Весной 2001 года на Международной космической станции (МКС) был проведен первый сеанс российско-германского космического эксперимента «Плазменный кристалл» на научной аппаратуре «Плазменный кристалл — 3», который был первым физическим экспериментом на МКС. Его целью являлось исследование фундаментальных свойств комплексной (пылевой) плазмы в условиях микрогравитаии. 

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. 

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-пылевых 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 Ракетно-космической корпорации «Энергия» имени С.П. Королева (сегодня входит в состав Госкорпорации «Роскосмос») 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». С 2015 года и по настоящее время на МКС успешно работает российско-европейская научная аппаратура нового поколения «Плазменный кристалл — 4» при поддержке Госкорпорации «Роскосмос» 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 протопланетарных и межзвездных газово-пылевых туманностях, для описания которых потребуются наработанные данные и методология. Несомненно, и их прикладное значение при оптимизации плазмо-химического 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. 

Источник: www.roscosmos.ru​

Источники

Первый успешный физический эксперимент на МКС
РОСКОСМОС (roscosmos.ru), 17/05/2021

Похожие новости

  • 12/05/2021

    "Вселенная в нейтринном телескопе". Научно-популярный фильм ОИЯИ

    ​В конце апреля на озере Байкал завершила свою работу очередная экспедиция по строительству глубоководного нейтринного телескопа кубокилометрового масштаба BAIKAL-GVD.  С 17 февраля по 4 апреля 2021 года участники международной научной коллаборации BAIKAL-GVD произвели монтаж восьмого кластера Байкальского нейтринного телескопа.
    253
  • 13/12/2019

    В РАН прошел совет по Стратегии научно-технического развития РФ

    ​В Академии наук прошел совет по приоритетному направлению Стратегии научно-технического развития РФ: «Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии».
    1951
  • 24/03/2021

    Ловушка для призраков: астрофизики черпают нейтрино из Байкала

     Дмитрий Наумов (на снимке) недавно вернулся с Байкала, где в торжественной обстановке открыли один из крупнейших в мире глубоководных нейтринных телескопов. Дмитрий Вадимович – заместитель директора лаборатории ядерных проблем им.
    493
  • 20/04/2021

    Как ловят нейтрино на дне Байкала

    ​Пока вы читаете эти строки, сквозь вас "пролетают" миллиарды нейтрино. Некоторые из них родились в недрах Солнца, другие образовались в атмосфере, третьи проделали невероятный путь из самых отдаленных уголков Вселенной.
    310
  • 18/12/2020

    Инструмент размером с полстраны

    ​С помощью трех российских телескопов, расположенных в вершинах гигантского треугольника, можно составить трехмерную карту земной поверхности с точностью до одного миллиметра​.   В обсерватории Светлое Института прикладной астрономии (ИПА) РАН под Петербургом 4 декабря сдан в эксплуатацию радиотелескоп РТ-13.
    614
  • 25/09/2019

    Ученые ТГУ нашли новые пульсации в пламени «горелки» для тяжелого топлива

    Исследования нового устройства, созданного в Институте теплофизики Сибирского отделения Российской академии наук и предназначенного для бессажевого сжигания тяжёлого углеводородного топлива с паровой газификацией, провели на механико-математическом факультете.
    1453
  • 09/04/2021

    Инновационный новосибирский тест на COVID-19 по дыханию представили на крупной выставке в Москве

    ​Учёные ведущих вузов России и эксперты экспортного центра оценили устройство новосибирских разработчиков, позволяющее сдать тест на коронавирус по дыханию.  Разработанный учёными Института автоматики и электрометрии СО РАН и компании «Сайнтификкоин» газоанализатор HEALTHMONITOR, позволяющий сдать тест на COVID-19 по дыханию, представили на международной выставке «Фотоника.
    402
  • 16/02/2021

    Ключевые результаты в сфере науки Алтайского края в 2020 году

    Научный комплекс Алтайского края сегодня представлен 4 научно-исследовательскими институтами, в числе которых 2 учреждения Сибирского отделения Российской академии наук и Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий.
    826
  • 12/02/2021

    Искусственный интеллект в борьбе с коронавирусом

    Красноярские ученые придумали, как использовать искусственный интеллект для более точного определения площади поражения легкого коронавирусом и даже прогнозировать возможные осложнения. Это позволит врачам быстро назначать больному необходимую терапию и реабилитировать его после перенесенного ковида.
    723
  • 16/10/2018

    Профессор Ильдар Габитов: электроника зашла в тупик

    ​Фотонный компьютер, Wi-Fi из лампочки, материалы-невидимки, боевые лазеры и сверхчувствительные сенсоры... Все это плоды одной и той же науки - фотоники. О том, почему именно свет сегодня стал объектом изучения чуть ли не для половины физиков во всем мире, "Огоньку" рассказал профессор Сколтеха Ильдар Габитов.
    1656