Développée par la société Airbus Defence and Space pour l’Agence spatiale européenne, l’expérience Foam-Coarsening (Mousse-Grossissement) a été menée pour la première fois en mars 2020 à bord du module-laboratoire Columbus de la Station spatiale internationale. L’astronaute américaine Jessica Meir avait alors installé l’expérience dans le rack d’expériences sur la physique des fluides FSL (Fluid Science Laboratory).

Le 17 décembre dernier, l’astronaute Matthias Maurer a participé à son tour à une séance de manipulation de l’expérience, en liaison avec le Centre des opérations des utilisateurs de l’ISS B.USOC (Belgian User Support and Operations Centre), situé à Bruxelles, en Belgique.

En 2009, une expérience du même type, appelée Foam-Stability (Mousse-Stabilité), avait été confiée à l’astronaute belge Frank De Winne. Il s’agissait de secouer des solutions liquides et d’observer ce qui se passait ensuite. Les échantillons allaient de l’eau pure aux fluides à base de protéines, comme ceux utilisés pour les mousses de chocolat, en passant par des agents antimousse.

Secouer (mais pas remuer)

Pour sa part, l’expérience Foam Coarsening contient trois cellules d’échantillonnage remplies de liquide. En secouant les pistons à l’intérieur de la cellule (les éléments blancs et noirs au fond des cellules sont les parties les plus visibles des pistons), de la mousse est générée. La cellule blanche (en troisième position) contient un capteur d’humidité.

L’étude du comportement des mousses à différents stades liquides (en particulier lorsqu’elles passent de l’état solide à l’état liquide) est réalisée à l’aide d’optiques laser et de caméras haute résolution.

Sur Terre, le mélange de liquide et de gaz qui compose une mousse change rapidement. La pesanteur attire vers le bas le liquide qui se trouve entre les bulles, les petites bulles rétrécissent et les plus grosses ont tendance à grossir au détriment des autres. En raison du drainage, du grossissement (ou élargissement) et de la rupture des bulles, la mousse commence à s’effondrer pour revenir à l’état liquide.

Dans l’espace, les mousses sont plus stables car il n’y a pas de drainage en situation de micropesanteur. Cela permet aux scientifiques d’étudier les phénomènes plus lents de grossissement et d’éclatement d’une bulle, qui sur Terre sont masqués par le drainage qui déstabilise la mousse.

En dix secondes seulement, les fluides se stabilisent plus rapidement dans l’espace que sur Terre, et produisent davantage de mousse : il est donc possible de créer des mousses extrêmement stables en micropesanteur.

L’étude des mousses en micropesanteur permet d’envisager l’amélioration de procédés sur Terre, dans un large éventail de domaines, de la production alimentaire aux produits de nettoyage et d’étanchéité, en passant par les cosmétiques, les produits d’hygiène personnelle, ainsi que la construction.

Pierre-François Mouriaux