une expérience spatiale confirme la théorie des fluides

[Benjamin.dResponsable du forum]

GRADFLEX: une expérience spatiale confirme la théorie des fluides

Quand on effectue des recherches scientifiques, il est toujours très gratifiant de constater que l'expérimentation vient confirmer les travaux théoriques. Il en a été ainsi ces derniers jours lorsqu'une expérience en science des fluides réalisée à bord du vaisseau Photon-M3 en orbite autour de la Terre a fourni à une équipe de scientifiques italiens et américains la confirmation préliminaire d'une théorie avancée depuis dix ans.

Les chercheurs sont d'ores et déjà très satisfaits des données fournies par l'expérience GRADFLEX (GRAdient-Driven FLuctuation EXperiment / Expérience sur les fluctuations induites par différents gradients). D'un point de vue qualitatif, les premiers résultats sont conformes aux prédictions théoriques détaillées faites au cours de la dernière décennie.

Images en fausses couleurs de l'étude réalisée avec un fluide unique,
montrant les fluctuations de température dans un fluide organique simple

Images en fausses couleurs montrant les fluctuations de concentration
d'un échantillon de mélange de fluides

Tous les liquides subissent d'infimes fluctuations de température ou de concentration qui sont provoquées par les différentes vitesses de leurs propres molécules. En règle générale, ces fluctuations sont si faibles qu'il est extrêmement difficile de les observer.

Dans les années 1990, des chercheurs ont découvert que ces infimes fluctuations affectant les fluides et les gaz pouvaient augmenter de taille, voire devenir visibles à l'oeil nu, en cas d'introduction d'un gradient puissant. Un moyen d'y parvenir consiste à augmenter la température au fond d'une fine couche de liquide, mais pas suffisamment pour provoquer de convection. En réchauffant la couche supérieure du fluide, il est également possible de supprimer la convection, ce qui permet d'obtenir des mesures plus précises.

Bien que les premières recherches aient été effectuées à partir de mesures réalisées au sol, on a pensé que ces fluctuations pourraient apparaître plus nettement en apesanteur. La mission Photon en cours permet de tester cette hypothèse. À cet égard, les premiers résultats vont tout à fait dans le sens des prévisions initiales.

GRADFLEX est l'une des 43 expériences scientifiques et technologiques de l'ESA
qui ont été embarquées sur la mission Photon-M3

"Les premières images de l'expérience ont été envoyées après seulement quelques orbites au Centre des opérations de la charge utile à Kiruna (Suède)", explique le professeur Marzio Giglio, chef de l'équipe du Département de physique de l'Université de Milan (Italie) et du CNR-INFM (Istituto Nazionale per la Fisica della Materia).

À la vive satisfaction de l'équipe scientifique, au niveau visuel les images appuient les prédictions théoriques en révélant une très forte augmentation de la taille des fluctuations. L'analyse des données montre également que l'amplitude des fluctuations de température et de concentration s'est fortement accrue.

"Il est rare qu'une mission spatiale puisse confirmer une prédiction théorique dans un délai aussi rapide", explique Olivier Minster, chef de l'unité Sciences physiques de l'ESA. "Ces résultats sont importants car ils constituent la toute première vérification d'une théorie émise il y a dix ans".

"Le fait de disposer de ces images en provenance de Photon nous permet d'ajuster les recherches que nous sommes en train de mener, de sorte qu'il est possible d'optimiser le retour scientifique de la mission", déclare le professeur David Cannell de l'Université de Californie à Santa Barbara (UCSB). "Lorsque l'expérience sera de retour sur Terre, nous disposerons également de plusieurs milliers d'images à analyser dans nos laboratoires. Cela nous occupera pendant pas mal de temps"

"Il est possible que nos résultats aient une influence sur d'autres types de recherche en microgravité, comme la croissance des cristaux. Nos recherches pourraient même déboucher sur de nouvelles retombées technologiques", précise le professeur Giglio.

GRADFLEX est l'une des 43 expériences scientifiques et technologiques de l'ESA qui ont été embarquées sur la mission Photon-M3 d'une durée de 12 jours. Cette mission doit s'achever ce 26 septembre, date à laquelle la capsule doit revenir sur Terre et se poser dans le Kazakhstan. Les expériences embarquées seront remises à leurs institutions d'origine, où les données seront analysées au cours des prochains mois.


Source et illustrations: ESA