A2B6 और A3B5 यौगिकों के ठोस समाधानों के सजातीय क्रिस्टल की वृद्धि को अंतरिक्ष सामग्री विज्ञान के आशाजनक क्षेत्रों में से एक माना जाता है। अंतरिक्ष में क्रिस्टल उगाने के लिए इस विधि का पहले ही उपयोग किया जा चुका है।

हालाँकि, यहाँ भी, कुछ मामलों में, विकसित क्रिस्टल के गुणों की एक बड़ी असमानता देखी गई थी। फिलहाल इस दिशा में विदेशों में शोध जारी है। विशेष रूप से, जापानी ISS मॉड्यूल पर सजातीय In1-xGaxAs और Cd1-xZnxTe क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए अंतरिक्ष प्रयोग तैयार करने के लिए जापान में सैद्धांतिक अनुसंधान और जमीन-आधारित प्रयोगों का एक व्यापक कार्यक्रम चलाया जा रहा है। इसी तरह के प्रयोगों की योजना यूरोपीय वैज्ञानिकों द्वारा एमएपी कार्यक्रम के तहत बनाई गई है। इसलिए, नियोजित VAMPIR प्रयोग अंतरिक्ष सामग्री विज्ञान के नवीनतम रुझानों से मेल खाता है।

परिचय

आज, राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था की विभिन्न शाखाओं में अंतरिक्ष यात्रियों की कई उपलब्धियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। भूविज्ञान, कृषि, वानिकी और मत्स्य पालन के हितों में प्राकृतिक संसाधनों के अध्ययन के लिए संचार, टेलीविजन, मौसम विज्ञान, कार्टोग्राफी, नेविगेशन की जरूरतों के लिए कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों का उपयोग मानव जाति की दैनिक गतिविधियों में मजबूती से प्रवेश कर गया है। हालांकि, अंतरिक्ष सुविधाओं का निरंतर सुधार राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था और विज्ञान में उनके आवेदन के लिए अधिक से अधिक नई संभावनाएं खोलता है। कॉस्मोनॉटिक्स के आशाजनक क्षेत्रों में से एक परासरण में नई सामग्रियों का उत्पादन है। इस महत्वपूर्ण वैज्ञानिक और तकनीकी समस्या का एक व्यावहारिक समाधान हाल के वर्षों में संभव हो गया है, इन स्टेशनों पर अंतरिक्ष यात्रियों को पहुंचाने और आवश्यक उपभोग्य सामग्रियों के साथ पृथ्वी पर लौटने के लिए डिज़ाइन किए गए दीर्घकालिक मानवयुक्त कक्षीय स्टेशनों और परिवहन वाहनों के निर्माण में प्राप्त सफलता के लिए धन्यवाद। (फोटोग्राफिक फिल्म, ईंधन, खाद्य आपूर्ति और आदि)।

अंतरिक्ष में सामग्री के उत्पादन के क्षेत्र में अनुसंधान तकनीकी प्रक्रियाओं में उपयोग करने की इच्छा के कारण है, जो पृथ्वी की कक्षाओं में अंतरिक्ष यान की आवाजाही के दौरान बनाई गई असामान्य परिस्थितियों में है: सबसे पहले, भारहीनता की एक लंबी स्थिति, साथ ही साथ आसपास गहरा निर्वात, उच्च और निम्न तापमान और ब्रह्मांडीय विकिरण।

भारहीनता की स्थितियों के तहत, कई ज्ञात भौतिक प्रक्रियाएं हमें परिचित (गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में) सांसारिक परिस्थितियों की तुलना में अलग तरह से आगे बढ़ती हैं। इस प्रकार, भारहीनता में कोई आर्किमिडीज बल नहीं होता है, जो सामान्य स्थलीय परिस्थितियों में विभिन्न घनत्वों के साथ तरल पदार्थों के स्तरीकरण का कारण बनता है, प्राकृतिक संवहन कमजोर होता है, जो स्थलीय परिस्थितियों में विभिन्न तापमानों के साथ तरल पदार्थ और गैसों की परतों के मिश्रण की ओर जाता है। यह शून्य गुरुत्वाकर्षण में गुणात्मक रूप से नई सामग्री प्राप्त करने और मौजूदा सामग्रियों के गुणों में सुधार के लिए मौलिक संभावनाएं खोलता है।

भारहीनता में, तरल धातु का अंतरिक्ष में कंटेनर रहित प्रतिधारण संभव है, जिसके कारण कंटेनर की दीवारों से अशुद्धियों के प्रवेश के कारण इसके संदूषण से बचना संभव है और परिणामस्वरूप अल्ट्राप्योर पदार्थ प्राप्त करना संभव है। भारहीनता में, तरल पदार्थ का व्यवहार सतह तनाव बलों द्वारा निर्धारित किया जाता है, और वेल्डिंग, सोल्डरिंग, पिघलने आदि जैसी सामान्य तकनीकी प्रक्रियाओं को करते समय भी इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।

