16 Novembre 2010

PKE (PLASMA KRISTALL EXPERIMENT)

PKE est une expérience qui permet d'étudier le comportement des plasmas en micropesanteur.

Objectif

Investigations sur le long-terme de plasmas complexes en situation de micropesanteur en terme de cinétique de croissance, de répartition spatiale et de dynamique des structures cristallines et aussi de recherche du point critique (conditions de température et de pression sous lesquelles les phases liquides et gazeuses deviennent identiques).

Concept Opérationnel

Les plasmas complexes contiennent des ions, des électrons, des molécules et d’autres particules solides de l’ordre du micromètre qui interagissent entre elles ; ils sont très intéressants à étudier car ils peuvent former des structures liquides et cristallines, cependant difficiles à observer au sol à cause de la sédimentation. L’impesanteur supprime cette sédimentation et rend possible l’observation.
Les investigations comportent 5 phases :

  • Croissance in-situ de petites particules et de nuages de poussières. Le phénomène de croissance de particules est étudié pour différentes conditions expérimentales. Le temps d’apparition des particules et leur évolution en 3 dimensions sont mesurés et enregistrés.
  •  Etude du comportement des nuages de particules en fonction des paramètres du plasma. L’étude porte sur l’analyse des structures d’écoulement interne et sur la formation de structures cellulaires. Le temps moyen d’évolution de ces structures est étudié en fonction des paramètres du plasma.
  • Etude des modes de vibration du nuage de particules : réponse à une excitation externe pour différentes conditions du plasma.
  • Etude du comportement de particules de taille calibrée, injectées dans un plasma poussiéreux. Cette étape est réalisée suivant les mêmes procédures que celles de l’étape 1 pour la formation du nuage dans le plasma. L’injection de particules de taille calibrée est effectuée en plusieurs étapes avec des conditions de plasma différentes.
  • Etude du comportement d'un système à trois types de particules :
a) Réalisation de structure cristalline dans un plasma comportant 2 tailles de particules

b) Observation de la modification des tailles de particules dans des conditions de plasma de plus forte densité.

Matériel utilisé

Enceinte de confinement contenant une chambre à basse pression dans laquelle il est possible de changer le nombre des particules, leur composition, les conditions du plasma et la pression du gaz pendant l’expérience et un système électrique permettant d’envoyer un signal électrique basse fréquence ou un signal RF modulé en amplitude pour exciter le nuage de particules.
De plus ce matériel permet les interactions de télé-sciences car il dispose de caméras et de disque dur pour enregistrer les données.
Un cycle d’expériences s’étend sur 3 jours, pour une durée d’environ 90 minutes par jour, les 2 premiers jours de façon automatique et le dernier, l’astronaute ajuste les paramètres pour obtenir l’effet désiré dans le plasma.

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