Quando il razzo Space X23 verrà lanciato il 28 agosto per rifornire la Stazione Spaziale Internazionale, trasporterà due esperimenti progettati per sostenere gli esseri umani mentre si spingono più lontano e rimangono più a lungo nello spazio profondo:un'indagine di scienze fisiche nota come DEvice per lo studio dei liquidi critici e della cristallizzazione—Directional Solidification Insert-Reflight (DSI-R), e un esperimento di biologia spaziale noto come Advanced Plant EXperiment-08 (APEX-08).

Sebbene il titolo completo di DSI-R possa essere lungo, il suo scopo è succinto:come possono gli scienziati dei materiali rendere le leghe metalliche più forti, e durare più a lungo in varie condizioni di gravità? La risposta potrebbe risiedere in una serie di modelli computazionali che i ricercatori sperano di perfezionare come risultato di questo esperimento. Dott. Rohit Trivedi, uno scienziato senior presso l'Ames Laboratory e un professore di scienza e ingegneria dei materiali presso la Iowa State University di Ames Iowa è il ricercatore principale:il dott. Alain Karma, un professore di fisica alla Northeastern University di Boston è il Co Investigator. Spiegano cosa sperano di osservare e imparare.

Dott.:Trivedi dice, "Utilizzeremo il dispositivo per lo studio dei liquidi critici e della cristallizzazione (DECLIC) che consente di vedere effettivamente cosa succede quando una lega liquida inizia a indurirsi per diventare solida. Così facendo, forma cristalli microscopici ramificati noti come dendriti. In un mondo perfetto, tutti i dendriti sarebbero di dimensioni uniformi e crescerebbero nella stessa direzione verso il liquido caldo nello stampo. Ma sappiamo che non succede. Gruppi di dendriti crescono in direzioni diverse lasciando difetti cristallini nel materiale solidificato che influiscono sulle sue proprietà meccaniche. La domanda è allora perché si verificano questi difetti di fusione e come li preveniamo? Il DECLIC è un meraviglioso strumento scientifico costruito dal CNES francese. È fondamentalmente un mini laboratorio montato su rack che ci consente di condurre esperimenti da terra in cui possiamo utilizzare l'inserto di solidificazione direzionale DSI per controllare variabili chiave come la composizione della lega, che è stato aumentato per gli esperimenti di volo (DSI-R), il gradiente di temperatura e il tasso di solidificazione e visualizzare in situ come i cristalli si formano e crescono senza flusso di fluido indotto dalla gravità."

Il dottor Karma dice, "Una volta fatte queste osservazioni e ottenuto questi nuovi dati, possiamo testare e perfezionare i nostri modelli computazionali per aiutare a prevedere come rendere le leghe metalliche più forti, più leggero e duraturo. Questo è importante sia per i voli spaziali a lungo termine che qui sulla Terra. Per la lavorazione dei materiali nello spazio o sulla superficie lunare e voli spaziali a lungo termine, molto probabilmente utilizzeremo stampanti 3D per produrre parti di ricambio per la nostra navicella spaziale. In parole povere possiamo prendere delle polveri metalliche e applicarvi un laser per realizzare la parte di cui abbiamo bisogno. Ma più variabili nel processo di produzione significano che tentativi ed errori non sono ottimali. Anziché, questi nuovi modelli computazionali ci aiuteranno a restringere le scelte. Useremo anche quei modelli per dirci come fabbricare queste parti in varie condizioni di gravità dalla Luna a Marte fino allo stesso spazio profondo. Tornato sulla Terra, questi stessi modelli computazionali ci aiuteranno a produrre leghe metalliche strutturali superiori da utilizzare nei nostri progetti infrastrutturali. E ricorda, ci sono nuovi materiali ancora da scoprire, ad esempio leghe in grado di funzionare a temperature più elevate in ambienti estremi. È molto emozionante partecipare alla ricerca che porterà alla scoperta di questi nuovi materiali".

L'APEX-08 è un altro esempio del "make it, non prenderlo" approccio ai viaggi spaziali futuri. Come gli umani, le piante coltivate nello spazio per il consumo possono subire stress se esposte a condizioni di microgravità. Poiché i composti noti come poliammine contribuiscono allo stress della pianta, APEX-08 esaminerà il ruolo svolto da questi composti, in particolare nella pianta:Arabidopsis thaliana, alias Thale crescione. I risultati dell'esperimento potrebbero fornire informazioni sui meccanismi utilizzati dalle piante per modulare lo stress della microgravità.