Эксперимент «Плазменный кристалл» и наука на МКС


    В ноябре было объявлено о прекращении на МКС эксперимента «Плазменный кристалл». Специальное оборудование для эксперимента было помещено в грузовой корабль «Альберт Эйнштейн» и сгорело вместе с ним над Тихим океаном. Так закончилась длинная история, наверное, самого известного космического эксперимента. Я хочу рассказать о нём и чуть-чуть рассказать о науке на МКС в целом.

    А где открытия?

    Прежде всего, необходимо сделать несколько демотивирующее вступление. Современная наука — это не компьютерная игра, где, в принципе, нет бесполезных исследований, и каждое открытие дает заметный бонус. И, увы, прошли времена, когда гений-одиночка типа Эдисона мог один наизобретать много кардинально меняющих жизнь устройств. Сейчас наука — это методичное движение вслепую по всем доступным путям, которое осуществляется большими организациями, длится годами и может привести к нулевым результатам. Поэтому информация об исследованиях на МКС, которая публикуется регулярно, без адаптации в научно-популярный вид выглядит, если честно, весьма скучно. В то же время, некоторые из этих экспериментов являются действительно интересными, и, если и не обещают нам мгновенных сказочных результатов, то дают надежду на улучшение понимания того, как устроен мир, и куда нам двигаться за новыми фундаментальными и прикладными открытиями.

    Идея эксперимента

    Известно, что вещество может пребывать в четырёх фазовых состояниях — твердом, жидком, газообразном и плазменном. Плазма — это 99,9% массы Вселенной, начиная от звезд и заканчивая межзвездным газом. На Земле плазма — это молнии, северное сияние и, например, газоразрядные лампы. Плазма, содержащая частицы пыли также весьма распространена — это планетарные кольца, кометные хвосты, межзвездные облака. И идея эксперимента состояла в искусственном создании плазмы с микрочастицами пыли и наблюдением за её поведением в условиях земной тяжести и микрогравитации.



    В первом варианте эксперимента (на картинке) ампула с пылевой плазмой подсвечивалась лучами Солнца, пыль в плазме подсвечивал лазер, и подсвеченный участок снимался на камеру. В дальнейшем применялись более сложные экспериментальные установки. «Черная бочка», сгоревшая вместе с «Альбертом Эйнштейном» была установкой уже третьего поколения.



    Результаты

    Эксперименты в условиях микрогравитации оправдали надежды ученых — пылевая плазма по своей структуре становилась кристаллической или проявляла свойства жидкостей. В отличие от идеального газа, в котором молекулы движутся хаотично (см. тепловое движение), пылевая плазма, будучи газом, проявляет свойства твердых и жидких тел — возможны процессы плавления и испарения.
    В то же время, были и неожиданные открытия. Например, в кристалле могла возникнуть полость. Почему — пока неизвестно.

    Но самым неожиданным открытием явилось то, что пылевая плазма при некоторых условиях формировала спиральные структуры, похожие на ДНК! Возможно, даже происхождение жизни на Земле каким-то образом связано с пылевой плазмой.


    Перспективы

    Результаты многолетних исследований по эксперименту «Плазменный кристалл» показывают принципиальную возможность:
    • Формирования в пылевой плазме наноматериалов с уникальными свойствами.
    • Осаждения материалов из пылевой плазмы на подложку и получения новых типов покрытий — многослойных, пористых, композитных.
    • Очистки воздуха от промышленных и радиационных выбросов и при плазменном травлении микросхем.
    • Плазменной стерилизация неживых предметов и открытых ран на живых существах.

    К сожалению, вся эта красота станет доступной не раньше, чем лет через десять. Потому что по результатам работы нужно построить экспериментальные прикладные установки, опытные образцы, провести испытания или клинические исследования, организовать серийное производство.

    Дополнительные материалы

    Если вам хочется более подробно узнать об этом эксперименте, то могу порекомендовать следующие материалы:


    А другая наука?

