Στη νέα εποχή εξερεύνησης του Διαστήματος συμμετέχει ενεργά η ομάδα Δυναμικής Πολυφασικών Συστημάτων του Tμήματος Χημείας του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, με το επιτυχημένο πείραμά της RUBI στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (Ιnternational Space Station-ISS).
Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ΕΟΔ) ανακοίνωσε την επέκταση της χρονικής διάρκειας του πειράματος RUBI (μελέτη του βρασμού σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για επιπλέον 3 μήνες, από τον Οκτώβριο έως και τον Δεκέμβριο 2020.
Η απόφαση αυτή στηρίχτηκε στην επί 209 ημέρες (πλέον των 6 μηνών) επιτυχημένη συνεχή λειτουργία της πειραματικής συσκευής RUBI (Reference MUltiscale experiment for Boiling Investigation) στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Όλο αυτό το χρονικό διάστημα η ομάδα Δυναμικής Πολυφασικών Συστημάτων του Tμήματος Χημείας του ΑΠΘ, με επικεφαλής τον καθηγητή Θοδωρή Καραπάντσιο, συμμετείχε στην πολυεθνική ομάδα RUBI του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, με ευθύνη τον χειρισμό σε πραγματικό χρόνο και την εκτέλεση των πειραμάτων από το Απομακρυσμένο Κέντρο Τηλεμετρίας (Remote Telemetry Station) στο Τμήμα Χημείας του ΑΠΘ.
«Κατά τη διάρκεια αυτής της πρώτης φάσης της αποστολής έγιναν περισσότερα από 2.400 πειράματα με μεταβολή κάθε φορά των συνθηκών του κάθε πειράματος. Σε όλα τα πειράματα λαμβάναμε στο ΑΠΘ μέσω δορυφόρου δεδομένα τηλεμετρίας, που αφορούσαν το θερμοκρασιακό πεδίο πάνω στην επιφάνεια βρασμού αλλά και σε διάφορες αποστάσεις από αυτήν, καθώς και εικόνες υψηλής ταχύτητας και ευκρίνειας που κατέγραφαν την ανάπτυξη φυσαλίδων ατμού κατά τον βρασμό. Μετά τη συλλογή των δεδομένων και την προσεκτική καταγραφή και αρχειοθέτησή τους, ξεκίνησε η μακρά και επίπονη προσπάθεια ανάλυσής τους. Επειδή ο όγκος των δεδομένων είναι τεράστιος, η πολυεθνική ομάδα RUBI έχει μοιράσει το φορτίο της ανάλυσης στους διάφορους εταίρους. Αξίζει όμως να σημειωθεί ότι όλοι οι εταίροι θα χρησιμοποιήσουν για την ανάλυση υπολογιστικό κώδικα που ανέπτυξε η ομάδα μας στο ΑΠΘ», αναφέρει ο καθηγητής Θοδωρής Καραπάντσιος.
Ο Ιταλός αστροναύτης Luca Parmitano κατά τη διαδικασία εγκατάστασης και έναρξης λειτουργίας της πειραματικής συσκευής RUBI στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (Πηγή: ESA).
Ποιο είναι, όμως, το πρακτικό αντίκρισμα και οι εφαρμογές αυτών των πειραμάτων και γιατί θεωρείται τόσο μεγάλη επιτυχία η συμμετοχή του ΑΠΘ σε αυτά, μας εξηγεί ο κ. Καραπάντσιος, ο οποίος είναι εθνικός εκπρόσωπος στον ΕΟΔ στον τομέα της Εξερεύνησης του Διαστήματος και των Επανδρωμένων Αποστολών από το 2010, και ως επικεφαλής ομάδας του ΑΠΘ συμμετείχε σε άλλα δύο πολυεθνικά πειράματα σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας στα αμερικανικά διαστημικά λεωφορεία.
«Τα πειράματα RUBI αποτελούν μια μεγάλη ευρωπαϊκή επιτυχία στο Διάστημα, αποτέλεσμα της υπερδεκαετούς προετοιμασίας και του σχεδιασμού εκ μέρους του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος και πολλών επιστημονικών ομάδων. Η διερεύνηση τόσο μεγάλου πλήθους πειραματικών μετρήσεων σε διάφορες συνθήκες βρασμού θα συμβάλει στην καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών μεταφοράς θερμότητας κατά τον βρασμό και θα οδηγήσει σε πιο αποδοτικές βιομηχανικές διατάξεις βρασμού. Είναι μεγάλη επιτυχία για τη χώρα μας, καθώς η ομάδα του ΑΠΘ δεν συμμετέχει απλά, αλλά έχει σημαντικό ρόλο στην επιτυχία της αποστολής.
Η διεργασία του βρασμού συναντάται σε πολλά τεχνολογικά πεδία, όπως στις βιομηχανίες παραγωγής και μετατροπής ενέργειας, σε περιβαλλοντικές εφαρμογές, σε βιομηχανίες τροφίμων και χημικών προϊόντων, καθώς επίσης και σε διαστημικές εφαρμογές. Η πιο σημαντική και διαδεδομένη εφαρμογή του βρασμού είναι για την αποτελεσματική ψύξη θερμικών φορτίων, όπως, για παράδειγμα, για την ψύξη μεγάλων ηλεκτρονικών συστημάτων. Ο βρασμός επιτρέπει τη γρήγορη μεταφορά μεγάλων θερμικών φορτίων, με χρήση μικρής επιφάνειας εναλλαγής θερμότητας (μικρό μέγεθος συσκευής) και με μικρές διαφορές θερμοκρασίας ως κινούσα δύναμη» τονίζει ο κ. Καραπάντσιος.