यूएसएसआर में, पहला तकनीकी प्रयोग 1969 में किया गया था। लंबे समय तक भारहीनता की स्थिति में सोयुज -6 मानवयुक्त अंतरिक्ष यान पर, यूएसएसआर पायलट-कॉस्मोनॉट वी.एन. यूक्रेनी एसएसआर के विज्ञान अकादमी के ई.ओ. पैटन ने वेल्डिंग धातुओं के विभिन्न तरीकों पर काम किया। अंतरिक्ष की स्थिति में विभिन्न वेल्डिंग संचालन करने की व्यावहारिक संभावना की पुष्टि की गई। सैल्यूट -4 कक्षीय स्टेशन की उड़ान के साथ-साथ सोयुज और अपोलो अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ान के दौरान 1975 में तकनीकी प्रयोग किए गए थे। वायुमंडल की ऊपरी परतों में उनकी निष्क्रिय (अक्षम इंजनों के साथ) उड़ान के दौरान लंबवत रूप से लॉन्च किए गए उच्च ऊंचाई वाले रॉकेटों पर कुछ तकनीकी प्रयोग किए गए (इस मामले में, वजनहीनता की स्थिति थोड़े समय के लिए सुनिश्चित की जाती है - लगभग दस मिनट)।

अंतरिक्ष उत्पादन की वैज्ञानिक नींव के निर्माण की दिशा में एक नया कदम सैल्यूट -5 कक्षीय वैज्ञानिक स्टेशन की उड़ान के दौरान बनाया गया था, जब यूएसएसआर पायलट-कॉस्मोनॉट्स बी. "क्रिस्टल", "फ्लो", "स्फीयर", "डिफ्यूजन" और "रिएक्शन" उपकरणों के एक सेट का उपयोग करके तकनीकी प्रयोगों का चक्र।

संयुक्त राज्य अमेरिका और अन्य देशों में भी अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी अनुसंधान किया जा रहा है। ब्लैक ब्रेंट उच्च ऊंचाई वाले रॉकेटों के प्रक्षेपण के दौरान स्काईलैब कक्षीय स्टेशन पर अपोलो 14, -16, -17 अंतरिक्ष यान पर विभिन्न तकनीकी प्रयोग किए गए।

यह ब्रोशर अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी और अंतरिक्ष उत्पादन के क्षेत्र में अनुसंधान की वर्तमान स्थिति का एक सिंहावलोकन प्रदान करता है। यह अंतरिक्ष उत्पादन के आशाजनक क्षेत्रों के बारे में बताता है, जैसे धातु, अर्धचालक सामग्री, ऑप्टिकल ग्लास, सिरेमिक, बायोमेडिकल तैयारी आदि प्राप्त करना।

अंतरिक्ष यान बोर्ड पर भौतिक स्थितियां

निकट-पृथ्वी की कक्षाओं में अंतरिक्ष यान की उड़ान के दौरान, बोर्ड पर ऐसी स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं कि एक व्यक्ति आमतौर पर पृथ्वी पर नहीं मिलता है। इनमें से पहला लंबे समय तक भारहीनता है।

जैसा कि आप जानते हैं, किसी पिंड का भार वह बल है जिसके साथ वह किसी सहारे पर कार्य करता है। यदि गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत शरीर और सहारा दोनों एक ही त्वरण के साथ स्वतंत्र रूप से चलते हैं, यानी स्वतंत्र रूप से गिरते हैं, तो शरीर का वजन गायब हो जाता है। स्वतंत्र रूप से गिरने वाले पिंडों की यह संपत्ति गैलीलियो द्वारा स्थापित की गई थी। उन्होंने लिखा: "हम अपने कंधों पर एक बोझ महसूस करते हैं जब हम इसके मुक्त पतन को रोकने की कोशिश करते हैं। लेकिन अगर हम उसी गति से नीचे जाने लगें, जिस गति से हम अपनी पीठ पर पड़े हुए हैं, तो यह हम पर कैसे दबाव और बोझ डाल सकता है? यह ऐसा है जैसे हम भाले से मारना चाहते हैं जो हमारे आगे उसी गति से दौड़ता है जिस गति से भाला चलता है।

जब कोई अंतरिक्ष यान पृथ्वी की कक्षा में गति करता है, तो वह मुक्त रूप से गिर जाता है। उपकरण हर समय गिरता है, लेकिन पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंच पाता है, क्योंकि इसे ऐसी गति दी जाती है, जो इसे अपने चारों ओर अंतहीन रूप से घुमाती है (चित्र 1)। यह तथाकथित पहला ब्रह्मांडीय वेग (7.8 किमी/सेकंड) है। स्वाभाविक रूप से, उपकरण पर सवार सभी वस्तुएं अपना वजन कम करती हैं, दूसरे शब्दों में, भारहीनता की स्थिति उत्पन्न हो जाती है।

