Espacio

El próximo vuelo de suministro a la ISS incluirá un experimento de física de fluidos

 

El próximo vuelo de suministro (CRS-18), que partirá de Cabo Cañaveral, Florida, transportará una “máquina de vapor” especial a la Estación Espacial Internacional (ISS). El experimento de física de fluidos RUBI (Reference mUltiscale Boiling Investigation, investigación multiescala de referencia sobre ebullición) desarrollado y construido por Airbus para la Agencia Espacial Europea (ESA) se encargará de analizar los fundamentos de la ebullición de los fluidos. El astronauta de la ESA Luca Parmitano instalará RUBI en el módulo Columbus de la ISS como parte de su misión “Beyond” de cinco meses (de julio a diciembre de 2019). La operación y el control del experimento se llevarán a cabo desde el Centro de Soporte de Usuarios y Operaciones belga (B-USOC) en Bruselas.

RUBI investigará los fenómenos de transición de fase y de transferencia de calor durante la evaporación de fluidos en dimensiones microscópicas y macroscópicas. El elemento central de RUBI es una célula llena de fluido que se puede calentar y enfriar por medios termoeléctricos. El proceso de ebullición se activa con la ayuda de un láser encima de un calentador de vidrio recubierto de metal. Unas cámaras de alta resolución registran la formación y el desarrollo de burbujas de vapor tanto en el espectro visible como en el infrarrojo captando hasta 500 imágenes por segundo. De esta manera se obtiene una representación tridimensional de la geometría de la burbuja y de la distribución de la temperatura en el calentador, lo que permite a los científicos determinar con precisión las condiciones de evaporación y las densidades del flujo de calor. Es posible influir sistemáticamente en el proceso de ebullición mediante un electrodo de alta tensión (hasta 15.000 voltios) y un circuito de convección regulable.

En la Tierra, bajo la influencia de la gravedad, solo se forman pequeñas burbujas que se desprenden rápidamente de la superficie de calentamiento y enmascaran otros efectos físicos. Los científicos pretenden optimizar sus modelos numéricos del proceso de ebullición realizando series de pruebas en condiciones de ingravidez y ensayos de referencia en la Tierra. Esta investigación podría contribuir en el futuro a la fabricación de electrodomésticos (cocinas, calefactores) y de intercambiadores de calor para procesos de fabricación industrial que sean más eficientes y amigables con el medio ambiente.

Un reto especial para el equipo industrial liderado por Airbus fue reducir el tamaño de RUBI a las dimensiones de una caja de zapatos (40 x 28 x 27 cm) con un peso de solo 34 kilos para que pudiera utilizarse en el espacio. A modo de comparación, la estructura de un laboratorio similar en la Tierra tendría aproximadamente las medidas de un armario (2 x 1 x 1 metros) y pesaría unos 300 kilos.

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