Опубликовано 28 декабря 2023, 21:06
6 мин.

Необычные эксперименты в космосе

Чем они там вообще занимаются, эти ваши космонавты?
Что происходит с обычными предметами, когда они отправляются в космос? Сегодня мы расскажем, какие тайны раскрывают эксперименты на Международной космической станции.

Международная космическая станция — не просто жестяная банка, в которой живут космонавты. По сути своей это огромная лаборатория, которая позволяет проводить исследования в уникальных условиях. За время её существования там проведены тысячи самых разных экспериментов, а микрогравитация открывает новые возможности.

Давайте чуть пристальнее взглянем на некоторые из них.

Пожар в космосе

С пламенем на МКС экспериментировали несколько раз. На первый взгляд устроить пожар в космосе — не самая лучшая затея, ведь и станций-то у нас не сказать что много. Но в этом и смысл.

Кто-то может вспомнить станцию «Мир», на которой случилось такое несчастье. Но там это был не совсем эксперимент (вернее, совсем не эксперимент). Огонь разгорелся из-за неисправности в системе подачи кислорода. К счастью, к станции было пристыковано два корабля «Союз ТМ», поэтому шестеро космонавтов успешно эвакуировались.

Станция «Мир» в 1996 году

Станция «Мир» в 1996 году

На МКС же, во-первых, поджигают всякое в строго контролируемых условиях, а во-вторых, делается это для того, чтобы понять, как ведёт себя огонь в условиях микрогравитации.

Например, в рамках эксперимента SoFIE (Solid Fuel Ignition and Extinction — Воспламенение и тушение твердого топлива) космонавты поджигали различные материалы в экспериментальной установке с оптическим стендом, камерой сгорания и системой контроля топлива и окислителя.

А в 2016 году пожар устроили на борту отработавшего грузовика «Сигнус». Мусор внутри подожгли, а сам корабль отстыковали.

© Первое видео горения на «Сигнусе»

Такие эксперименты дают больше узнать о горении и позволяют эффективнее тушить пожары как в космосе, так и на Земле.

Электронный нос

Неизбежно проникновение различных микроорганизмов на космическую станцию. Полностью всё простерилизовать не выйдет, как ты ни старайся.

Среду отслеживали ещё со времён «Мира», следят за этим и сейчас на МКС: без этого безопасно на станции не будет.

Помочь с этим призван эксперимент «Электронный нос» от ИМБП РАН. Этот прибор, который подключён к бортовой сети, использует датчики для обнаружения летучих веществ, выделяемых микроорганизмами. Благодаря особому составу этих веществ, можно оценить количество и вид микробов.

Электронный нос

Электронный нос

А главное, это можно сделать сделать быстро и точно, не отправляя образцы на Землю.

«Электронный Нос» был успешно протестирован на МКС, предоставив первый метод обнаружения микробов на станции. Он смог провеести быструю диагностику микробного загрязнения на внутренних поверхностях МКС.

А на Земле его можно использовать в полевых госпиталях и пищевой промышленности для того, чтобы быстро оценить микробную обстановку. Ведь в тех же полевых госпиталях время — крайне ценный ресурс.

Бетон

С 2016 по 2020 годы астронавты месили бетон в космосе в рамках эксперимента Microgravity Investigation of Cement Solidification (MICS).

На МКС цемент доставили в специальных мешках, а работали с ним крайне осторожно: попадание цементной пыли в лёгкие или систему вентиляции не то чтобы полезно.

Астронавт Европейского космического агентства Александр Герст работает с цементом

Астронавт Европейского космического агентства Александр Герст работает с цементом

Почему цемент? Да потому, что это один из самых древних и надёжных материалов для строительства, которые мы только знаем. Он прочен, долговечен и может защитить от космических лучей. Да и создать его можно прямо на месте (на других планетах).

© Небольшой ролик от NASA

Нужно это для того, чтобы посмотреть на процессы строительства в космосе. А это весьма важно, если мы хотим что-то строить в будущем на других планетах или астероидах (а может, и в самом космосе).

Вода

С водой в космосе провели целую кучу всяких экспериментов. С ней игрались ещё во времена первых полётов, и продолжают исследовать до сих пор.

Сейчас все знают, что в невесомости вода собирается в шарик, и экипаж МКС неоднократно баловался с этим явлением.

© Михаил Корниенко делает газировку в виде шарика

Кстати, если воду отправить в космический вакуум, то она немедленно закипит. Всё это из шарика разлетится в разные стороны и так же стремительно замёрзнет, как закипело.

Однажды в огромный водяной шар засунули камеру GoPro. А в 2015 году Скотт Келли окрасил воду пищевым красителем и засунул в него таблетку-шипучку. Получилось красиво.

© — Вы воду пьёте? — Нет, показываем. — Красивое...

Кристаллы

А вот исследования с выращиванием кристаллов могут повлиять непсоредственно на нашу повседневную жизнь.

