ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหล เป็น อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ของยุโรป (ESA) ที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในโคลัมบัสสร้างโดยAlenia Spazio , OHB-SystemและVerhaert Design and Development [ ^{1 ] เป็น}สิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับผู้ใช้หลายคนในการดำเนิน การวิจัย ฟิสิกส์ของไหลใน สภาวะ ไมโครกราวิตี้สามารถใช้งานได้ในโหมดอัตโนมัติเต็มรูปแบบหรือกึ่งอัตโนมัติ และสามารถควบคุมได้บนยานอวกาศโดยนักบินอวกาศของ ISS หรือจากภาคพื้นดินในโหมด ที่เรียกว่า telescience

เป้าหมายหลักของการทำการทดลองวิทยาศาสตร์ของไหลในอวกาศคือการศึกษาปรากฏการณ์พลวัตในสภาวะที่ปราศจากแรงโน้มถ่วง ภายใต้สภาวะไมโครกราวิตี้ แรงโน้มถ่วงจะถูกกำจัดไปเกือบหมด ทำให้การพาความร้อนการตกตะกอนและการแบ่งชั้น ที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง รวมถึง ความดัน สถิตของของไหล ลดลงอย่างมาก ส่งผลให้สามารถศึกษา ผลกระทบ ทางพลวัตของของไหล ที่ปกติถูกบดบังด้วยแรงโน้มถ่วงได้ ผลกระทบเหล่านี้รวมถึง การถ่ายเทความร้อนและมวลที่ควบคุมโดยการแพร่กระจาย

การไม่มีการพาความร้อนที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงช่วยขจัดผลกระทบเชิงลบของความแตกต่างของความหนาแน่น (การกระจายมวลที่ไม่สม่ำเสมอ) ที่เกิดขึ้นในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อน การเปลี่ยนสถานะ การขนส่งแบบแพร่ หรือปฏิกิริยาเคมี การพาความร้อนในกระบวนการบนโลกเป็นปัจจัยรบกวนที่รุนแรง ซึ่งผลกระทบของมันนั้นยากที่จะคาดการณ์ได้อย่างแม่นยำ และเป็นปัจจัยหลักที่ครอบงำการถ่ายเทความร้อนและมวลในของเหลว

ความสามารถในการควบคุมกระบวนการดังกล่าวอย่างแม่นยำยังคงมีจำกัด และความเข้าใจอย่างถ่องแท้จำเป็นต้องมีการวิจัยพื้นฐานเพิ่มเติมโดยการทำการทดลองแบบจำลองที่กำหนดไว้อย่างดีเพื่อพัฒนาและทดสอบทฤษฎีที่เกี่ยวข้องภายใต้สภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ ซึ่งจะช่วยให้การปรับปรุงกระบวนการผลิตบนโลกเป็นไปได้ง่ายขึ้น และปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูง เช่นเซมิคอนดักเตอร์

ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหลใช้พื้นที่เต็มหนึ่งตู้แร็คบรรทุกอุปกรณ์มาตรฐานสากลองค์ประกอบหลักของห้องปฏิบัติการประกอบด้วยโมดูลการวินิจฉัยด้วยแสงและโมดูลการทดลองกลางซึ่งภาชนะบรรจุอุปกรณ์ทดลองจะถูกใส่เข้าไปและใช้งานตามลำดับ โมดูลการวินิจฉัยด้วยแสงเป็นที่ตั้งของอุปกรณ์สำหรับการสังเกตการณ์ด้วยสายตาและการสังเกตการณ์ด้วยแสง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมที่เกี่ยวข้อง และจุดเชื่อมต่อและอินเทอร์เฟซสำหรับกล้องที่ติดตั้งด้านหน้าโมดูลการทดลองกลางแบ่งออกเป็นสองส่วน:

• ส่วนแรกประกอบด้วยโครงสร้างสำหรับแขวนภาชนะทดลองรวมถึงอินเทอร์เฟซการทำงานและอุปกรณ์ทางแสงทั้งหมด และได้รับการออกแบบให้สามารถดึงออกจากชั้นวางเพื่อให้สามารถใส่และถอดภาชนะทดลองได้
• ส่วนที่สองประกอบด้วยอุปกรณ์วินิจฉัยและระบบไฟส่องสว่างทั้งหมด รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมเพื่อสั่งการและตรวจสอบส่วนประกอบทางกลไฟฟ้าและทางกลแสงองค์ประกอบหลักของระบบยังเสริมด้วยระบบย่อยการทำงานสำหรับการจ่ายพลังงาน การปรับสภาพแวดล้อม และการประมวลผลและการจัดการข้อมูล

การทดลองจะต้องดำเนินการภายใน ภาชนะทดลองของห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์แห่งสหรัฐอเมริกา ( FSL Experiment Containerหรือ FSL EC) โดยทั่วไปจะมีน้ำหนัก 25–30 กิโลกรัม (55–66 ปอนด์) น้ำหนักสูงสุด 40 กิโลกรัม (88 ปอนด์) และขนาดมาตรฐาน 400x270x280 มิลลิเมตร (15.7x10.6x11.0 นิ้ว) ภาชนะ EC มีพื้นที่เพียงพอสำหรับประกอบชุดเซลล์ของเหลว รวมถึงสารกระตุ้นกระบวนการและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่จำเป็นต่างๆ

ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหลประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้ เพื่อการสังเกตการณ์การทดลอง :

• การสังเกตการณ์ด้วยภาพสองแกน พร้อมระบบภาพอิเล็กทรอนิกส์และการสำรองข้อมูลด้วยภาพถ่ายผ่านกล้องที่ติดตั้งด้านหน้าซึ่งให้ภาพความเร็วสูง พร้อมความละเอียดสูงและการบันทึกภาพสี
• การส่องสว่างพื้นหลัง แผ่น และปริมาตรด้วยแสงสีขาวและแหล่งกำเนิดแสงโมโนโครมาติก (เลเซอร์)
• การวัดความเร็วของอนุภาคด้วยภาพรวมถึงการใช้สารติดตามผลึกเหลวเพื่อวัดความเร็วและอุณหภูมิพร้อมกัน
• การทำแผนที่พื้นผิวของเหลวอิสระด้วยเทอร์โมกราฟิก (อินฟราเรด)
• การสังเกตการณ์ด้วยอินเตอร์เฟ อโรเมตรีในสองแกนโดยใช้อินเตอร์เฟอโรเมตรีแบบปรับเปลี่ยนได้พร้อมระบบปรับแนวอัตโนมัติ:
  • เครื่องวัดการแทรกสอดแบบโฮโลแกรม ;
  • วอลลาสตัน - เครื่องวัดการแทรกสอดแบบเฉือน ;
  • โหมด Schlierenผสานกับโหมดเฉือน;
  • เครื่องวัดการแทรกสอดแบบลายจุดอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Speckle Pattern Interferometer )

อุปกรณ์สนับสนุนการบินเช่น ชิ้นส่วนอะไหล่ เครื่องมือพิเศษ และวัสดุสิ้นเปลือง (เช่น น้ำยาทำความสะอาด) กล้องที่ติดตั้งด้านหน้าและเป้าอ้างอิงทางแสงสำหรับการสอบเทียบการทดลองและการวินิจฉัย จะมีให้บริการบนเครื่องบินเพื่อสนับสนุนการทดลองของลูกค้า

เมื่อไม่นานมานี้ ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหลได้รับการปรับปรุงหลายอย่าง ซึ่งส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการพัฒนาทางเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่โดดเด่นที่สุดคือ หน่วยจัดการวิดีโอ (VMU) และระบบแยกการสั่นสะเทือนในสภาวะไมโครกราวิตี้ (MVIS) ที่พัฒนาโดยองค์การอวกาศแคนาดานักวิทยาศาสตร์สามารถเลือกเปิดใช้งาน MVIS เพื่อแยก (ผ่านการลอยตัวด้วยแม่เหล็ก ) การทดลองและอุปกรณ์วินิจฉัยทางแสงออกจาก แรงสั่น สะเทือน ของสถานีอวกาศ VMU ได้ให้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่ดีเยี่ยมแล้วในภารกิจ CompGran ที่ผ่านมา ซึ่งติดตั้งโดย Alexander Gerst ในเดือนมิถุนายน 2018 ส่วนระบบ MVIS จะถูกนำมาใช้ครั้งแรกในภารกิจ Reference Multiscale Boiling Mission ที่กำลังจะมาถึงในเดือนสิงหาคม 2019

FSL ดำเนินการตามแนวคิดการปฏิบัติงานของเพย์โหลดแบบกระจายศูนย์ของ ESA ศูนย์รับผิดชอบสิ่งอำนวยความสะดวก (FRC) สำหรับ FSL คือMARSซึ่งตั้งอยู่ในเมืองเนเปิลส์ประเทศอิตาลีและปัจจุบันคือ BUSOC ศูนย์สนับสนุนและ ^{ปฏิบัติการ}ผู้ใช้ของเบลเยียมซึ่งตั้งอยู่ในกรัสเซลส์ประเทศเบลเยียม^{[ 2 ] [ 3} ]

• Dewandre T, Mundorf H, Tacconi M, Allegra A, Pensavalle E, Winter J. ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหลและโครงการตู้ทดลองบนยานโคลัมบัส การประชุมวิชาการด้านอวกาศยานนานาชาติครั้งที่ 54 เมืองเบรเมน ประเทศเยอรมนี เดือนกันยายน - ตุลาคม 2546
• Dewandre T, Dubois F, Callens N, Dupont O, Bascou E. กล้องจุลทรรศน์โฮโลแกรมดิจิทัลสำหรับอิมัลชันในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหล การประชุมนานาชาติว่าด้วยทัศนศาสตร์อวกาศ ตูลูส ประเทศฝรั่งเศส มีนาคม - เมษายน 2547
• Dewandre TM, Winter JL. ภาชนะทดลองสำหรับห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหลของ ESA. ISPS และ Spacebound 2003, โตรอนโต, แคนาดา. 2003

^{[ 2 ]}

• 
  ภาพจาก NASA: ISS016E031567 - ห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหลที่ติดตั้งในห้องปฏิบัติการโคลัมบัส ภาพถ่ายระหว่างภารกิจ Expedition 16
• 
  ภาชนะสำหรับบรรจุอุปกรณ์ทดลองจะถูกนำเข้าไปในห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ของไหล เพื่อดำเนินการตามขั้นตอนทางวิทยาศาสตร์

• การวิจัยทางวิทยาศาสตร์บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS)

• หน้าเว็บของ ESA เกี่ยวกับ FSL