 x 10,6 x 11,0 in), el EC proporciona un amplio espacio para acomodar el conjunto de celdas de fluido, incluidos los estímulos de proceso necesarios y la electrónica dedicada.
Para la observación de experimentos el Laboratorio de Ciencias de Fluidos incluye:
También estarán disponibles a bordo equipos de soporte de vuelo , como repuestos, herramientas especiales y consumibles (por ejemplo, agentes de limpieza), cámaras frontales y objetivos de referencia óptica para calibración experimental y de diagnóstico, para respaldar los experimentos de los clientes.
Recientemente se han implementado varias mejoras, en parte como resultado de nuevos desarrollos tecnológicos, en el Laboratorio de Ciencias de Fluidos. Entre ellas, las más notables son una nueva Unidad de Gestión de Vídeo (VMU) y el Subsistema de Aislamiento de Vibraciones de Microgravedad (MVIS) desarrollado por la Agencia Espacial Canadiense . Los científicos pueden optar por activar el MVIS para aislar (mediante levitación magnética ) el experimento y los diagnósticos ópticos de las perturbaciones de vibración gravitacional de la estación espacial . El VMU ya ha proporcionado datos científicos notablemente buenos durante la reciente Misión CompGran, instalada por Alexander Gerst en junio de 2018. El sistema MVIS se explotará por primera vez con la próxima Misión de Ebullición Multiescala de Referencia que comenzará en agosto de 2019.
El FSL se opera según el concepto de operación descentralizada de la carga útil de la ESA. El Centro Responsable de la Instalación (FRC) para el FSL era MARS, ubicado en Nápoles , Italia , y ahora es el Centro Belga de Operaciones y Soporte al Usuario BUSOC, ubicado en Bruselas , Bélgica . [2] [3]
[2]
Este artículo incorpora material de dominio público del Laboratorio de Ciencias de Fluidos (FSL). NASA .
