作為SpaceX于12月5日啟動(dòng)的向國(guó)際空間站(ISS)補(bǔ)給CRS-19的任務(wù)的一部分，來(lái)自NASA，新澤西理工學(xué)院(NJIT)和紐約大學(xué)(NYU)的研究人員將著手進(jìn)行一項(xiàng)新的科學(xué)研究，以探索被認(rèn)為是地球上材料和產(chǎn)品的關(guān)鍵“構(gòu)造塊”的一組微觀粒子(稱(chēng)為膠體粒子)在零重力下的行為和形式。

該團(tuán)隊(duì)的膠體樣品的實(shí)驗(yàn)有效載荷已于12月8日正式?？吭谠撜?，將用于首次研究在一系列實(shí)驗(yàn)中在無(wú)重力的情況下膠體顆粒暴露于溫度變化而發(fā)生的情況將于今年晚些時(shí)候進(jìn)行，名為“高級(jí)膠體實(shí)驗(yàn)(溫度控制)-ACE-T11”。

研究人員說(shuō)，ACE-T11零重力實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)難得的機(jī)會(huì)，可以學(xué)習(xí)有關(guān)基礎(chǔ)物理的新信息，從而推動(dòng)膠體粒子分散并保持懸浮在液體等介質(zhì)中以改變其性質(zhì)的方式，從而有可能為該領(lǐng)域打開(kāi)新的大門(mén)“膠體工程”一詞，可能有助于下一代材料和產(chǎn)品的生產(chǎn)，以改善日常生活，以及未來(lái)太空遠(yuǎn)程飛行任務(wù)的成功。

NJIT化學(xué)和材料工程教授以及該研究的作者說(shuō)：“我們?cè)贗SS中收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將使我們能夠以前所未有的方式嚴(yán)格測(cè)試和驗(yàn)證膠體中結(jié)構(gòu)形成現(xiàn)象的理論。”首席研究員。“通過(guò)ACE-T11實(shí)驗(yàn)，我們很高興得知影響膠體粒子運(yùn)動(dòng)的各種力的影響，這可以大大縮短設(shè)備和工藝的設(shè)計(jì)周期，適用于當(dāng)前和未來(lái)的陸地和太空應(yīng)用。 ”

膠體是懸浮在氣體，液體或固體介質(zhì)的任意組合中的納米級(jí)物體系統(tǒng)，是溶液和懸浮液以及混合物的三種主要類(lèi)型之一。膠體的常見(jiàn)例子包括當(dāng)液滴分散在氣體介質(zhì)中時(shí)的霧或薄霧，或當(dāng)固體膠體顆粒分散在氣體中時(shí)的煙塵。近來(lái)，膠體的引導(dǎo)操縱已成為在電子，光子學(xué)，生命科學(xué)，化學(xué)工業(yè)以及最近的3D打印中制造功能材料的廣泛手段。雖然人們經(jīng)常在地球上研究各種晶體，液體和玻璃態(tài)膠體結(jié)構(gòu)的形成方式，以促進(jìn)此類(lèi)工程應(yīng)用，但先前的研究在一定程度上受到了限制，這是由于不良的重力驅(qū)動(dòng)過(guò)程(如顆粒沉降或堵塞)的影響。

在國(guó)際空間站的受控微重力環(huán)境中，這些粒子彼此之間的運(yùn)動(dòng)比返回地球的速度要慢100,000倍，這使它們更易于研究。該小組將使用在紐約大學(xué)合成的帶有熒光團(tuán)標(biāo)記的球形膠體顆粒，并在該站使用高分辨率共聚焦顯微鏡觀察分散在液體中的顆粒如何同步運(yùn)動(dòng)，從而形成逐漸重復(fù)的模式，從而逐步引入增加和減少的過(guò)程。溫度。

根據(jù)NASA的說(shuō)法，該實(shí)驗(yàn)將在NASA格倫中心控制室進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，這可能會(huì)改善宇航員在未來(lái)太空飛行中生產(chǎn)材料的方式，可能“對(duì)高分辨率3D打印產(chǎn)生巨大影響，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)擴(kuò)大可用于制作3D打印物體的材料數(shù)量。”

Khusid說(shuō)：“最終目標(biāo)是通過(guò)可視化這些單個(gè)粒子如何自發(fā)地形成晶體狀規(guī)則，重復(fù)的圖案來(lái)闡明'自發(fā)如何從無(wú)序中產(chǎn)生出來(lái)，即使它們回到地球的引力狀態(tài)，也能保持有序排列。”“實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可能會(huì)推動(dòng)在獨(dú)特的ISS平臺(tái)上進(jìn)行膠體控制和操縱策略的開(kāi)發(fā)，該平臺(tái)可進(jìn)行3D打印無(wú)法由地面制造復(fù)制的材料。”

SpaceX的第19個(gè)商業(yè)補(bǔ)給任務(wù)是在SpaceX Falcon 9火箭上發(fā)射的，并從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地的40號(hào)航天發(fā)射場(chǎng)上搭載了Dragon飛船。ACE-T11實(shí)驗(yàn)是該特派團(tuán)2600千克補(bǔ)給和有效載荷的一部分，其中包括關(guān)鍵材料，這些材料可直接為ISS 61號(hào)和62號(hào)探險(xiǎn)期間計(jì)劃進(jìn)行的250多次科學(xué)調(diào)查和技術(shù)演示中的數(shù)十種提供支持。