चावल। 1. अंतरिक्ष यान पर भारहीनता का उदय

भारहीनता की स्थिति को पृथ्वी पर भी पुन: उत्पन्न किया जा सकता है, लेकिन केवल थोड़े समय के लिए। ऐसा करने के लिए, उदाहरण के लिए, भारहीनता टावरों का उपयोग किया जाता है - उच्च संरचनाएं, जिसके अंदर एक शोध कंटेनर स्वतंत्र रूप से गिरता है। विशेष अण्डाकार प्रक्षेपवक्र के साथ बंद इंजनों के साथ उड़ान भरने वाले बोर्ड विमान पर भी यही स्थिति होती है। टावरों में, भारहीनता की स्थिति कुछ सेकंड, हवाई जहाज पर - दसियों सेकंड तक रहती है। अंतरिक्ष यान पर सवार होकर, यह अवस्था मनमाने ढंग से लंबे समय तक जारी रह सकती है।

कुल भारहीनता की यह स्थिति उन स्थितियों का आदर्शीकरण है जो वास्तव में अंतरिक्ष उड़ान के दौरान मौजूद होती हैं। वास्तव में, कक्षीय उड़ान के दौरान अंतरिक्ष यान पर अभिनय करने वाले विभिन्न छोटे त्वरणों के कारण इस स्थिति का उल्लंघन होता है। न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, इस तरह के त्वरण की उपस्थिति का मतलब है कि छोटे शरीर की ताकत अंतरिक्ष यान पर सभी वस्तुओं पर कार्य करना शुरू कर देती है, और इसके परिणामस्वरूप, भारहीनता की स्थिति का उल्लंघन होता है।

अंतरिक्ष यान पर अभिनय करने वाले छोटे त्वरण को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है। पहले समूह में उपकरण की गति में बदलाव से जुड़े त्वरण शामिल हैं। उदाहरण के लिए, वायुमंडल की ऊपरी परतों के प्रतिरोध के कारण, जब उपकरण लगभग 200 किमी की ऊंचाई पर चलता है, तो यह 10 -5 ग्राम 0 के क्रम के त्वरण का अनुभव करता है (जी 0 गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है पृथ्वी की सतह, 981 सेमी/सेकण्ड 2 के बराबर)। जब अंतरिक्ष यान को एक नई कक्षा में स्थानांतरित करने के लिए इंजन चालू किए जाते हैं, तो यह त्वरण के प्रभाव का भी अनुभव करता है।

दूसरे समूह में अंतरिक्ष में अंतरिक्ष यान के उन्मुखीकरण में बदलाव या बोर्ड पर द्रव्यमान के विस्थापन के साथ जुड़े त्वरण शामिल हैं। ये त्वरण एटिट्यूड कंट्रोल सिस्टम के इंजनों के संचालन के दौरान, अंतरिक्ष यात्रियों के आंदोलनों आदि के दौरान होते हैं। आमतौर पर, एटिट्यूड इंजनों द्वारा बनाए गए त्वरण का परिमाण 10-6 - 10-4 ग्राम 0 होता है। अंतरिक्ष यात्रियों की विभिन्न गतिविधियों के कारण उत्पन्न होने वाले त्वरण 10 -5 - 10 -3 g 0 की सीमा में होते हैं।

भारहीनता के बारे में बात करते समय, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी पर कुछ लोकप्रिय लेखों के लेखक "माइक्रोग्रैविटी", "वर्ल्ड विदाउट ग्रेविटी" और यहां तक ​​​​कि "गुरुत्वाकर्षण मौन" शब्दों का उपयोग करते हैं। चूंकि भारहीनता की स्थिति में कोई भार नहीं होता है, लेकिन गुरुत्वाकर्षण बल होते हैं, इसलिए इन शब्दों को गलत माना जाना चाहिए।

आइए अब हम उन अन्य स्थितियों पर विचार करें जो पृथ्वी के चारों ओर उड़ान के दौरान अंतरिक्ष यान में मौजूद हैं। सबसे पहले, यह एक गहरा वैक्यूम है। 200 किमी की ऊंचाई पर ऊपरी वायुमंडल का दबाव लगभग 10-6 मिमी एचजी है। कला।, और 300 किमी की ऊँचाई पर - लगभग 10 -8 मिमी Hg। कला। ऐसा निर्वात पृथ्वी पर भी प्राप्त किया जा सकता है। हालांकि, खुले स्थान की तुलना विशाल क्षमता के वैक्यूम पंप से की जा सकती है, जो अंतरिक्ष यान के किसी भी कंटेनर से बहुत जल्दी गैस को बाहर निकालने में सक्षम है (इसके लिए, यह इसे कम करने के लिए पर्याप्त है)। इस मामले में, हालांकि, कुछ कारकों की कार्रवाई को ध्यान में रखना आवश्यक है जो अंतरिक्ष यान के पास निर्वात के बिगड़ने की ओर ले जाते हैं: इसके आंतरिक भागों से गैस का रिसाव, सौर विकिरण के प्रभाव में इसके गोले का विनाश, का प्रदूषण अभिविन्यास और सुधार प्रणालियों के इंजनों के संचालन के कारण आसपास का स्थान।

