Το ΑΠΘ εκτοξεύει σήμερα διαστημοσυσκευή από τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό

Αντίστροφη μέτρηση έχει προγραμματιστεί σήμερα στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ) για την εκτόξευση πυραύλου από το Johnson Space Center της Βιρτζίνια των ΗΠΑ προς τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.Στις 19.30 ώρα Ελλάδας, από το Mid-Atlantic Regional Spaceport στο Johnson Space Center της Βιρτζίνια των ΗΠΑ θα εκτοξευθεί με προορισμό τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό μία καινοτομική διαστημοσυσκευή της AIRBUS, με ισχυρή ελληνική επιστημονική παρουσία σε πολυεθνική ομάδα του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA).

Το πείραμα με τη συμμετοχή του ΑΠΘ

Η πειραματική συσκευή φέρει τα αρχικά SMD-PASTA (Soft Matter Dynamics - Particles Stabilized Emulsions and Foams) και θα μεταφερθεί στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό με το σκάφος Cygnus NG-17 επάνω σε πύραυλο Northrop Grumman Antares. Η σύνδεση του πυραύλου με τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό θα γίνει στις 21 Φεβρουαρίου 2022.
Το πείραμα SMD-PASTA αφορά τη μελέτη -σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας- της σταθερότητας γαλακτωμάτων, μειγμάτων μη αναμίξιμων υγρών δηλαδή που χρησιμοποιούνται σήμερα ευρέως σε χημικά, τρόφιμα, φάρμακα, καύσιμα, καλλυντικά κ.λπ.

Πιστό αντίγραφο της διαστημοσυσκευής SMD - PASTA της Airbus για δοκιμές σε γήινες συνθήκες βαρύτητας στο εργαστήριο

Η ερευνητική Ομάδα Πολυφασικής Δυναμικής του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ, που το 2019 είχε σημαντική συμβολή στο πείραμα βρασμού RUBI στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, έχει και στην αποστολή αυτή την ευθύνη του χειρισμού σε πραγματικό χρόνο της εκτέλεσης πειράματος στο διάστημα. Ο χειρισμός - έλεγχος θα γίνεται από το Απομακρυσμένο Κέντρο Τηλεμετρίας (Remote Telemetry Station) στο Τμήμα Χημείας του ΑΠΘ.

Η Ομάδα Πολυφασικής Δυναμικής του Τμήματος Χημείας ΑΠΘ στο πείραμα SMD-PASTA. Από τα αριστερά: τεχνικός Τριαντάφυλλος Τσιλιπήρας, καθηγητής Θοδωρής Καραπάντσιος, καθηγητής Μαργαρίτης Κώστογλου, υποψήφια διδάκτωρ Αγγελική Χονδρού, μεταδιδακτορικός ερευνητής Δρ. Σωτήρης Ευγενίδης

Στην πολυεθνική ομάδα SMD-PASTA του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος συμμετέχουν Πανεπιστήμια και Ερευνητικά Ιδρύματα από την Ιταλία, τη Γαλλία, τη Γερμανία, τις ΗΠΑ, την Ιαπωνία και την Ελλάδα. Η χώρα μας εκπροσωπείται από την ερευνητική Ομάδα Πολυφασικής Δυναμικής του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ, στην οποία επικεφαλής είναι ο καθηγητής Θοδωρής Καραπάντσιος και συμμετέχουν ο καθηγητής Μαργαρίτης Κώστογλου, ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Δρ. Σωτήρης Ευγενίδης, η υποψήφια διδάκτωρ Αγγελική Χονδρού και ο τεχνικός Τριαντάφυλλος Τσιλιπήρας.

«Θα μελετηθούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σταγόνων, η δυναμική τους συμπεριφορά, καθώς και η εξέλιξη της κατανομής μεγέθους σταγόνων κατά τη διάρκεια της αποσταθεροποίησης των γαλακτωμάτων. Σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας μηδενίζεται η επίδραση της άνωσης και έτσι μπορούν να μελετηθούν τα φαινόμενα αποσταθεροποίησης των γαλακτωμάτων -συνενώσεις, συσσωματώσεις σταγόνων- με μεγάλη λεπτομέρεια και σε διαφορετικές κλίμακες μεγέθους», δήλωσε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο κ. Καραπάντσιος.

