|
|
|
|
20 ЛЕТ МЕЖДУНАРОДНОМУ КОСМИЧЕСКОМУ ЭКСПЕРИМЕНТУ "ПЛАЗМЕННЫЙ КРИСТАЛЛ"
Первый успешный физический эксперимент на Международной космической станции
3 марта 2001 г. на Международной космической станции (МКС), был проведен первый сеанс российско-германского космического эксперимента «Плазменный кристалл» на научной аппаратуре (НА) «Плазменный кристалл – 3», который был первым физическим экспериментом на МКС. Целью этого эксперимента являлось исследование фундаментальных свойств комплексной (пылевой) плазмы в условиях микрогравитаии, а его научное руководство осуществлялось совместно директором Объединенного института высоких температур Российской академии наук академиком Владимиром Фортовым, и директором Института внеземной физики Общества имени Макса Планка профессором Грегором Морфиллом. Роскосмос обеспечивал доставку научной аппаратуры и проведение экспериментов на борту МКС, Германское аэрокосмическое агентство финансировало разработку и создание научной аппаратуры, а также ее техническое сопровождение.
На занятиях с первым экипажем МКС. Анатолий Нефедов, Александр Иванов, Уильям Шеппард, Юрий Гидзенко, Владимир Молотков, Сергей Крикалев, Владимир Фортов. 11 сентября 2000 года.
Отличительной особенностью комплексной плазмы является присутствие в ней сильно заряженных пылевых частиц микронного размера, что приводит к ряду качественно новых явлений. Наиболее ярким из них является самоорганизация заряженных пылевых частиц и образование упорядоченных структур – «плазменной жидкости» и «плазменного кристалла». Формирование структур вызвано наличием значительного электрического межчастичного взаимодействия и сравнительно низкой кинетической энергии самих микрочастиц. Подсвеченные лазером пылевые частицы легко регистрируются видеокамерами для проведения дальнейшего детального анализа. Первый сеанс космического эксперимента «Плазменный кристалл» проводили российские космонавты первого экипажа МКС Сергей Крикалев и Юрий Гидзенко при поддержке командира экипажа Уильяма Шеппарда. Проведение экспериментов с комплексной плазмой в условиях микрогравитации позволило наблюдать и исследовать целый ряд явлений, которые принципиально невозможно получить в условиях земных лабораторий. Среди них - в первых же сеансах впервые было обнаружено формирование трехмерных упорядоченных структур с гранецентрированной и объемно-центрированной решетками, возникновение самовозбуждающихся плазменно-пылевые волн, солитоноподобных и ударных волн в пылевой компоненте, коагуляция заряженных пылевых частиц.
Сергей Крикалев вспоминает об эксперименте как о наглядном и очень интересном: «Эксперимент «Плазменный кристалл» запомнился прежде всего тем, что стал самым первым проведенным на МКС физическим экспериментом. Было очень интересно. И ещё запомнились слова (Владимира) Фортова о том, что этот эксперимент стал тем редким случаем, когда интереснейшие результаты стали получаться с первой же попытки». Высокую степень организации и подготовки эксперимента отметил Юрий Гидзенко. Космонавты с теплотой отозвались о высокой подготовке и сплоченности коллектива российских и германских ученых и инженеров. Куратор эксперимента от РКК Энергия Александр Иванов отметил большой вклад в идею и подготовку эксперимента Анатолия Нефедова, который ушел из жизни за несколько недель до начала эксперимента. Имя Нефедова было позже присвоено эксперименту.
На основе полученного опыта в рамках программы «Плазменный кристалл» была создана и в 2006 году доставлена на МКС новая усовершенствованная научная аппаратура «Плазменный кристалл – 3 Плюс». А c 2015 и по настоящее время на МКС успешно работает российско-европейская научная аппаратура нового поколения - «Плазменный кристалл – 4» при поддержке Роскосмоса и Европейского космического агентства. К настоящему времени по программе «Плазменный кристалл» опубликовано около 100 работ в высокорейтинговых реферируемых изданиях. Экспериментальные и теоретические исследования комплексной плазмы имеют большое значение для фундаментальной науки. В частности можно отметить развитие новых теоретических подходов к описанию комплексной плазмы как самоорганизующейся «мягкой» материи. Кроме того, в последнее время мы стали свидетелями бурного роста новых экспериментальных данных о прото-планетарных и межзвездных газово-пылевых туманностях, для описания которых потребуются наработанные данные и методология. Несомненно и их прикладное значение при оптимизации плазмо-химический синтеза композиционных материалов с заданными свойствами и удалении “вредных” пылевых частиц из технологических устройств - при плазменном травлении и напылении, в камерах токамаков, при освоении Луны, и др.
|
||||||||||