    «Плазменный кристалл» закончен, однако, новые эксперименты на МКС начинаются регулярно. Наверное, самый свежий — эксперимент «Виртуал», изучающий процессы, происходящие с глазами в невесомости. Есть эксперименты, которые идут ежедневно уже много лет и будут в таком же режиме идти дальше. К ним относится «Ураган» — изучение вопросов протекания и предсказаний катастрофических метеорологических явлений, «Сейнер» — поиск рыбы из космоса или «Выносливость» — изучение того, что происходит с материалами, экспонируемыми в вакууме. В ходе нынешней экспедиции запланировано проведение 600 работ по 43 экспериментам. Спасибо ТВ «Роскосмос», выпуск программы «Космонавтика» от 23 ноября они посвятили рассказу о науке на МКС:



    Наверное, в каком-то смысле, МКС — это мечта гика. Этакий гибрид гаража, лаборатории и отеля. Когда утром чинишь туалет, днём тянешь кабель локальной сети на выходе в открытый космос, а вечером двигаешь фундаментальную науку. И наша прекрасная Земля в иллюминаторе…

    Комментарии 37

      +2
      Наверное, в каком-то смысле, МКС — это мечта гика.

      Чуть-чуть только нехватает гравитации.
        +2
        После первых нескольких дней, это, по рассказам, приятное ощущение. Снижается потребность в сне. Да и необходимость занятий физкультурой для гика — полезная штука :)
          +4
          Да нет, наоборот! А для гравитации можно крутящуюся комнату добавить.
            0
            Вымывается кальций.
          +1
          Специальное оборудование для эксперимента было помещено в грузовой корабль «Альберт Эйнштейн» и сгорело вместе с ним над Тихим океаном.

          Насколько можно понять, такова судьба грузового корабля — после использования сгореть в атмосфере. Посему вопрос, что мешает приземлять грузовые корабли? Не для повторного запуска, а для доставки на Землю результатов экспериментов.
            +6
            Европейский ATV и японский HTV сконструированы так, чтобы сгорать в атмосфере. «Прогресс» тоже, но для него разработана небольшая капсула, которая может вернуть до 150 кг груза. Судя по тому, что она на используется, ситуация с возвратом не катастрофическая. «Союз» может возвращать примерно 50 кг, четыре пуска в год дают 200 кг. Dragon может вернуть вообще 2,5 тонны.
              –6
              «пять бабусек = рупь» /не моё/
              +6
              Если делать их со спускаемым аппаратом, то он будет съедать вес и меньше будет вес того, что отправляют на станцию. Пока потребность в грузопотоке в космос намного выше потребности в грузопотоке из космоса
                –1
                А если отправлять их на луну? и делать там запас зап частей для будущей станции, в этих кораблях по любому что то полезное будет, хотя бы как временные укрытия.
                  +2
                  Для изменения орбиты, с «просто вокруг земли» до эллипса с конечной точкой на Луне, нужна куча энергии, а значит топлива. И значит куча дополнительного веса на старте с земли. Просто невыгодно.
                  Гораздо проще потратить немного топлива для торможения и он почти сам упадёт на Землю.
                0
                Результаты экспериментов присылаются в виде отчетов «получилось/не получилось» либо по цифровым каналам связи. В самом деле, нельзя же вернуть на землю выращенную структуру в невесомости которая при малейшей гравитации теряет свои свойства и/или разрушается.
                Смысл спускать на землю то что легче сделать на земле? И тем более не имеет смысла спускать на землю то что может существовать только без гравитации.

                Да, часть кометы или лунные камушки спустить на землю имеет смысл, но они так же находятся вне досягаемости для космической станции как и наблюдателя на земле.
                +18
                Плазма — это 99,9% массы Вселенной, начиная от звезд и заканчивая межзвездным газом.

                Скорее 99,9% известной массы вселенной, которая в совокупности составляет около 4% от полной массы. Что же из себя представляет остальные 96% мы пока не знаем, оперируя терминами "Темная материя" и "Темная энергия".
                  0
                  Предлагаю считать тёмную материю и тёмную энергию простыми абстракциями, введёнными из-за неумения космологов объяснить вращение и разбегание галактик другими средствами.

