När Space X23-raketen skjuts upp den 28 augusti för att försörja den internationella rymdstationen, den kommer att genomföra två experiment utformade för att upprätthålla människor när de går längre och stannar längre i rymden:En fysikalisk undersökning känd som DEvice for the study of Critical Liquids and Crystallization—Directional Solidification Insert-Reflight (DSI-R), och ett rymdbiologiexperiment känt som Advanced Plant EXperiment-08 (APEX-08).

Även om DSI-R:s fullständiga titel kan vara lång, dess syfte är kortfattat:Hur kan materialforskare göra metallegeringar starkare, och hålla längre under olika gravitationsförhållanden? Svaret kan ligga i en serie beräkningsmodeller som forskare hoppas kunna förfina som ett resultat av detta experiment. Dr. Rohit Trivedi, en senior vetenskapsman vid Ames Laboratory och professor i materialvetenskap och ingenjörskonst vid Iowa State University i Ames Iowa är huvudforskare:Dr. Alain Karma, en professor i fysik vid Bostons Northeastern University är Co Investigator. De förklarar vad de hoppas kunna observera och lära sig.

Dr.:Trivedi säger, "Vi kommer att använda Device for the Study of Critical Liquids and Crystallization (DECLIC) som låter dig faktiskt se vad som händer när en flytande legering börjar härda för att bli en fast substans. När den gör det, den bildar grenade mikroskopiska kristaller som kallas dendriter. I en perfekt värld, alla dendriterna skulle vara enhetliga i storlek och växa i samma riktning mot den heta vätskan i formen. Men vi vet att det inte händer. Grupper av dendriter växer i olika riktningar och lämnar efter sig kristalldefekter i det stelnade materialet som påverkar dess mekaniska egenskaper. Frågan är då varför dessa gjutfel uppstår och hur förhindrar vi dem? DECLIC är ett underbart vetenskapligt instrument som byggdes av Frankrikes CNES. Det är i grunden ett rackmonterat minilabb som låter oss utföra experiment från marken där vi kan använda Directional Solidification Insert DSI för att kontrollera nyckelvariabler som legeringssammansättning, som ökades för återflygningsexperimenten (DSI-R), temperaturgradienten och stelningshastigheten och visualisera in situ hur kristaller bildas och växer utan vätskeflöde inducerat av gravitationen."

Dr. Karma säger, "När vi väl har gjort dessa observationer och fått dessa nya data, vi kan testa och förfina våra beräkningsmodeller för att hjälpa till att förutsäga hur man kan göra metalliska legeringar starkare, lättare och långvarig. Detta är viktigt både för långvariga rymdflygningar och här på jorden. För materialbearbetning i rymden eller månens yta och långvarig rymdflygning, vi kommer med största sannolikhet att använda 3D-skrivare för att tillverka reservdelar till vår rymdfarkost. Enkelt uttryckt kan vi ta metallpulver och applicera en laser på dem för att göra den del vi behöver. Men flera variabler i tillverkningsprocessen betyder att trial and error inte är optimalt. Istället, dessa nya beräkningsmodeller kommer att hjälpa oss att begränsa valen. Vi kommer också att använda dessa modeller för att berätta för oss hur man tillverkar dessa delar under olika gravitationsförhållanden från månen till Mars till själva rymden. Tillbaka på jorden, samma beräkningsmodeller kommer att hjälpa oss att producera överlägsna strukturella metallegeringar att använda i våra infrastrukturprojekt. Och kom ihåg, det finns nya material som ännu inte har upptäckts – till exempel legeringar med kapacitet att arbeta vid högre temperaturer under extrema miljöer. Det är väldigt spännande att delta i forskningen som kommer att leda till upptäckten av dessa nya material."

APEX-08 är ett annat exempel på "gör det, ta det inte" förhållningssätt till framtida rymdresor. Liksom människor, växter som odlas i rymden för konsumtion kan uppleva stress när de utsätts för mikrogravitationsförhållanden. Eftersom föreningar kända som polyaminer bidrar till växtstress, APEX-08 kommer att undersöka vilken roll dessa föreningar spelar, specifikt i växten:Arabidopsis thaliana, alias thalekrasse. Experimentets resultat kan ge insikter i de mekanismer som växter använder för att modulera stressen från mikrogravitation.