किसी भी सामग्री के उत्पादन के लिए तकनीकी प्रक्रिया की एक विशिष्ट योजना यह है कि प्रारंभिक कच्चे माल को ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है, जो कुछ चरण परिवर्तनों या रासायनिक प्रतिक्रियाओं के पारित होने को सुनिश्चित करता है, जिससे वांछित उत्पाद होता है। अंतरिक्ष में सामग्री प्रसंस्करण के लिए ऊर्जा का सबसे प्राकृतिक स्रोत सूर्य है। निकट-पृथ्वी की कक्षा में, सौर विकिरण का ऊर्जा घनत्व लगभग 1.4 kW/m 2 है, और इस मान का 97% तरंग दैर्ध्य रेंज में 3 × 10 3 से 2 × 10 4 ? तक है। हालांकि, हीटिंग सामग्री के लिए सौर ऊर्जा का प्रत्यक्ष उपयोग कई कठिनाइयों से जुड़ा हुआ है। सबसे पहले, सौर ऊर्जा का उपयोग अंतरिक्ष यान के प्रक्षेपवक्र के अंधेरे खंड में नहीं किया जा सकता है। दूसरे, सूर्य को विकिरण प्राप्तकर्ताओं का निरंतर अभिविन्यास प्रदान करना आवश्यक है। और यह, बदले में, अंतरिक्ष यान रवैया नियंत्रण प्रणाली के संचालन को जटिल बनाता है और भारहीनता की स्थिति का उल्लंघन करने वाले त्वरण में अवांछनीय वृद्धि हो सकती है।

अन्य शर्तों के लिए जिन्हें बोर्ड अंतरिक्ष यान (कम तापमान, सौर विकिरण के एक कठोर घटक का उपयोग, आदि) पर लागू किया जा सकता है, वर्तमान में अंतरिक्ष उत्पादन के हितों में उनके उपयोग की परिकल्पना नहीं की गई है।

भारहीनता में पदार्थ का व्यवहार

पदार्थ की कुल और चरण अवस्थाएँ।अंतरिक्ष स्थितियों में पदार्थ के व्यवहार की विशेषताओं पर विचार करते समय, समुच्चय और चरण अवस्था, चरण और घटकों जैसी अवधारणाओं का अक्सर उपयोग किया जाता है। आइए इन अवधारणाओं को परिभाषित करें।

पदार्थ की समग्र अवस्थाएँ अणुओं या परमाणुओं की तापीय गति की प्रकृति में भिन्न होती हैं। आमतौर पर वे एकत्रीकरण की तीन अवस्थाओं के बारे में बात करते हैं - गैसीय, ठोस और तरल। गैसों में, अणु लगभग आकर्षक बलों से बंधे नहीं होते हैं और पूरे बर्तन को भरते हुए स्वतंत्र रूप से चलते हैं। क्रिस्टलीय ठोस की संरचना को उच्च क्रम की विशेषता है - परमाणु क्रिस्टल जाली के नोड्स पर स्थित होते हैं, जिसके पास वे केवल थर्मल कंपन करते हैं। नतीजतन, क्रिस्टलीय निकायों का आकार सख्त रूप से सीमित होता है, और जब आप इसे किसी तरह बदलने की कोशिश करते हैं, तो महत्वपूर्ण लोचदार बल उत्पन्न होते हैं जो इस तरह के परिवर्तन का प्रतिकार करते हैं।

क्रिस्टल के साथ-साथ एक अन्य प्रकार के ठोस भी ज्ञात हैं - अनाकार पिंड। अनाकार ठोसों की आंतरिक संरचना की मुख्य विशेषता पूर्ण क्रम की कमी है: केवल पड़ोसी परमाणुओं की व्यवस्था में एक क्रम देखा जाता है, जो कि अधिक दूरी पर एक दूसरे के सापेक्ष उनकी अराजक व्यवस्था द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। अनाकार अवस्था का सबसे महत्वपूर्ण उदाहरण कांच है।

समान गुण - पड़ोसी परमाणुओं की व्यवस्था में लघु-श्रेणी का क्रम - एक पदार्थ द्वारा एकत्रीकरण की तरल अवस्था में होता है। इस कारण से, किसी तरल के आयतन में परिवर्तन से उसमें महत्वपूर्ण लोचदार बल नहीं आते हैं, और सामान्य परिस्थितियों में, तरल उस बर्तन का आकार ले लेता है जिसमें वह स्थित होता है।

