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Le LPSI a mené des expériences en microgravité par des vols paraboliques à bord de l’A310 ZERO-G afin d’étudier la condensation de l’eau.

English version below

 

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Les vols paraboliques sont l’un des moyens d’accès essentiel à la microgravité. C’est pourquoi plusieurs chercheurs du LPSI, emmenés par le Prof. Joël De Coninck, étaient à Bordeaux-Mérignac, ces derniers jours, à bord de l’A310 ZERO-G pour y mener des expériences en microgravité afin de mieux comprendre les mécanismes de condensation de l’eau. L’Agence Spatiale Européenne (ESA) et Novespace (l’organisateur de ces vols) ont sélectionné et approuvé les expériences du LPSI, afin de participer au 70ème vol parabolique de l’ESA organisé du 22/10/2018 au 02/11/2018.

Le LPSI s’intéresse aux effets de la mouillabilité de surface sur les phénomènes de changement de phases. Cet intérêt s’est développé depuis plusieurs années grâce à de nombreuses collaborations au travers de divers projets tels que : Heat Transfer, Encom-1, Encom-2, … qui sont des projets soutenus par l’Agence Spatiale Européenne (ESA) et la politique scientifique fédérale (BELSPO) et impliquant une vingtaine de partenaires internationaux.  Le transfert de chaleur est un phénomène omniprésent dans de nombreuses applications industrielles. Dans certaines applications telles que le refroidissement électronique, il est devenu le facteur limitant à la poursuite du développement. L’ébullition, l’évaporation et la condensation sont utilisées dans de nombreux domaines techniques, en particulier dans les applications spatiales. L’étude expérimentale et théorique de divers phénomènes physiques dans les fluides en contact avec des substrats simples et complexes est très importante pour l’exploration de l’espace et les dispositifs de micro-refroidissement et de micro-fluidique. L’objet de nos recherches est ici lié à la compréhension des mécanismes de condensation de surface. La condensation est un important domaine de recherche en particulier au regard du manque d’eau potable pour une grande partie de la population mondiale. L’Organisation Mondiale de la Santé (WHO) et l’UNICEF estiment qu’environ 844 millions de personnes dans le monde n’ont pas accès à un service basique d’eau potable, et qu’au moins deux milliards de personnes consomment de l’eau contaminée engendrant de nombreuses maladies. Étudier ces phénomènes de condensation au laboratoire, au sol, est compliqué dans certaines situations, principalement à cause de la gravité qui limite la taille des gouttes étudiées particulièrement pour des surfaces traitées à l’échelle moléculaire. Pour nous affranchir de cet effet parasite lié à la gravité, nous avons proposé le développement d’un équipement de condensation avec analyses d’images et développé une série d’expériences de condensation innovantes à réaliser en microgravité. Outre les découvertes scientifiques majeures qui pourraient en découler par la compréhension des mécanismes de condensation, la participation à un vol parabolique nous a permis de créer, au sein du LPSI, une véritable expertise en matière de développement technologique et d’exploitation des données en adéquation avec les exigences et critères de sécurité imposés pour la réalisation d’une expérience menée dans des conditions de microgravité. Nul doute que des découvertes intéressantes en découleront.

Lien vers Daily Science pour l’explication d’un vol parabolique.

Télécharger la vidéo de la campagne

LPSI conducted experiments in microgravity aboard the A310 ZERO-G to study the water condensation on parabolic flights.

Parabolic flights provide a very flexible access to microgravity. That is why some researchers from the LPSI, managed by the Prof. Joël De Coninck, were in Bordeaux-Mérignac, few days ago, aboard the A310 ZERO-G to perform microgravity experiments to better understand the water-condensation mechanisms.  The European Space Agency (ESA) and Novespace (the parabolic-flight organizer) selected and validated the proposed experiments, allowing LPSI to participate to the 70th ESA parabolic flight from 22/10/2018 to 02/11/2018.

The LPSI is interested by the surface wettability effects in phase changes. This interest has been developped since severals years thanks to numerous collaborations in various projects such as : Heat transfer, Encom-1, Encom-2, … that are European Space Agency founded projects involving about twenty international partners and supported by the prodex program of the Belgian Federal Science Policy (BELSPO).

Heat Transfer is an ubiquitous phenomena found in many industrial applications. In some applications like electronic cooling it has become the limiting factor dictating further development. Furthermore, boiling, evaporation and condensation are used in many technical areas, particularly in spatial applications. Experimental and theoretical studies of various physical phenomena in fluids in the vicinity of the contact line on simple and complex substrates is very important in view of space exploration and the microcooling or microfluidic devices. The aim of our research is linked to the understanding of the surface condensation mechanisms. Such research on water condensation is of crucial importance due, in particular, to the shortage of drinking water for a large part of the world’s population. The World Health Organization and UNICEF estimate that about 844 million persons worldwide have no access to basic drinking water and that at least two billion people drink polluted water, thereby contracting many illnesses. Studying such condensation experiments in a laboratory can be complicate due to the gravity that can limit the size of the studied drops while affecting the surface condensation, particularly for surfaces treated at the molecular scale.

To perform short experiments for which the reduced gravity is low enough for qualitative measurements, we developped a condensation device with image analysis and proposed a series of innovative experiments to observe and record surface condensation phenomena. Besides the great scientific discoveries that could results from understanding the condensation mechanisms, the participation at the parabolic flights campaign allow us to develop, at LPSI, a real expertise for technological development and data analysis in adequation with the top-flight requirements and the safety strengthened to guarantee a safe environment during flights. All these advances and developments to that end appear to be very promising for the future.

Link to Daily Science for the explanation of a parabolic flight.

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