Πώς θα αναλύονται τα δεδομένα στο ΑΠΘ

Στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, η συσκευή SMD - PASTA θα εγκατασταθεί εντός της διάταξης Fluid Science Laboratory στο εσωτερικό του Ευρωπαϊκής κατασκευής Columbus module στις 28 Φεβρουαρίου 2022. Έπειτα από μια μικρή αρχική περίοδο δοκιμών και ρυθμίσεων, η συσκευή SMD - PASTA θα λειτουργεί αδιαλείπτως έως τον Ιούνιο του 2022.


Όπως διευκρίνισε ο κ. Καραπάντσιος, κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της συσκευής, η ελληνική ομάδα θα λαμβάνει μέσω δορυφόρου, σε πραγματικό χρόνο, δεδομένα τηλεμετρίας που αφορούν εικόνες υψηλής ανάλυσης των σταγόνων των γαλακτωμάτων που έχουν παρασκευαστεί και χρονοσειρές έντασης σήματος laser, που παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά των γαλακτωμάτων (μέγεθος σταγόνων, ρεολογική συμπεριφορά).

Εργαστηριακή διάταξη στο Τμήμα Χημείας του ΑΠΘ για δοκιμές λειτουργικών παραμέτρων κατά τον σχεδιασμό των πειραμάτων για την διαστημοσυσκευή SMD-PASTA

Η διαστημοσυσκευή SMD - PASTA έχει κατασκευαστεί από την εταιρεία AIRBUS Defense and Space, στις εγκαταστάσεις της οποίας, στο Friedrichshafen της Γερμανίας, έγιναν το πρώτο δεκαπενθήμερο του Οκτωβρίου του 2021 εκτενείς πειραματικές δοκιμές, υπό την καθοδήγηση της πολυεθνικής ερευνητικής ομάδας, για τον προσδιορισμό των λειτουργικών παραμέτρων της συσκευής. Τον Δεκέμβριο του 2021 έγιναν οι δοκιμές των πρωτοκόλλων επικοινωνίας με τη συσκευή και τους αστροναύτες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Στις αρχές Φεβρουαρίου του 2022 πραγματοποιήθηκαν οι τελικοί έλεγχοι των παραμέτρων λειτουργίας της συσκευής με χρήση δεδομένων τηλεμετρίας.

Σχηματική απεικόνιση πειραματικής διάταξης (υπό κατασκευή) μελέτης γαλακτωμάτων κατά τη διάρκεια παραβολικών πτήσεων

Παραβολικές πτήσεις της ομάδας του ΑΠΘ πάνω από τον Ατλαντικό

Η Ομάδα Πολυφασικής Δυναμικής του ΑΠΘ το τελευταίο χρονικό διάστημα πραγματοποιεί παράλληλα πειράματα σε συνθήκες γήινης βαρύτητας που έχουν ως στόχο τον προσδιορισμό των κατάλληλων πειραματικών παραμέτρων για την παρασκευή γαλακτωμάτων. Ωστόσο, όπως επισήμανε ο κ. Καραπάντσιος «αν και η μελέτη σε γήινες συνθήκες επιτρέπει τον σχεδιασμό των πειραμάτων, δεν μπορεί να μας δώσει πληροφορίες για την επίδραση των πειραματικών παραμέτρων στο διάστημα όπου οι δυο φάσεις των γαλακτωμάτων δεν διαχωρίζονται αλλά βρίσκονται σε διασπορά».
Για τον λόγο αυτό, η ομάδα του ΑΠΘ θα κατασκευάζει αυτή την περίοδο παρόμοια πειραματική διάταξη με αυτή που βρίσκεται στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για την εκτέλεση πειραμάτων γαλακτωματοποίησης σε συνθήκες χαμηλής βαρύτητας κατά τη διάρκεια παραβολικών πτήσεων. Η διεξαγωγή των πειραμάτων αυτών θα γίνει σε δυο καμπάνιες παραβολικών πτήσεων πάνω από τον Ατλαντικό, με αφετηρία το Μπορντώ της Γαλλίας. «Η κάθε καμπάνια παραβολικών πτήσεων αποτελείται από 90 "παραβολές", δηλαδή, μικρά χρονικά διαστήματα των 20-22 sec χαμηλής βαρύτητας, τα οποία όμως κρίνονται ικανοποιητικά για μια πρώτη εκτίμηση της συμπεριφοράς των γαλακτωμάτων σε συνθήκες χαμηλής βαρύτητας», εξήγησε ο κ. Καραπάντσιος.

