Учёные нашли новый способ управления жидкостью в космосе

Волна проходит через резервуар в лаборатории Ликуна Чжана. Автор: University of Mississippi

Исследователи из Университета Миссисипи обнаружили новый способ управления жидкостями в условиях низкой гравитации, что может значительно улучшить системы жизнеобеспечения в космосе.

Команда под руководством Ликуна Чжана, старшего научного сотрудника Национального центра физической акустики, изучала, как волны жидкости проходят через барьеры в условиях микрогравитации. Результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

«На космической станции, где гравитация низкая, поверхностное натяжение доминирует над всем», — объясняет Чжэнгу Ван, соавтор исследования. — «Вода образует мениск вокруг структур, и мы хотели узнать, как это повлияет на прохождение волн через барьеры».

Исследование показало, что кривизну мениска (искривление поверхности жидкости у барьера) можно контролировать для уменьшения или увеличения энергии, проходящей через барьер. Небольшое изменение формы мениска всего на 1,5 мм может кардинально изменить пропускание энергии с 60% до нескольких процентов.

Форма воды помогает исследователям управлять потоком энергии. Автор: Clara Turnage/University Marketing and Communications

«Наше обычное понимание говорит, что барьер должен блокировать волны, но здесь мы обнаружили, что определенные формы мениска позволяют волнам проходить легче», — отметил Чжан.

Это открытие особенно важно для космических путешествий, где жидкости используются в системах рециркуляции воды, топливных баках и системах охлаждения. Более эффективный контроль над жидкостью может сделать эти системы легче и надежнее.

В эксперименте исследователи имитировали низкую гравитацию с помощью небольших частых поверхностных волн и использовали акустические измерения для изучения движения мениска. Изменяя высоту барьера и его смачиваемость, они контролировали прохождение энергии.

Чжэнгу Ван настраивает камеру для съемки движения воды. Автор: Clara Turnage/University Marketing and Communications

Технология может найти применение не только в космосе, но и в земных условиях — в микрофлюидных устройствах для биомедицинских исследований и производства, где жидкости перемещаются через каналы шириной в миллиметры.

«Это первое исследование такого поведения жидкости, но оно открывает дверь к новой физике», — заключил Чжан.