यदि किसी पदार्थ में कई घटक (रासायनिक तत्व या यौगिक) होते हैं, तो इसके गुण इन घटकों की सापेक्षिक सांद्रता के साथ-साथ तापमान, दबाव और अन्य मापदंडों पर निर्भर करते हैं। घटकों के इस तरह के संयोजन से उत्पन्न अंतिम उत्पाद को चिह्नित करने के लिए, एक चरण की अवधारणा का उपयोग किया जाता है। यदि विचाराधीन पदार्थ में एक-दूसरे की सीमा से लगे सजातीय भाग होते हैं, जिनके भौतिक या रासायनिक गुण भिन्न होते हैं, तो ऐसे भाग प्रावस्था कहलाते हैं। उदाहरण के लिए, बर्फ और पानी का मिश्रण एक दो-चरण प्रणाली है, और पानी जिसमें हवा घुल जाती है वह एकल-चरण प्रणाली है, क्योंकि इस मामले में घटकों के बीच कोई इंटरफ़ेस नहीं है।

चरण राज्य - "चरण" शब्द के संरचनात्मक प्रतिनिधित्व पर आधारित एक अवधारणा। किसी पदार्थ की प्रावस्था अवस्था केवल परमाणुओं या अणुओं की पारस्परिक व्यवस्था की प्रकृति से निर्धारित होती है, न कि उनकी सापेक्ष गति से। लंबी दूरी के आदेश (पूर्ण क्रम) की उपस्थिति क्रिस्टलीय चरण राज्य से मेल खाती है, शॉर्ट-रेंज ऑर्डर - एक अनाकार चरण राज्य के लिए, आदेश की पूर्ण अनुपस्थिति - गैसीय चरण राज्य के लिए।

जरूरी नहीं कि चरण राज्य एकत्रीकरण की स्थिति के साथ मेल खाता हो। उदाहरण के लिए, एक अनाकार चरण राज्य एकत्रीकरण की एक सामान्य तरल अवस्था और एक ठोस कांच की अवस्था से मेल खाती है। एकत्रीकरण की ठोस अवस्था दो चरणों से मेल खाती है - क्रिस्टलीय और अनाकार (ग्लासी)।

चावल। 2. आरेखपी-टी एक घटक प्रणाली का संतुलन

किसी पदार्थ का एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण को चरण संक्रमण या परिवर्तन कहा जाता है। यदि किसी दिए गए तापमान और दबाव पर किसी पदार्थ के दो या दो से अधिक अलग-अलग चरण एक-दूसरे के संपर्क में होते हैं, तो एक चरण संतुलन की बात करता है। अंजीर पर। एक उदाहरण के रूप में, चित्र 2 निर्देशांक दबाव में प्लॉट किए गए एक-घटक प्रणाली के चरण संतुलन आरेख को दर्शाता है ( आर) - तापमान ( टी) यहाँ समद्विबाहु है (अर्थात स्थिर दाब की एक सीधी रेखा) ए-एप्रत्यक्ष संक्रमण से मेल खाती है ठोस - तरल (पिघलना और जमना) और तरल - गैस (वाष्पीकरण और संघनन), आइसोबार एस-एस- संक्रमण ठोस - गैस (उच्च बनाने की क्रिया), और आइसोबार में-में- तथाकथित त्रिगुण बिंदु में सभी तीन चरणों का सह-अस्तित्व, कुछ मूल्यों पर आरतथा टी.

द्रव पर भारहीनता का प्रभाव।एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में गुरुत्वाकर्षण पदार्थ के व्यवहार को कैसे प्रभावित करता है? ठोस में, परमाणु और अणु कड़ाई से परिभाषित क्रम में व्यवस्थित होते हैं, और गुरुत्वाकर्षण बल इस अवस्था में होने वाली प्रक्रियाओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं डाल सकता है।

यह बल गैसों में प्रक्रियाओं को अधिक महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि वातावरण में गैस की विभिन्न परतों के असमान ताप की स्थितियों में, गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत मुक्त संवहन उत्पन्न होता है, अर्थात, इन परतों के बीच गैस का एक क्रमबद्ध आदान-प्रदान होता है। भारहीन परिस्थितियों में, यह प्रभाव नहीं हो सकता है।

लेकिन गुरुत्वाकर्षण बल का तरल पर विशेष रूप से मजबूत प्रभाव पड़ता है। तरल में भारहीनता के संक्रमण के दौरान, आर्किमिडीज बल गायब हो जाता है, विभिन्न घनत्वों के घटकों पर कार्य करता है और उनके अलगाव की ओर जाता है, संवहन प्रवाह की प्रकृति में परिवर्तन होता है, तरल में अंतर-आणविक बातचीत की सापेक्ष भूमिका बढ़ जाती है, और यह स्वतंत्र रूप से संभव हो जाता है। इसे पोत के बाहर रखें (उत्तोलन घटना)। इन कारणों से, आइए हम एक तरल में होने वाली प्रक्रियाओं पर अधिक विस्तार से विचार करें।

