Le 1er mars, l'astronaute danois de l'Agence Spatiale Européenne (ESA), Andreas Morgensen remplacera des expériences au cours de sa mission à bord de la Station spatiale internationale (ISS). Son intervention portera sur la troisième installation de l'expérience « Compacted Granulars » au sein du Fluid Science Laboratory (FSL). Durant toute l'activité, il sera assisté par les opérateurs du centre belge des opérations spatiales (B.USOC - Belgian User Support and Operations Centre), qui lui apporteront leur expertise et assistance depuis leur centre de contrôle à Uccle.

CompGran et microgravité

L'objectif de l'expérience Compacted Granulars (CompGran) consiste à analyser le comportement des matériaux granulaires dans un environnement de microgravité. Un échantillon CompGran se compose d'une cellule munie d'un piston mobile et de composants piézoélectriques, rempli de matière granulaire. À la suite de collisions entre les particules, ces dernières perdent de l'énergie, ce qui, sous l'effet de la gravité, s'accompagne d'une sédimentation rapide.

Toutefois, en microgravité, on peut étudier la perte d'énergie des particules indépendamment du phénomène de sédimentation. Pour cela, il convient de soumettre l'échantillon à une compression via le piston et à actionner le piézo, créant ainsi diverses conditions d’observation. Une fois que la densité atteint un niveau adéquat, le système granulaire se stabilise et la majorité des particules forment des liens permanents.

Néanmoins, quelques particules subsistent, appelées « rattlers », ne possédant soit aucun contact, soit trop peu pour se fixer complètement. Ces grains peuvent continuer à présenter certains mouvements, y compris après l’arrêt global du système. Afin d'obtenir des résultats uniformes permettant d'être mis en corrélation avec les modèles informatiques et la théorie, une microgravité de grande qualité et prolongée est requise. Cette condition garantira également le suivi du comportement d'un système granulaire sur l'ensemble de sa gamme énergétique, depuis les premiers stades du refroidissement dense jusqu'à l'arrêt complet, en passant par la dynamique vitreuse lente.

Dites "Cheese!"

La mission CompGran actuelle utilise quatre échantillons au total, dont trois sont remplis de graines de polystyrène de 0,14 mm de diamètre et un est rempli d'une matière qui imite la poussière lunaire. La différence entre les trois échantillons de polystyrène est que deux d'entre eux ont des éléments piézoélectriques de forme différente, tandis que dans le troisième, les graines sont recouvertes d'un revêtement aérosol spécial qui modifie leur comportement quand ils sont soumis à des densités plus élevées.

Une caméra de surveillance située dans le laboratoire de science des fluides (FSL) enregistre des séquences d'images microscopiques en noir et blanc de la cellule d'échantillonnage. Simultanément, un laser, une caméra linéaire et deux CorrTectors facilitent l'utilisation de nouvelles méthodes d'analyse, dont la spectroscopie à ondes diffuses (transmission et rétrodiffusion) et la spectroscopie de visibilité Speckle (permettant la corrélation résolue dans le temps). Le FSL fournit l'énergie et les capacités de gestion des données d'expérience encapsulant pour les télé-opérations et transmet les images et les données scientifiques au sol.

Soutien depuis la Terre

Le centre belge des opérations spatiales (B.USOC), hébergé par l'Institut royal d'Aéronomie Spatiale de Belgique (IASB) à Bruxelles et soutenu par Space Applications Services, est responsable de la mise en œuvre de certaines charges utiles européennes à bord de la Station spatiale internationale (notamment FSL et CompGran), pour le compte de l'Agence Spatiale Européenne (ESA).

Il fait le lien entre les scientifiques et l'environnement de l'ISS, et est responsable de la préparation et de l'exploitation de ces expériences ainsi que de la distribution des données scientifiques brutes de l'expérience à l'équipe scientifique. Les opérateurs du B.USOC sont en contact avec d'autres stations de contrôle au sol à travers l'Europe afin de s'assurer que ces expériences se déroulent comme prévu et selon les besoins des scientifiques.

L'expérience découle d’une collaboration entre scientifiques coordonnés par le professeur Matthias Sperl (DLR).