Кристаллы — это твёрдые материалы с чёткой кристаллической решёткой, там всё на своих местах и упорядочено по своим правилам. Выращивать качественные кристаллы довольно трудоёмкое занятие.

Если в процессе выращивания кристалла образуются какие-то помехи, то всё может пойти по одному месту — в структуре появляются неоднородности.

Даже искусственные кристаллы в современных чипах могут иметь неоднородности, что влияет на производительность. На помощь снова может прийти космос.

Первый раз вырастить космический кристалл попытались на станции NASA «Скайлэб» в 1970-х годах. На фото видно, как отличаются земные кристаллы (слева) от космических (справа)

Первый раз вырастить космический кристалл попытались на станции NASA «Скайлэб» в 1970-х годах. На фото видно, как отличаются земные кристаллы (слева) от космических (справа)

С 2002 года на МКС экспериментируют в этом направлении в рамках разных программ, напрмиер, NASA- вской SUBSA или нашей «Вампир» (на установке МЭП-01 — многозонная электровакуумная печь).

Даже выращивают биокристаллы, например, по эксперименту Роскосмоса «Кристаллизатор» совместно с японцами. Эти кристаллы состоят из белков, которые впоследствии могут применяться для разработки новых лекарств.

Космонавты наблюдают, как формируются и изменяются кристаллы в условиях невесомости.

Уже сейчас ясно, что в невесомости кристаллы обладают более высоким качеством. Отсутствие гравитации и конвекции на орбите позволяет им равномерно расти.

Полученные данные, вероятно, приведут к улучшению производства высококачественных кристаллов на Земле (а потом и в космосе).

Спутник за бортом

Посмотрите на это видео — человек оказался за пределами станции, без страховки, и улетает прочь! Ужасная смерть…

На самом деле, ничего страшного не случилось (в этот раз). Это не человек, а скафандр, в который запихали старую одежду, батареи, датчик температуры и радиопередатчик.

Его выбросили в пустоту в 2006 году космонавт Валерий Токарев и астронавт Уильям МакАртур. Сделали они это не шутки ради, а в рамках эксперимента «РадиоСкаф».

Исследователи хотели понять, можно ли использовать старые скафандры в качестве искусственного спутника. А что, довольно удобно: не нужно делать всякие корпуса, запускать их на ракетах — запихнул нужное и выкинул в космос.

«Радиоскаф-1» до запуска на МКС

«Радиоскаф-1» до запуска на МКС

Как выяснилось, делать так можно, но тогда получилось так себе. Такой спутник проработал две недели, а потом сгорел в атмосфере Земли.

Кстати, передача велась на частоте 145,99 МГц, а любой желающий мог попробовать сигнал этот поймать. Потом его можно было оставить на сайте suitsat.org, указав подробную информацию о том, когда и где они это сообщение услышали.

«Радиоскаф-1» на орбите

«Радиоскаф-1» на орбите

А в 2011 году с МКС отправили «РадиоСкаф-2», или «Кедр», его выкинул Сергей Волчков. В новом спутнике был радиопередатчик с программным обеспечением, способным поддерживать линейный транспондер U/V, FM-телеметрию, камеры, а также различные эксперименты от студентов.

Пока он там летал, то транслировал приветствия на 15 языках мира, передавал фотографии Земли, сделанные в различных её уголках двумя своими камерами.

А ещё «Кедр» передавал целый ряд фраз, посвящённых юбилею полёта Ю. А. Гагарина в космос. Всё это также можно было поймать на частоте 145,95 МГц.

В отличие от предыдущего «РадиоСкафа-1», этот был оснащён не только аккумуляторами, но и солнечными батареями, и проработал он уже целых 154 дня.

Пинг-понг

Астронавты тоже любят играть в пинг-понг, но как это делать в невесомости? В 2012 году на МКС был проведен эксперимент Space Ping Pong. Астронавты использовали водяной шарик и теннисный мяч, чтобы создать своеобразное поле гравитации и наслаждаться игрой.

© Жидкий космический пинг-понг

Это не только порадовало людей на станции, но и позволило изучить, как физика движения меняется в условиях нулевой гравитации.

Йо-Йо

Кто сказал, что йо-йо не может быть частью космического опыта? Во время 30/31 экспедиции нам МКС астронавт Доналд Рой Петтит решил проверить, как будет вести себя йо-йо в условиях невесомости.

Его опыт показал, что игрушечный йо-йо можно крутить даже в космосе! Конечно, это было «научным физическим экспериментом». Впрочем, таким образом Петтит прекрасно продемонстрировал физику при нулевой гравитации.

Злые птички

Кстати, ещё одним «важным научным исследованием» того же американского астронавта стал показ Angry Birds в космосе.

Создав на станции огромную рогатку, он с плохо скрываемым удовольствием стрелял мягкими игрушками в невесомости. Разумеется, никакой рекламы.

В общем, наука — это не всегда «скучно, много формул» и всего такого, она может быть вполне себе весёлой. И при этом всё ещё приносить огромную пользу человечеству, открывая новое об окружающем мире.

Такие дела.