Комплекс МКС - плод невероятных усилий ученых и инженеров всего мира. Но орбитальная станция продолжает держать в тонусе исследователей, так как неразрешенных космических задач, тем более при условии пребывания в невесомости человека, великое множество. «Поэтому и съехались в новосибирский Академгородок ученые всего мира, чтобы обсудить, какие они будут проводить эксперименты на орбите в ближайшем будущем», - рассказал корреспонденту «АиФ-Новосибирск» директор Института теплофизики СО РАН, академик Сергей Алексеенко.
Холодная голова
Наиболее актуальные темы космических исследований сегодня – проблемы кипения, охлаждения и конденсации жидкостей в условиях невесомости. «На МКС можно получить самое холодное место во Вселенной, – говорит академик Сергей Алексеенко. – Это – очень сложный, но и очень интересный эксперимент».
Чтобы поставить эксперимент в космосе, его в течение 5–10 лет готовят на Земле. Немалую лепту в подготовку космических исследований вносят сибирские учёные. Сейчас сотрудники Института теплофизики им. Кутателадзе СО РАН вместе с коллегами из Томского политеха и Алтайского госуниверситета работают над созданием систем охлаждения для космических суперкомпьютеров. Ведь электронный мозг, как голова чекиста, должен быть холодным. «Космос напичкан микроэлектроникой. А дальше её будет ещё больше. Нельзя, чтобы сложная техника давала сбои», – объясняет научный сотрудник Института теплофизики Юрий Люлин.
На Земле вопрос охлаждения механизмов решается просто – с помощью большого количества жидкости. Но в космосе создать систему охлаждения ёмкостью в несколько тонн невозможно – доставка одного килограмма груза на МКС обходится в 30 тыс. евро. «Поэтому наша задача – сократить массо-габаритные характеристики системы», – говорит старший научный сотрудник Института теплофизики Дмитрий Зайцев. Сибирские учёные предложили делать это при помощи очень тонкой водяной плёнки, так называемой «контактной линии», которая обеспечивает аномально высокое испарение между твёрдой поверхностью и жидкостью.
«Мы сумели отвести с поверхности компьютерного чипа площадью в один квадратный сантиметр рекордный тепловой поток объёмом больше 1 кВТ, – продолжает Дмитрий Зайцев. – Такое же тепловыделение даёт стандартная кухонная плита, включённая на полную мощность. Но пока это сделано только в лаборатории. Теперь мы работаем над тем, чтобы этот метод реализовать на практике».
Плазменный кристалл
Система охлаждения для космической микроэлектроники – далеко не первая «внеземная» разработка сибирских учёных. «Была проблема: выхлопные газы из сопел управления космической станцией не уходили в противоположную сторону, как в воздухе, а оседали на обшивке и разъедали её, – вспоминает заведующий лабораторией «Интенсификация процессов теплообмена» ИТ СО РАН, доктор физико-математических наук, профессор Олег Кабов. – В 2012 году мы создали систему защиты обшивки МКС, которая работает на станции до сих пор».
Руководитель научно-исследовательского Центра электрофизических процессов Объединённого института высоких температур РАН, академик Эдуард Сон рассказал о самом удачном эксперименте на МКС. Он назывался «Плазменный кристалл».
Известно, что вещество может пребывать в четырёх фазовых состояниях – твёрдом, жидком, газообразном и плазменном. Плазма – это 99,9% массы Вселенной, начиная от звёзд и заканчивая межзвёздным газом. На Земле плазма – это молнии, северное сияние и, например, газоразрядные лампы. Плазма, содержащая частицы пыли, также весьма распространена – это планетарные кольца, кометные хвосты, межзвёздные облака. И идея эксперимента состояла в искусственном создании плазмы с микрочастицами пыли и наблюдении за её поведением в условиях микрогравитации.
Эксперименты в условиях микрогравитации оправдали надежды учёных – пылевая плазма по своей структуре становилась кристаллической или проявляла свойства жидкостей. В отличие от идеального газа, в котором молекулы движутся хаотично, пылевая плазма, будучи газом, проявляет свойства твёрдых и жидких тел – возможны процессы плавления и испарения.
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.
Результаты многолетних исследований по эксперименту «Плазменный кристалл» показывают принципиальную возможность формирования в пылевой плазме наноматериалов с уникальными свойствами, новых типов покрытий на основе пылевой плазмы; плазменной стерилизации неживых предметов и открытых ран на живых существах.
Надо успеть
В планах российских учёных – порядка 280 экспериментов на МКС. Например, конденсация пара в условиях микрогравитации. Эти исследования важны как для земных, так и для космических применений. Ещё один эксперимент – изучение процесса кипения в микро- и миниканалах.
Исследователям придётся поторопиться, потому что гарантийный срок эксплуатации станции – до 2024 года. Потом она, как и её предшественница – космическая станция «Мир», должна быть сведена с орбиты и затоплена в океане. Впрочем, учёные надеются, что этого не произойдёт. «Станция «Мир» была рассчитана на пять лет. А проработала двадцать», – говорит Эдуард Сон.
В тему
Для проведения космических экспериментов на Земле нужна невесомость. Её обеспечивают либо в процессе параболических полётов на самолёте, либо в специальных башнях. Параболические полёты организует Европейское космическое агентство. Полёт по параболе обеспечивает порядка 20 секунд невесомости.
Башня невесомости в России находится в Центре Келдыша в Миассе. Контейнеры с оборудованием, падающие из верхней точки башни, находятся в невесомости в течение примерно 4 секунд.
Справка
Международные космические конференции проходят ежегодно с 2006 года. Первая прошла в Брюсселе, в Центре микрогравитации. Новосибирск принимает космическую конференцию уже во второй раз. Первый раз – в 2009 году.
Будет ли глобальное потепление? Из Арктики вернулась экспедиция ученых 
Эксперименты для космоса ставят в лабораториях новосибирского Академгородка 
Сибирские ученые разрабатывают инновации в сельском хозяйстве