Physique : Science des materiaux
Les expériences concernent la cristallisation de protéines et de zéolites, comme la création de composites. Les protéines à cristalliser seront installées dans le Soyouz TMA-1 avant le départ et les cristaux produits seront ramenés dans le Soyouz TM-34.
Il s'agit de mettre au point, de façon artificielle, des protéines totalement nouvelles, capables d'adopter une structure et une fonction définie. Une protéine, c'est tout simplement une suite d'acides aminés et c'est la façon dont cette chaîne va se structurer qui va donner à cette protéine son activité biologique. Pour découvrir les lois qui gouvernent les structurations de protéines, il faut les cristalliser. C'est dans l'espace qu'on obtient les meilleures cristallisations.
GCF
L’étude de la cristallisation de protéines en tubes capillaires à contre diffusion. La cristallisation de protéines sera effectuée en pesanteur réduite dans les capillaires d’un appareillage GCF – Granada Cristallisation Facility.
GCF est une installation mise au point par l’Université de Grenade (Espagne) pour cristalliser des macromolécules. On utilise la technique scientifique bien éprouvée de la "contre-diffusion" qui implique des solutions de protéines dans des tubes capillaires. Ce sont 138 éléments qui vont être testés dans 23 réacteurs. Les cristaux qu'on obtiendra par convection réduite en impesanteur seront ramenés sur Terre pour être analysés par diffraction des rayons X. Ils seront comparés aux structures cristallines qu'on a réalisées au sol dans le même appareillage.
PROMISS
La croissance de cristaux de protéines par microscopie holographique digitale.
Protein Microscope for the International Space Station consiste à tester un autre mode de cristallisation de protéines dans l'installation MSG : quelques solutions vont être testées dans 6 réacteurs. Elle sera contrôlée à l'aide d'un microscope à holographie numérique qui a été conçu par le Microgravity Research Centre (centre de recherche sur la microgravité) de l'ULB (Université Libre de Bruxelles). Cet instrument a été amené à la station par le vaisseau Progress M1-9. Comprendre le mécanisme de croissance des protéines afin de pouvoir le reproduire constitue une étape essentielle dans l'étude de leurs structures et fonctions.
Zeogrid/Nanoslab
Zeogrid: L'étude de la structure et la morphologie des zéogrids.
Nanoslab: L’étude de la synthèse de zéolites via l’organisation spontanée de nanoslabs élémentaires.
Les effets de la convection et de la sédimentation doivent être bien maîtrisés pour optimiser la synthèse de particules de zéolite à l'échelle du nanomètre. Ce sont des produits qu'il est malaisé d'obtenir sur Terre. La microgravité permet d'agréger des particules nanoscopiques - de l'ordre du milliardième de mètre - dans les meilleures conditions pour synthétiser des matériaux sur mesure aux structures complexes.
Les zéolites trouvent des applications comme catalyseurs, absorbants et senseurs, notamment dans le domaine pétrochimique. Cette expérience technologique aura lieu dans deux appareils distincts : le Nanoslab qui est intégré dans la MSG servira à l'étude de la synthèse de zéolites, tandis qu'on analysera la structure et la forme dans le Zeogrid, un système indépendant qui a été apporté par le Progress M1-9 et placé dans le module russe.
COSMIC
L’étude de composites thermorésistants et de composites à matrice métallique: synthèse par combustion.
Combustion synthesis and microgravity fundamentals and applications est une expérience destinée à améliorer les caractéristiques et les propriétés de composites thermorésistants et à matrice métalliques, qui sont produits industriellement par la synthèse par combustion.
L'objectif est d'établir des modèles d'évolution de la composition et le comportement de microstructures pendant cette synthèse par combustion. Cette expérimentation doit déterminer l'influence de la gravité sur les réactions à de très hautes températures, de 1.000 à 2.000°C, lors de la fusion de métaux et non-métaux pour produire une grande variété de métaux de pointe.
Elle concerne les matériaux à base de céramique, les poudres de recouvrement et les composites à matrices métalliques. Pour l'expérience COSMIC, des échantillons de poudres métalliques, qui sont mélangées à des taux différents, se trouvent comprimés dans six pastilles cylindriques.
Frank De Winne est chargé d'introduire chaque pastille dans l'installation MSG : il démarre la réaction chimique en mettant chaque pastille au contact d'une source intense de chaleur. Une fois que le matériau est mis à feu, la réaction chimique produit une onde de combustion qui se propage d'elle-même dans la pastille. Les enregistrements de la réaction seront ramenés à bord du Soyouz, tandis que les échantillons traités seront rapportés ultérieurement avec un vol de la navette.