Εικόνες υψηλής ανάλυσης σταγόνων ελαίου από πειράματα αναφοράς σε γήινες συνθήκες βαρύτητας σε πιστό αντίγραφο της διαστημοσυσκευής SMD - PASTA

«Εφαρμογές των γαλακτωμάτων»

Τα γαλακτώματα χρησιμοποιούνται ευρέως σε ποικίλες εφαρμογές, εξαιτίας της ικανότητάς τους να μεταφέρουν ή να διαλυτοποιούν υδρόφοβες ουσίες σε μια συνεχή φάση νερού. Συναντώνται ως εντομοκτόνα και ζιζανιοκτόνα, γυαλιστικά, λιπαντικά, χρώματα και βερνίκια. Επίσης, συναντώνται ως τρόφιμα και καλλυντικά ενώ αποτελούν κατάλληλους φορείς για την ελεγχόμενη μεταφορά δραστικών ουσιών (φάρμακα και φυτοφάρμακα). Τέλος, τα τελευταία χρόνια τα γαλακτώματα παίζουν σημαντικό ρόλο στην αποδοτική ανάκτηση πετρελαίου από πετρώματα.

«Γαλακτώματα σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας»

Τα πειράματα γαλακτωματοποίησης που διεξάγονται σε περιβάλλον έλλειψης βαρύτητας επιτρέπουν την παρατήρηση φαινομένων που είναι υπερβολικά γρήγορα και εντοπισμένα σε μικρή κλίμακα για να μετρηθούν υπό φυσιολογικές συνθήκες βαρύτητας. Σε συνθήκες γήινης βαρύτητας η άνωση οδηγεί στο γρήγορο διαχωρισμό του γαλακτώματος σε δύο διακριτά στρώματα, με αποτέλεσμα να καθίσταται αδύνατη η μελέτη της κίνησης και της αλληλεπίδρασης των σταγόνων (φαινόμενα συνένωσης και συσσωμάτωσης). Σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας, οι βαρυτικές επιδράσεις εξαλείφονται. Η μελέτη τέτοιων φαινομένων είναι καθοριστικής σημασίας καθώς αυτά επιδρούν στην αποσταθεροποίηση των γαλακτωμάτων.

Σχηματική αναπαράσταση διαγνωστικών τεχνικών της διαστημοσυσκευής SMD-PASTA

Ο στόχος του πειράματος SMD-PASTA, όπως σημείωσε ο κ. Καραπάντσιος, είναι «να διερευνήσει τη δυναμική συμπεριφορά των σταγόνων και τις αλληλεπιδράσεις σταγόνων σε πολλές κλίμακες μεγέθους», καθώς «τα παραπάνω παίζουν σημαντικό ρόλο σε συγκεκριμένους μηχανισμούς αποσταθεροποίησης γαλακτωμάτων όπως η διεργασία της συνένωσης ή ωρίμανσης κατά Ostwald» και «κατά συνέπεια, η διερεύνησή τους θα συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών αποσταθεροποίησης των γαλακτωμάτων και θα οδηγήσει σε νέα δεδομένα, τα οποία θα συμβάλουν σε καλύτερη ποιότητα προϊόντων σε μορφή γαλακτώματος αλλά και στην αξιολόγηση θεωρητικών μοντέλων για την περιγραφή τους».


Τις φωτογραφίες παραχώρησε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η Ομάδα Πολυφασικής Δυναμικής του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ

Πηγή ΑΠΕ ΜΠΕ