जैसा कि गैस में होता है, द्रव में अणु स्थिर स्थिति में नहीं रहते हैं, बल्कि तापीय ऊर्जा के कारण एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाते हैं। यदि किसी बिंदु पर एक ही प्रकार के तरल कणों की प्रधानता होती है, तो एक दूसरे के साथ अधिक बार टकराने के कारण, वे धीरे-धीरे एक ऐसे क्षेत्र में चले जाते हैं जहाँ उनकी सांद्रता कम होती है। इस प्रक्रिया को प्रसार कहते हैं। समय के साथ प्रसार के कारण टीकण दूरी से विस्थापित होते हैं एक्स = (2डीटी) 1/2 , जहां डी- प्रसार गुणांक। यदि हम कणों को त्रिज्या वाले गोले के रूप में मानते हैं आर, फिर डी = वू · (?? आर) -एक । यहां वू- कणों की तापीय ऊर्जा, ? एक तरल की चिपचिपाहट है, जो उसके तापमान पर अत्यधिक निर्भर है। जब तरल को ठंडा किया जाता है, तो चिपचिपाहट बढ़ जाती है और तदनुसार, प्रसार प्रक्रिया धीमी हो जाती है।

यदि दूरी पर एक ही प्रकार के कणों की सांद्रता में परिवर्तन होता है ? एक्सतरल के अंदर है ? साथ, तो कणों की संख्या को 1 s . में एक इकाई क्षेत्र से गुजरना होगा मैं = - डी? सी/? एक्स.

एक तरल में एक ही समय में कई घटक हो सकते हैं। यदि किसी एक घटक की सामग्री कम है, तो इस घटक को अशुद्धता माना जाता है। यदि प्रारंभिक क्षण में अशुद्धता तरल में असमान रूप से वितरित की जाती है, तो तरल में प्रसार प्रक्रिया एक समान वितरण (होमोजेनाइजेशन) की स्थापना की ओर ले जाती है।

कुछ मामलों में, तरल में विभिन्न घनत्व के घटक हो सकते हैं। पृथ्वी पर, आर्किमिडीज बल की कार्रवाई के तहत, इन घटकों को धीरे-धीरे अलग किया जाता है (उदाहरण के लिए, दूध से क्रीम और स्किम दूध बनता है)। भारहीनता में यह पृथक्करण नहीं होता और ऐसे द्रवों के जमने के बाद अद्वितीय गुणों वाले पदार्थ प्राप्त किए जा सकते हैं। तरल में ऐसे चरण भी हो सकते हैं जो एक दूसरे के साथ अमिश्रणीय होते हैं, जैसे कि मिट्टी का तेल और पानी। पृथ्वी पर, उनके बीच स्पष्ट सीमाएँ बनती हैं। भारहीनता में, मिश्रण करके, एक या दूसरे चरण की छोटी बूंदों से युक्त एक स्थिर मिश्रण प्राप्त किया जा सकता है। सख्त होने के बाद, विभिन्न चरणों के ऐसे मिश्रण से सजातीय मिश्रित सामग्री, फोम धातु आदि प्राप्त किए जा सकते हैं।

एक तरल में विभिन्न चरणों के बीच इंटरफेस की उपस्थिति सतह तनाव बल, या केशिका बल की उपस्थिति के कारण होती है, जो तरल अणुओं के बीच बातचीत के कारण उत्पन्न होती है। सरफेस टेंशन की तुलना उस बल से की जा सकती है जो एक खिलाड़ी द्वारा स्ट्रिंग को उसकी मूल स्थिति में लौटाता है जब कोई खिलाड़ी इसे एक तरफ खींचने की कोशिश करता है। यह सतह तनाव का बल है जो खराब बंद नल से बूंदों को गिरने का कारण बनता है, न कि पानी की एक पतली धारा। लेकिन पृथ्वी पर, ये बूँदें छोटी हैं: गुरुत्वाकर्षण बल सतह तनाव की ताकतों की तुलना में बहुत अधिक है और उनमें से बहुत बड़े टुकड़ों में टूट जाता है। भारहीनता में, कोई भी चीज बहुत बड़ी बूंदों को बनने से नहीं रोक सकती है, और एक तरल शरीर, जो अपने आप में छोड़ दिया जाता है, एक गोलाकार आकार ले लेगा।