                  Реального смысла в них пока что не больше, чем во флогистоне и светоносном эфире.
                    +1
                    Ну, собственно, потому я и назвал их «терминами».
                  +11
                  > гений-одиночка типа Эдисона мог один наизобретать много
                  Если Эдисона и называть гением, то только гением-дельцом, при чем в самом уничижительном смысле, его гений проявился в части поиска патентов на изобретения, присвоения их себе и крайне неприятного оттеснения авторов и настоящих изобретателей.
                    +4
                      0
                      Да и это тоже. Если бы не Эдиссон со своими патентами, травлей Теслы и т.п., Тесла смог бы сделать гораздо больше.
                        0
                        В Белграде классный музей Теслы, очень много работающих устройств, можно руками попробовать, когда неоновые лампочки в руках загораются или дистанционный пульт для лодки.
                        en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla_Museum
                      0
                      А зачем старое оборудование сжигают в атмосфере тратя на это топливо?
                      Можно было бы приспособить его на орбите — как рабочее тело, запчасти, или просто для защиты от космической радиации (тут любая масса подойдет).
                        0
                        Топливо не тратится.
                          0
                          На МКС есть специальная катапульта для избавления от мусора?
                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                              –1
                              Дополнительная масса — лишнее топливо на маневрирование.
                              Болтаться, конечно, не должны. Но будучи жестко закрепленными, могли бы быть полезны — как защита от радиации и мусора, как конструкционный материал. Можно многое делать из легко разложимого пластика и использовать его как рабочее тело.
                              Доставка массы на орбиту дорога, зачем же все выбрасывать?
                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                          +4
                          Тратится только на торможение. А вот чтобы поддерживать его на низкой орбите (где летает МКС, Союзы и пр.) топливо придётся тратить регулярно (причем он ещё и правильно ориентирован должен быть, т.е. все системы должны годами корректно работать). Поднять на высокую — понадобится много топлива.
                            –1
                            При большей массе МКС будет медленнее терять высоту.
                              +1
                              Предполагаю, что без коррекции орбиты МКС будет терять высоту быстрее Прогресса, т.к. у неё намного больше площадь и, соответственно, больше сопротивление остаткам атмосферы.
                            0
                            Это также, как и дома. Например, есть дырявые носки. Можно из них сшить платье (да, я встречал дизайнерское платье из «used socks», кстати дорогое), можно затолкать в щель оконной рамы, чтобы не дуло. Но чаще всего экономичнее и проще всего выкинуть их.
                              0
                              Дома меньше нежилого пространства. И доставка новых материалов сильно дешевле.
                              +2
                              Разве на орбите мало разного го.. космического мусора?
                                +1
                                С ним проблема, если он свободно летает.
                                +1
                                пока не придумали 3D-разлагатель в дополнение к 3D принтеру, мусор приходится выкидывать.
                                  0
                                  Можно подождать, не протухнет :-).
                                  В невесомости проводят эксперименты по получению новых материалов. Это оборудование можно было бы приспособить для переплавки.
                                –8
                                Эксперимент «Плазменный кристалл» и наука на МКС

                                Название будто доказать обывателям полезность МКС.
                                1) мы не обыватели.
                                2) мы чётко понимаем, что там делается наука. нам лень понять какая, но мы чётко знаем, что да.
                                  0
                                  Это здорово. Спасибо!
                                    0
                                    А почему прекращён эксперимент? На сайте ЦНИИМАШа (последняя ссылка) написано, что сроки — с 2001 по 2015. И описание есть только для этапа 1а, а всего их 3.
                                      0
                                      Ну вот установка третьего этапа и закончила работу. Со мной связался некто, толком не представившийся, и написал, что эксперимент не закончен, но на просьбу рассказать подробнее пока не ответил.

                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                    Самое читаемое