У листопаді було оголошено про припинення на МКС експерименту «Плазмовий кристал». Спеціальне обладнання для експерименту було поміщено у вантажний корабель «Альберт Ейнштейн» і згоріло разом з ним над Тихим океаном. Так закінчилася довга історія, напевно, найвідомішого космічного експерименту. Я хочу розповісти про нього і трохи розповісти про науку на МКС в цілому.
А де відкриття?
Перш за все, необхідно зробити дещо демотивуючий вступ. Сучасна наука - це не комп'ютерна гра, де, в принципі, немає марних досліджень, і кожне відкриття дає помітний бонус. І, на жаль, пройшли часи, коли геній-одинак типу Едісона міг один назбирати багато кардинально міняючих життя пристроїв. Зараз наука - це методичний рух наосліп по всіх доступних шляхах, який здійснюється великими організаціями, триває роками і може призвести до нульових результатів. Тому інформація про дослідження на МКС, яка публікується регулярно, без адаптації в науково-популярний вид виглядає, якщо чесно, дуже нудно. У той же час, деякі з цих експериментів є дійсно цікавими, і, якщо і не обіцяють нам миттєвих казкових результатів, то дають надію на поліпшення розуміння того, як влаштований світ, і куди нам рухатися за новими фундаментальними і прикладними відкриттями.
Ідея експерименту
Відомо, що речовина може перебувати в чотирьох фазових станах - твердому, рідкому, газоподібному і плазмовому. Плазма - це 99,9% маси Всесвіту, починаючи від зірок і закінчуючи міжзоряним газом. На Землі плазма - це блискавки, північне сяйво і, наприклад, газорозрядні лампи. Плазма, що містить частинки пилу також дуже поширена - це планетарні кільця, кометні хвости, міжзоряні хмари. І ідея експерименту полягала в штучному створенні плазми з мікрочастинками пилу і спостереженням за її поведінкою в умовах земної тяжкості та мікрогравітації.
У першому варіанті експерименту (на картинці) ампула з пиловою плазмою підсвічувалася променями Сонця, пил у плазмі підсвічував лазер, і підсвічена ділянка знімалася на камеру. Надалі застосовувалися більш складні експериментальні установки. «Чорна бочка», що згоріла разом з «Альбертом Ейнштейном» була установкою вже третього покоління.
Результати
Експерименти в умовах мікрогравітації виправдали надії вчених - пилова плазма за своєю структурою ставала кристалічною або виявляла властивості рідин. На відміну від ідеального газу, в якому молекули рухаються хаотично (див. тепловий рух), пилова плазма, будучи газом, проявляє властивості твердих і рідких тіл - можливі процеси плавлення і випаровування.
У той же час, були і несподівані відкриття. Наприклад, у кристалі могла виникнути порожнина. Чому - поки невідомо.
Але найбільш несподіваним відкриттям стало те, що пилова плазма за деяких умов формувала спіральні структури, схожі на ДНК! Можливо, навіть походження життя на Землі якимось чином пов'язане з пиловою плазмою.
Перспективи
Результати багаторічних досліджень з експерименту «Плазмовий кристал» показують принципову можливість:
- Формування в пиловій плазмі наноматеріалів з унікальними властивостями.
- Осадження матеріалів з пилової плазми на підкладку та отримання нових типів покриттів - багатошарових, пористих, композитних.
- Очищення повітря від промислових і радіаційних викидів і при плазмовому травленні мікросхем.
- Плазмовою стерилізація неживих предметів і відкритих ран на живих істотах.
На жаль, вся ця краса стане доступною не раніше, ніж років через десять. Тому що за результатами роботи потрібно побудувати експериментальні прикладні установки, дослідні зразки, провести випробування або клінічні дослідження, організувати серійне виробництво.
Додаткові матеріали
Якщо вам хочеться більш детально дізнатися про цей експеримент, то можу порекомендувати наступні матеріали:
- Третя серія «Космічної одіссеї, століття XXI». Унікальні відеокадри. Про «Плазмовий кристал» розповідають з 8:50
- Стаття в «Науці й житті».
- Дуже докладний опис експерименту. Не-фізикам буде малозрозуміло.
- Стаття на «Мембрані» про ДНК-подібні структури в пиловій плазмі.
- Ще один опис експерименту.
А інша наука?
«Плазмовий кристал» закінчено, однак, нові експерименти на МКС починаються регулярно. Напевно, найсвіжіший - експеримент «Віртуал», що вивчає процеси, що відбуваються з очима в невагомості. Є експерименти, які йдуть щодня вже багато років і будуть в такому ж режимі йти далі. До них належить «Ураган» - вивчення питань протікання і передбачень катастрофічних метеорологічних явищ, «Сейнер» - пошук риби з космосу або «Витривалість» - вивчення того, що відбувається з матеріалами, експонованими у вакуумі. У ході цьогорічної експедиції заплановано проведення 600 робіт з 43 експериментів. Спасибі ТБ «Роскосмос», випуск програми «Космонавтика» від 23 листопада вони присвятили розповіді про науку на МКС:
Напевно, в якомусь сенсі, МКС - це мрія гіка. Такий собі гібрид гаража, лабораторії та готелю. Коли вранці лагодиш туалет, вдень тягнеш кабель локальної мережі на виході у відкритий космос, а ввечері рухаєш фундаментальну науку. І наша прекрасна Земля в ілюмінаторі...