वास्तव में, अंतरिक्ष यान में विभिन्न प्रकार के छोटे त्वरणों के कारण भारहीनता की स्थिति का उल्लंघन होता है। यदि एक आर- गोले की त्रिज्या, जिसका आकार द्रव द्वारा लिया जाता है, तो उस पर कार्य करने वाला केशिका बल लगभग किसके बराबर होता है? आर, कहाँ पे? - सतह तनाव का गुणांक। तरल पर अभिनय करने वाले जड़त्वीय शरीर बलों का परिमाण किसके बराबर होता है? जीआर 3 कहाँ? द्रव का घनत्व है, जी- छोटा त्वरण। स्पष्ट रूप से सतह तनाव प्रभाव एक प्रमुख भूमिका निभाएगा कब? (? जीआर 2-1> 1. यह स्थिति भारहीनता के निकट की स्थिति में त्रिज्या वाले तरल गोले प्राप्त करने की संभावना को निर्धारित करती है। आर. बोर्ड अंतरिक्ष यान पर ऐसे तरल गोले एक मुक्त-अस्थायी अवस्था में हो सकते हैं, जब उन्हें धारण करने के लिए जहाजों की आवश्यकता नहीं होती है। यदि यह एक तरल पिघला हुआ है, तो जब यह पृथ्वी पर जम जाता है, तो बर्तन की दीवारों से हानिकारक अशुद्धियाँ आती हैं। अंतरिक्ष में, आप एक बर्तन के बिना कर सकते हैं और इसलिए, अधिक शुद्ध पदार्थ प्राप्त करें।

भारहीनता में ऊष्मा और द्रव्यमान स्थानांतरण।भारहीनता में संक्रमण का तरल और गैसों में गर्मी और द्रव्यमान स्थानांतरण की प्रक्रियाओं पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। गर्मी को चालन, संवहन, या विकिरण, या इन तंत्रों के किसी भी संयोजन द्वारा स्थानांतरित किया जा सकता है। ऊष्मीय चालन इन क्षेत्रों के बीच मध्यम अणुओं के प्रसार द्वारा उच्च तापमान वाले क्षेत्र से उस क्षेत्र में गर्मी स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है जहां तापमान कम होता है। इस कारण से, तापीय चालकता गुणांक प्रसार गुणांक के समानुपाती होता है।

विकिरण द्वारा गर्मी हस्तांतरण मुख्य रूप से ठोस और तरल निकायों के लिए विशिष्ट है और पर्याप्त उच्च तापमान पर होता है। उज्ज्वल गर्मी हस्तांतरण और गर्मी चालन की प्रक्रियाएं या तो गुरुत्वाकर्षण या बोर्ड अंतरिक्ष यान पर अभिनय करने वाले छोटे शरीर बलों पर निर्भर नहीं करती हैं।

एक और चीज संवहनी गर्मी हस्तांतरण है। संवहन इस माध्यम के पदार्थ के स्थूल गति द्वारा तरल या गैसीय माध्यम में ऊष्मा का स्थानांतरण है। संवहन का सबसे सरल उदाहरण पहले ही ऊपर उद्धृत किया जा चुका है - मुक्त (या प्राकृतिक) संवहन जो एक माध्यम में असमान तापमान वितरण से उत्पन्न होता है, जो बड़े पैमाने पर बलों की कार्रवाई के अधीन होता है (उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष यान में छोटे त्वरण के कारण गुरुत्वाकर्षण या जड़त्वीय बल)। हर कोई घर पर किसी भी बॉयलर में इस घटना को आसानी से देख सकता है, जब तरल की परतें अधिक तापमान वाली होती हैं और परिणामस्वरूप, कम घनत्व तैरता है और उनके साथ गर्मी ले जाता है, और उनके स्थान पर, बॉयलर के गर्म तल पर। , अधिक ठंडी और घनी परतें।

मुक्त संवहन और तापीय चालकता के कारण गर्मी हस्तांतरण की सापेक्ष भूमिका रेले संख्या द्वारा निर्धारित की जाती है:

यहां जीसिस्टम पर अभिनय करने वाला त्वरण है, लीप्रणाली की विशेषता आकार है,? - बड़ा विस्तार का गुणांक, ? टी- पर्यावरण में तापमान में अंतर, ? - तापीय चालकता का गुणांक, ? - माध्यम की चिपचिपाहट। इसलिए यह इस प्रकार है कि भारहीनता की स्थिति में ( जी -> 0), आरए-> 0, और, परिणामस्वरूप, माध्यम के कुशल मिश्रण के लिए संवहन की भूमिका की उपेक्षा की जा सकती है।

इस निष्कर्ष का दोहरा अर्थ है। सबसे पहले, गर्मी हस्तांतरण प्रक्रियाओं में संवहन का योगदान कम हो जाता है, और गर्मी हस्तांतरण धीमी गर्मी चालन प्रक्रिया द्वारा किया जाता है। दूसरे, माध्यम में संवहन धाराओं का बहिष्करण इस तथ्य की ओर जाता है कि बड़े पैमाने पर स्थानांतरण में मुख्य भूमिका पदार्थ के मैक्रोस्कोपिक विस्थापन द्वारा नहीं, बल्कि प्रसार प्रक्रियाओं द्वारा निभाई जाएगी। और यह, बदले में, पदार्थ प्राप्त करने की संभावना को खोलता है जिसमें अशुद्धियों का वितरण पृथ्वी की तुलना में बहुत अधिक समान होगा।

