Fysica: onderzoek van materialen

Deze experimenten hebben te maken met de kristallisatie van proteïnen en zeolieten, zoals de aanmaak van composietmaterialen. De te kristalliseren proteïnen werden voor het vertrek aan boord van de Sojoez TMA-1 gebracht en de geproduceerde kristallen zullen met de Sojoez TM-34 worden teruggebracht. De bedoeling is op kunstmatige wijze totaal nieuwe proteïnen te ontwikkelen, die een vastgelegde structuur en functie hebben. Een proteïne is een keten van aminozuren en het is de manier waarop deze keten gestructureerd wordt die aan de proteïne zijn biologische activiteit geeft. Om de wetten te leren kennen waaraan de structurering van proteïnen voldoet, moeten ze gekristalliseerd worden. En het is in de ruimte dat men de beste kristallisaties bekomt.

GCF

De Granada Cristallisation Facility werd ontwikkeld door de Universiteit van Granada (Spanje) om macromoleculen te kristalliseren. Men maakt daarbij gebruikt van de wetenschappelijke techniek van 'contradiffusie', die zijn diensten al heeft bewezen, en waarbij oplossingen van proteïnen worden gebruikt in capillaire buizen. 138 elementen zullen worden getest in 23 reactoren. De kristallen die men door de verminderde convectie in gewichtloosheid bekomt zullen naar de aarde worden teruggebracht om ze te analyseren met diffractie van X-stralen. Ze zullen vergeleken worden met kristalstructuren die op de grond werden bekomen met dezelfde apparatuur.

PROMISS

Protein Microscope for the International Space Station is een andere kristallisatiemethode van proteïnen in de MSG. In zes reactoren zullen enkele oplossingen worden getest. Daarbij zal een digitale holografische microscoop beelden maken van het proces. Hij werd ontwikkeld door het Microgravity Research Centre van de ULB. Dit instrument werd naar het station gebracht aan boord van het ruimteschip Progress M1-9. Een beter begrip van het groeimechanisme van proteïnen om het te kunnen reproduceren is een essentiële stap in het onderzoek van hun structuur en functie.

Zeolites/Nanoslab

Om de synthese van zeolietdeeltjes op nanometerschaal te kunnen optimaliseren moet men de gevolgen van convectie en sedimentatie goed onder de knie krijgen. Het gaat om producten die men op de aarde moeilijk kan bekomen. In een toestand van microzwaartekracht is de aggregatie mogelijk van nanoscopische deeltjes - in de orde van een miljardste van een meter - in de beste omstandigheden om materialen aan te maken op maat van complexe structuren. Zeolieten hebben toepassingen zoals katalysatoren, absorptiematerialen en sensoren, in het bijzonder in de olie-industrie. Dit technologisch experiment zal in twee verschillende apparaten worden uitgevoerd: Nanoslab, geïntegreerd in de MSG, zal dienen om de synthese van zeolieten te bestuderen, terwijl men de structuur en vorm analyseert in Zeogrid, een onafhankelijk systeem dat met de Progress M1-9 werd aangebracht en in de Russische module geplaatst.

COSMIC

Combustion synthesis and microgravity fundamentals and applications is een experiment dat bedoeld is om de kenmerken en eigenschappen te verbeteren van thermoresistente composieten met metaalmatrijs, die industrieel worden geproduceerd door ontbranding. Het doel is modellen te bekomen van de evolutie van de samenstelling en het gedrag van microstructuren tijdens deze synthese door ontbranding. Het experiment moet de invloed van de zwaartekracht vastleggen op reacties met zeer hoge temperaturen (1000 tot 2000°C), tijdens de fusie van metalen en niet-metalen. Voor het experiment COSMIC bevinden stalen van metaalpoeders, op verschillende manieren gemengd, zich samengedrukt in zes cilindervormige pastilles. Frank De Winne moet elke pastille in de MSG inbrengen. Hij zal de chemische reactie in gang zetten door elke pastille met een intense hittebron in contact te brengen. Eenmaal het materiaal vuur vat zorgt de chemische reactie voor een ontbrandingsgolf die zichzelf in de pastille voortplant. Opnamen van de reactie worden aan boord van de Sojoez TM-34 naar de aarde teruggebracht. De behandelde stalen keren later naar de aarde terug tijdens een missie van de spaceshuttle.