Aan boord van de Europese module van het Internationaal Ruimtestation (ISS) markeert 26 januari 2021 het einde van twee RUBI-experimenten in het Fluid Science Laboratory (FSL)-rack. In het FSL-rack kunnen experimenten worden uitgevoerd om de dynamica van vloeistoffen in de ruimte te bestuderen, en RUBI (Reference mUltiscale Boiling Investigation) breidt onze kennis over het fysisch kookproces uit. De B.USOC (Belgian User Support and Operation Centre)-operatoren waren verantwoordelijk voor dit complexe ESA-instrument.
Na de eerste succesvolle RUBI-sessie besloot ESA een tweede sessie te realiseren om de wetenschappelijke output te verhogen, waarbij afstelpunten die in de eerste sessie waren weggelaten werden aangevuld en nieuwe omgevingscondities werden uitgeprobeerd die dichter bij de grenzen reikte van wat het instrument aankan. Als het vakje voor succes met een X wordt afgevinkt, dan draagt RUBI-X zijn naam goed. De volledige missie bevatte 622 wetenschappelijke “runs” (met 3 uitvoeringen perrun), waardoor een enorme hoeveelheid kookbellen ontstonden en 12,5 TB aan beelden en wetenschappelijke metingen aan boord werden opgenomen, resulterend in een overvloed aan gegevens voor analysedoor wetenschappers. Volgende week dinsdag zal NASA-astronaut Shannon Walker de RUBI-container uit het FSL-rack halen en de SMD-container installeren voor de volgende Soft Matter Dynamics (SMD)-missie. Net als voor RUBI starten nu ook voor SMD bijkomende wetenschappelijke sessies om de evolutie van korrelige materie en schuim in gewichtloosheid te bestuderen. Deze complexe bemanningsactiviteit wordt eveneens gecoördineerd en in real-time ondersteund door de operatoren van het B.USOC.
Achtergrondinformatie:
Het Belgisch controlecentrum B.USOC (Belgian User Support and Operations Centre) is namens de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) verantwoordelijk voor de implementatie van Europese nuttige ladingen aan boord van het Internationaal Ruimtestation. Het B.USOC fungeert als schakel tussen de wetenschappers en de ISS-omgeving, en is verantwoordelijk voor de voorbereiding en het begeleiden van deze experimenten. B.USOC-operatoren zijn in contact met andere controlecentra in heel Europa om ervoor te zorgen dat deze experimenten worden uitgevoerd zoals verwacht, en volgens de behoeften van de wetenschappers. De experimenten beginnen met een inbedrijfstellingsfase die een 24/7-gebaseerde consoledekking vereist om een functionele “checkout” uit te voeren. Later in de missie kan dit worden gereduceerd.
B.USOC is sinds de lancering van de Columbus-module in 2008 verantwoordelijk geweest voor een lange lijst van nuttige ladingen: de externe platformen SOLAR en ASIM, het PCDF-rack, het METERONroboticaproject en momenteel ook het Fluid Science Laboratory dat een verscheidenheid aan experimenten kan uitvoeren. Het recentste FSL-experiment is RUBI (Reference mUlticale Boiling Investigation), dat binnenkort vervangen wordt door CompGran-2 in de Soft Matter Dynamics (SMD) Experiment Container. Het voornaamste doel van het RUBI-experiment is het uitbreiden van onze kennis over het kookproces binnen een vloeistof. Op aarde is het observeren van het kookproces niet gemakkelijk omdat de gasbellen stijgen door de wet van Archimedes. De ISS-gewichtloosheid is daarom ideaal om de fundamentele fysica te bestuderen die anders door zwaartekrachteffecten worden verborgen.
Het hoofdbestanddeel van RUBI is de vloeistofcel die omringd wordt door verwarmers om bijna-kooktemperaturen te bereiken. Instrumenten om het kookproces nauwkeurig te controleren en te monitoren zijn onder andere de verwarmingsplaat met een nucleatieplaats waar het koken wordt geïnitieerd door een laserstraal, een hoge snelheid-zwart-wit-camera en een hoge snelheidsinfraroodcamera om beelden van de gegenereerde bubbels vast te leggen. Een elektrode in de vloeistofcel geeft de wetenschappers de mogelijkheid om de effecten van een elektrisch veld op de bellen te observeren. Een pomp kan een stroom produceren om te bestuderen hoe de bellen erdoor worden meegesleept en nauwkeurige temperatuursensoren zijn in staat om als een naald door de bellen heen te prikken.
Met RUBI en RUBI-X werden 847 + 622 metingsreeksen uitgevoerd die meer dan 12,5 TB aan gegevens opleverden die momenteel door de wetenschappers worden geanalyseerd. Naast de telemetrische waarden van elke wetenschappelijke run, is het grootste deel van deze gegevens afkomstig van de hoge snelheidzwart-wit- en infraroodcamera's om het kookproces te monitoren. De real-time toegang tot de gedownlinkte beelden om de voortgang en het succes van elke run te beoordelen, resulteert in de productie van de prachtigste beelden van bellen in gewichtloosheid, die zorgen voor dat extra vleugje vreugde voor de operator in console. Om de wetenschappers in staat te stellen om met die enorme hoeveelheid gegevens om te gaan, was automatisering noodzakelijk om waardevolle gegevens te extraheren en te verwerken. Eind januari 2021 begint het volgende FSL-experiment, CompGran-2, te beginnen met een inbedrijfstellingsfase waarin de operator 24 uur per dag en 7 dagen per week in console staat om alle subsystemen van het experiment uitgebreid te testen alvorens verder te gaan met de wetenschappelijke runs. CompGran-2 is de tweede vlucht van het Compact Granular-experiment, dat voor het eerst in 2018 werd uitgevoerd.
Belgische bijdrage
De Belgische bijdrage gaat verder dan de ruimte-operaties:
- De Université Libre de Bruxelles maakt deel uit van het RUBI-onderzoeksteam(ULB - Transfers Interfaces and Processes, Prof. P. Colinet).
- Lambda-X, in Nijvel, nam deel aan de ontwikkeling van de optiek van RUBI en SMD.
- Space Applications Services, in Zaventem, ontwikkelde de nieuwe Video Management Unit van FSL.
Bron: B.USOC
