آي إس إسبريسو

كانت آلة ISSpresso أول آلة قهوة إسبريسو مصممة للاستخدام في الفضاء، وقد أنتجتها شركتا Argotec و Lavazza لمحطة الفضاء الدولية في إطار شراكة بين القطاعين العام والخاص مع وكالة الفضاء الإيطالية (ASI). ^{[ 1 ]} وكانت ISSpresso واحدة من تسع تجارب اختارتها وكالة الفضاء الإيطالية لمهمة Futura. ^{[ 2 ]} تم تركيبها على محطة الفضاء بين عامي 2015 و2017، ثم عادت إلى الأرض.

في عام ٢٠١٤، تعاونت شركتا أرجوتيك ولافاتزا لتحديد جدوى المشروع. ثم تواصلت أرجوتيك مع شركة ASI، بالشراكة مع لافاتزا، ووافقت ASI على رعاية جهاز ISSpresso كحمولة تابعة لها على متن محطة الفضاء الدولية. وحصل المشروع بعد ذلك على موافقة وكالة ناسا . ^{[ ٣ ]} وفي العام نفسه، أُجريت دراسة جدوى تضمنت إنشاء بعض الأنظمة الفرعية للتحقق من صحة الخيارات التقنية.

في 14 أبريل 2015، أُرسل النموذج التجريبي لآلة ISSpresso إلى محطة الفضاء الدولية على متن مركبة SpaceX CRS-6 ^{[ 4 ]} ، وفي 3 مايو 2015، تناولت سامانثا كريستوفوريتي أول كوب إسبريسو في ظروف انعدام الجاذبية. ^{[ 5 ]} وفي 30 سبتمبر 2017، استخدم باولو نيسبولي آلة الإسبريسو على متن محطة الفضاء الدولية للاحتفال باليوم العالمي للقهوة . ^{[ 6 ]}

انتهت مهمة ISSpresso في 14 ديسمبر 2017، ^{[ 7 ]} وأُعيد الجهاز إلى الأرض بواسطة مهمة SpaceX CRS-13 . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

صُممت آلة ISSpresso لتحضير الإسبريسو. ^{[ 10 ]} قبل هذه التجربة، لم يكن متوفرًا في الفضاء سوى القهوة سريعة الذوبان. كان بإمكان رواد الفضاء الاختيار من بين الخيارات التالية: قهوة سوداء قصيرة (30  مل)، قهوة سوداء طويلة (60  مل)، ومشروب ساخن (شاي أو مرق، 120  مل). كما احتوت الآلة على دورة تنظيف (60  مل) لتنظيف الدائرة الهيدروليكية بعد انتهاء التزويد. أتاحت إمكانية توفير الماء الساخن إعادة ترطيب الطعام المُقدم في الفضاء . ^{[ 11 ]}

أتاح مشروع ISSpresso أيضًا فرصة لدراسة الظواهر الفيزيائية المتعلقة بديناميكيات الموائع في بيئة انعدام الجاذبية للسوائل (النقية والمختلطة) تحت ضغط ودرجة حرارة عاليتين. وكان تحليل تكوين الرغوة مقارنةً بتكوينها في القهوة الأرضية ذا أهمية خاصة، بدءًا من تصميم النظام بهدف الحصول عليها في بيئة انعدام الجاذبية. ^{[ 2 ]}

ترتبط العديد من جوانب تحضير واستهلاك الإسبريسو بالجاذبية أو تتأثر بها. وكان أحد التحديات محاولة إنتاج هذا المشروب في بيئة ذات جاذبية منخفضة للغاية. ^{[ 12 ]}

يتمثل الاختلاف الملحوظ الأول في الحجم والوزن: 43 × 42 × 36 سم (17 × 16.5 × 14 بوصة) ووزن يقارب 20 كجم (44 رطلاً) . ^{[ 13 ]} يُعدّ جهاز ISSpresso أثقل وأكثر تعقيدًا، ويعود ذلك أساسًا إلى اختيار المواد المستخدمة والأنظمة الاحتياطية المُضافة لتلبية متطلبات السلامة في جميع مراحل المهمة. ^{[ 5 ]}            

صُنعت قنوات الدائرة الهيدروليكية من الفولاذ، وليس البلاستيك، لتحمّل أحمال تشغيلية تصل إلى 400 بار (5800 رطل لكل بوصة مربعة ) . ^{[ 14 ]} صُممت آلة تحضير القهوة لتقليل كمية الماء المتبقية بعد عملية التخمير. علاوة على ذلك، فهي مزودة بمجموعة من المفاتيح الدقيقة التي تمنع تسرب الماء الساخن تحت ضغط عالٍ في حالة عدم إغلاق الآلة بشكل صحيح أو غير محكم. 

