Вклад ученых Академгородка в работу МКС обсудили в институте теплофизики СО РАН

С 11 по 15 сентября новосибирский Академгородок принимает 12-ю международную конференцию «Двухфазные системы для космического и наземного применения». Основная идея – проведение исследований и дальнейшее их внедрение в комические эксперименты на Международной космической станции.

В Академгородок приехали представители ряда стран, занимающиеся подобными исследованиями – из европейского, китайского и японского космических агентств при участии сотрудников Роскосмоса с целью обменяться информацией «из первых рук».

Как отметил научный руководитель Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН Сергей Алексеенко, Россия – лидер в освоении космического пространства. Кроме нашей страны и Америки, крупнейшие исследования проводятся в Японии, Китае и Европе. Сайт Бердск-онлайн посетил конференцию.

Какие эксперименты проводят на МКС

По словам академика из московского института высоких температур Эдуарда Сона, до позапрошлого года бытовала практика, когда каждая лаборатория  мира разрабатывала и ставила свои эксперименты. Выяснилось, что эта работа весьма дорогостоящая и по инициативе американцев решили создавать на МКС лаборатории. Сейчас их несколько: каждая страна отвечает за свою лабораторию и создаёт свое уникальное оборудование, а ученые других стран могут внести предложения и провести совместный эксперимент.

— Эта конференция посвящена проблемам кипения и движению многофазных сред в космосе. Но есть и другие направления. Я только что вернулся из Калифорнии: в Санта-Барбаре прошла конференция совместной русско-американской лаборатории холодных атомов. Три Нобелевские премии в последние годы были даны за исследование конденсаций. Дальнейший шаг – оказывается, на МКС можно получить самое холодное место во Вселенной. Самого горячего места во Вселенной не существует. Сегодня в лабораториях России и Америки получена температура 1 нанокельвин – 10 в минус девятой степени Кельвина. Это на Земле, а в космосе из-за отсутствия гравитации и дрейфового движения частиц можно получить 10 в минус десятой степени. Тончайший эксперимент, очень сложный, сродни обнаружению гравитационных волн. Такой эксперимент ведётся в двух местах – Санта-Барбаре и России. В этом году будет первый запуск и если получится – будет большой успех, — рассказывает Эдуард Сон.

Американцы, по словам экспертов, вкладывают огромные деньги в работу на МКС – в несколько раз больше, чем в России.

— Но все торопятся, поскольку предположительно станция работает до 2024 года, потом её судьба не определена. Станция «Мир», которая была до МКС, была запланирована на пять лет, а проработала она 20 лет. Сейчас совместные проекты рассчитаны на это время и в связи с этим проводится огромное количество экспериментов – по горению: оно в космосе проходит совершенно не так, как на Земле, — говорит Эдуард Сон.

По словам спикеров конференции, эксперименты в космосе проводятся около 15-20 лет. По планам, до 2024 года это количество будет таким же, как и в предыдущие 20 лет. Эта цифра – порядка нескольких тысяч.

Один из самых успешных космических экспериментов в космосе – плазменный кристалл. Из-за невесомости атомы, которые находятся в хаотическом движении, могут встать в кристаллическую решетку.  Эти работы ведутся около двух десятков лет.

Космос – дело дорогостоящее, и если делать эксперименты – только те, которые нельзя сделать на Земле, — считают академики. Прежде чем запустить эксперимент в космос, в среднем требуется готовиться к этому в течение 5-10 лет.

В российской программе исследований значится около 282 экспериментов, подробную программу которых можно посмотреть на сайте Роскосмоса. Включение в долгосрочную программу научно-прикладных исследований на МКС принимается общественной организацией Координационный научно-технический совет Роскосмоса. Рассказать и выделить отдельные разработки спикеры затруднились: из шести направлений работы отдать предпочтение чему-то одному – сложно.

На вопрос журналистов о вероятности продолжения работы МКС в 2024 году эксперты также затруднились ответить: «время покажет – многое зависит от многих факторов, в том числе и технических».

Русские ученые – как оплот мастерства

Представитель космического агентства Китая, заведующий лабораторией института механики в Пекине Ян-Фу Зао признался, что с Россией их связывает давняя дружба. Первый космический эксперимент, который провели китайские ученые, прошёл при помощи российских коллег. Через переводчика Ян-Фу Зао рассказал, что после запуска на орбиту космического корабль их китайский модуль готовится к дальнейшим экспериментам, согласно планам – запуск модуля состоится через два года. Пока они проводят эксперименты на спутниках.

— Заключено двустороннее соглашение. Большие перспективы на будущее между нашими странами, мы готовы к новым проектам, — говорит Ян-Фу Зао.

Его коллеги соглашаются: Китай запускает очень много станций и космонавтов.

— 12 лет насчитывает сотрудничество с российскими учеными. Мы развиваем экспериментальную базу для реализации проектов по двухфазным потокам, — через переводчика рассказал Харухико Охта – представитель космического агентства Японии, руководитель одного из экспериментов, который в настоящее время выполняется на МКС.

По его словам, совместные эксперименты, в частности с лабораторией института теплофизики СОРАН под руководством профессора Олега Кабова, предполагают только научные цели. 

Как новосибирцы в экспериментах участвовали

Сибирские ученые не понаслышке знают, каково это – работать в невесомости. Эксперты рассказывают: невесомости можно достичь несколькими способами. Один из них – параболические полёты, когда самолёт падает камнем вниз. Второй вариант – башня, в которой падает специальная капсула. Таких станций несколько, одна из крупнейших – 120-метровая в Бремене, полёт капсулы – 4,5 секунды. Есть также в Америке и России, г. Челябинске, Центре им. Макеева.

Как рассказал старший научный сотрудник лаборатории интенсификации процессов теплообмена Института теплофизики СО РАН Дмитрий Зайцев, он в составе делегации принимал участие в параболических полётах, которые проходили во Франциии, городе Бордо. Там есть специально оборудованный самолёт, который нанимает европейское космическое агентство и, приглашая экспертов из разных стран, организует полёты.

— Самолёт вылетает из Бордо в Средиземное море, осуществляет параболы и возвращается. Пилот совершает специальные маневры: отключает двигатели и буквально падает. Страшно. Слава богу, окна закрыты – угол около 45 градусов – ты летишь в землю. Два пилота в ручном режиме управляют полетом, — делится впечатлениями сотрудник института.

По его словам, техника в условиях невесомости работает далеко не вся. Опытным путём сибиряки установили, что из линейки планшетов без претензий работает айпад: «эпл» выдерживает даже анти-гравитацию.

По словам сотрудников лаборатории, основное достижение коллектива – отведение теплового потока с поверхности компьютерного чипа.

— Если представить, это обычная кухонная плита даёт примерно такое тепловыделение, только мы уменьшаем её площадь с такого размера до одного квадратного сантиметра. Это огромной плотности тепловой поток, рассказал Дмитрий Зайцев.