Η πειραματική συσκευή RUBI (δύο εσωτερικές όψεις και μια εξωτερική όψη) (Πηγή: ESA).
Μια νέα εποχή στην εξερεύνηση του Διαστήματος σηματοδοτεί η επιτυχής εκτόξευση από το Διαστημικό Κέντρο Κένεντι στη Φλόριντα των ΗΠΑ του σκάφους «Crew Dragon», το οποίο μετέφερε με επιτυχία δύο Αμερικανούς αστροναύτες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη.
Η νέα αυτή εποχή χαρακτηρίζεται από δύο στοιχεία: την ύστερα από 11 χρόνια επιστροφή σε εκτοξεύσεις επανδρωμένων αποστολών από αμερικανικό έδαφος και τη θριαμβευτική είσοδο στο πεδίο της εξερεύνησης του Διαστήματος ιδιωτικών αποστολών και ιδιωτικών κεφαλαίων.
Σε αυτή την ευνοϊκή συγκυρία, έρχεται να ενταχθεί και η έρευνα και η επιτυχημένη προσπάθεια του ΑΠΘ, η οποία συνεχίζεται με αμείωτο ρυθμό και ένταση.
«Μήπως ήρθε η ώρα να στείλει η Ελλάδα έναν αστροναύτη στο Διάστημα; Έναν φοιτητή, έναν νέο επιστήμονα; Ή –γιατί όχι;- μια Ελληνίδα» αναρωτιέται ο κ. Καραπάντσιος, ο οποίος αποκαλύπτει ότι ήδη η NASA τρέχει το πρόγραμμα Artemis, το οποίο στοχεύει ώς το 2024 να ξαναστείλει ανθρώπους στη Σελήνη, με σκοπό να συλλέξουν σημαντικές πληροφορίες για την επιφάνεια, τη σύνθεση του φεγγαριού, καθώς και για την ανίχνευση νερού, ηλιακών συλλεκτών κ.ά.
«Μήπως, λοιπόν, η Ελλάδα δεν πρέπει να μείνει μόνο στο όνομα του προγράμματος που αντλείται από την αρχαία ελληνική μυθολογία, και να αξιοποιήσει αυτή την ευκαιρία εγκαινιάζοντας αυτή τη νέα εποχή με την αποστολή στη Σελήνη της πρώτης γυναίκας αστροναύτη;». Η ερώτηση-προτροπή του κ. Καραπάντσιου αποτελεί ταυτόχρονα και ευχή αλλά και κινητήρια δύναμη για τη μεθοδική, εντατική δουλειά και την ιδιαίτερα απαιτητική επιστημονική έρευνα της ομάδας του ΑΠΘ, η οποία συνεχίζεται απρόσκοπτα για την επίτευξη των υψηλών στόχων που έχουν τεθεί.
Επεξεργασία εικόνων με τον υπολογιστικό κώδικα που αναπτύχθηκε από την ελληνική ομάδα για πείραμα βρασμού: α) υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου και β) υπό ροή.
Η ελληνική ομάδα RUBI του ΑΠΘ μπροστά στο μηχάνημα “Kerberos®” που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε εξ ολοκλήρου στο ΑΠΘ για τον χαρακτηρισμό της υδροφιλίας των επιφανειών βρασμού του πειράματος RUBI. Από αριστερά: Επικεφαλής της ερευνητικής Ομάδας Πολυφασικής Δυναμικής του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ, καθηγητής Θοδωρής Καραπάντσιος, Χημικός-μεταπτυχιακή φοιτήτρια του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ Μυρτώ Μπιλιά, Χημικός μηχανικός-διδάκτορας του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ Ράνια Οικονομίδου, Χημικός-διδάκτορας του Τμήματος Χημείας του ΑΠΘ, Σωτήρης Ευγενίδης.
Η εκτόξευση του πυραύλου Falcon 9, στο πλαίσιο της αποστολής Space X CRS-18,από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ της Φλόριντα των ΗΠΑ στις 25 Ιουλίου 2019, που μετέφερε την πειραματική συσκευή RUBI στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.
Σχηματική απεικόνιση των μετρητικών διαγνωστικών διατάξεων του RUBI καθώς και ενδεικτική οπτική καταγραφή (α) της θερμοκρασίας της επιφάνειας βρασμού με την υπέρυθρη κάμερα υψηλής ευκρίνειας και (β) της ανάπτυξης μιας φυσαλίδας πάνω στην επιφάνεια βρασμού με την B/W κάμερα υψηλής ταχύτητας
Λεπτομέρεια από την τρισδιάστατη ανακατασκευή φυσαλίδας με τον υπολογιστικό κώδικα που αναπτύχθηκε από την ελληνική ομάδα