يعمل نظام إزالة الكبسولة المستخدمة في بيئة انعدام الجاذبية بواسطة مكبس ألومنيوم ^{[ 14 ]} يُفعّله رائد الفضاء بدفع الكبسولة إلى كيس التخلص. يُثبّت هذا الكيس بالقرب من جهاز تحضير المشروب. يُستخدم السائل المأخوذ من وعاء الماء بالكامل تقريبًا أثناء التحضير. يُجمع المزيج الناتج في كيس مخصص للمشروبات. ^{[ 15 ]} على عكس الأجهزة الأرضية، لا حاجة إلى خزان تجميع نظرًا لمحدودية كمية مياه الصرف. ^{[ 16 ]}

تتميز هذه الآلة بظروف استخدام مشابهة للآلات التقليدية ^{[ 17 ]} ، وذلك لتسهيل استخدامها من قبل رواد الفضاء دون الحاجة إلى تدريب خاص. بعد التأكد من تركيب خزان الماء بشكل صحيح، يُدخل رائد الفضاء كبسولة القهوة في الفتحة الموجودة أعلى الآلة، ثم يُغلق الباب الصغير ويختار حجم المشروب. بعد ذلك، يُوصل كيس المشروب بالمحول ويبدأ عملية تحضير القهوة. تتشابه منافذ خزان الماء وكيس المشروب مع تلك المستخدمة في موزع مياه الشرب المُثبت في محطة الفضاء ^{[ 18 ]} ، وذلك لتسهيل استخدام النظام من قبل رائد الفضاء.

من خلال عملية السلامة، تحققت ناسا من أن الأجهزة ستفي بالمتطلبات اللازمة، وقد اعتمدت النظام للرحلة على متن محطة الفضاء الدولية. ^{[ 19 ]} تم تصميم الهيكل الخارجي والداخلي للجهاز واختباره لتحمل الأحمال المنقولة أثناء إطلاق مركبة SpaceX الفضائية CRS-6.

تم تصميم وبناء واختبار آلة ISSpresso بواسطة شركة Argotec. وعلى مدار 18 شهرًا، تم بناء أربعة نماذج: ^{[ 20 ]}

• كان النموذج الأول ، المسمى ثنائي الأبعاد، ^{[ 20 ]} نموذجًا أوليًا للأنظمة الهيدروليكية والهوائية. تم استخدام مضخة وآلة تخمير تجارية.
• تم تطوير النموذج الثاني ، المعروف باسم نموذج الأناقة، ^{[ 20 ]} لاختبار الوظائف الميكانيكية للآلة: تتوافق العديد من المكونات الميكانيكية مع تلك المستخدمة في وحدة الطيران.
• النموذج الثالث ، المسمى بالنموذج الأرضي، ^{[ 20 ]} هو "نموذج الأرض". وهو مطابق وظيفيًا تقريبًا لنموذج الطيران. وقد أُجريت حملة اختبارات مكثفة على هذا النموذج للحصول على تأهيل الإطلاق.
• يُعدّ نموذج Protoflight ، ^{[ 20 ]} أي نموذج الطيران، النسخة النهائية التي تتضمن أفضل الحلول التقنية المُطبقة في النماذج السابقة. وقد خضع نموذج الطيران لعمليات التأهيل وحصل على اعتماد وكالة ناسا للاستخدام على متن محطة الفضاء الدولية.

• آي إس إسبريسو على موقع Lavazza.com
• تمت أرشفة ISSpresso بتاريخ 18 أبريل 2015 على موقع Wayback Machine في Argotec.it