मुक्त संवहन के अलावा, कई अन्य संवहन प्रभाव होते हैं, जिनमें से कुछ शरीर की शक्तियों पर निर्भर करते हैं, जबकि अन्य नहीं। मजबूर संवहन को भी जाना जाता है, जो किसी बाहरी कारक (उदाहरण के लिए, एक उत्तेजक, पंप, आदि) के प्रभाव में होता है। अंतरिक्ष स्थितियों में, इस प्रकार के संवहन का उपयोग ऑपरेटिंग इकाइयों से गर्मी हटाने की आवश्यक दर सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है।

संवहन के एक उदाहरण के रूप में जो शरीर की ताकतों पर निर्भर नहीं करता है, आइए हम थर्मोकेपिलरी संवहन को इंगित करें, जो इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि तरंगें तरल चरण की सीमा पर उत्पन्न और फैल सकती हैं। केशिका तरंगें तापमान अंतर के कारण होती हैं, जिसकी उपस्थिति के कारण सतह तनाव गुणांक का मान सतह के साथ स्थिर नहीं होता है। इस प्रकार का संवहन प्रवाह स्पष्ट रूप से g के मान पर निर्भर नहीं करता है और इससे अंतरिक्ष स्थितियों में प्राप्त सामग्री की एकरूपता में गिरावट आ सकती है। इस प्रभाव के हानिकारक प्रभावों की भरपाई करने का एक तरीका इंटरफ़ेस के साथ वास्तविक तापमान अंतर को कम करना है।

अंतरिक्ष यान और अंतरिक्ष उत्पादन के लिए विशेष उपकरण

अंतरिक्ष प्रयोगों के लिए उपकरण।अंतरिक्ष में नई सामग्री के उत्पादन की समस्या के बारे में बोलते हुए, उनका मतलब आमतौर पर अनुसंधान और विकास के पांच क्षेत्र होते हैं:

1. अंतरिक्ष धातु विज्ञान।

2. अर्धचालक सामग्री।

3. कांच और चीनी मिट्टी की चीज़ें।

4. औषधीय-जैविक तैयारी।

5. भारहीनता में शारीरिक प्रभावों का अध्ययन।

पहले चार क्षेत्रों का लक्ष्य सीधे तौर पर बोर्ड अंतरिक्ष यान (एससी) पर नई या बेहतर सामग्री और उत्पाद प्राप्त करना है। पांचवीं दिशा का कार्य अंतरिक्ष उत्पादन की सैद्धांतिक नींव बनाने के लिए अंतरिक्ष स्थितियों में पदार्थ के व्यवहार के विज्ञान को विकसित करना है।

इन सभी क्षेत्रों में अनुसंधान करने के लिए विशेष ऑन-बोर्ड प्रतिष्ठानों के विकास की आवश्यकता है। इसलिए, विशिष्ट क्षेत्रों के विश्लेषण के लिए आगे बढ़ने से पहले, यह विचार करने की सलाह दी जाती है कि अंतरिक्ष प्रयोगों के लिए विशेष उपकरण के निर्माण के साथ चीजें कैसी हैं। साथ ही, इस खंड में, हम खुद को सबसे सार्वभौमिक प्रकार के प्रतिष्ठानों पर विचार करने के लिए प्रतिबंधित करते हैं जिनका उपयोग कई विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता है। उन प्रायोगिक सुविधाओं के बारे में बात करना अधिक सुविधाजनक है जिनका एक संकीर्ण उद्देश्य है या इन अध्ययनों पर स्वयं चर्चा करके विशिष्ट अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

सभी व्यावहारिक दिशाओं के लिए, जैविक तैयारी प्राप्त करने के अपवाद के साथ, उत्पादन प्रक्रिया की मूल योजना इस प्रकार है। प्रारंभिक सामग्री (कच्चा माल) को अंतरिक्ष यान पर गर्मी उपचार के अधीन किया जाता है, पिघला देता है या वाष्पित हो जाता है। फिर यह सख्त हो जाता है। चूंकि यह प्रक्रिया भारहीन परिस्थितियों में होती है, पिछले अध्याय में किए गए विश्लेषण के अनुसार, अंतिम उत्पाद की विशेषताओं में सुधार की उम्मीद की जा सकती है। इन कारणों से, अकार्बनिक पदार्थों के प्रसंस्करण के लिए तकनीकी उपकरणों का मुख्य विकल्प विभिन्न प्रकार के हीटिंग इंस्टॉलेशन हैं।

प्रारंभिक सामग्री को गर्म करने के लिए एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं की गर्मी का उपयोग किया जा सकता है। इस प्रकार के एक विशिष्ट हीटर में एक बेलनाकार कारतूस होता है जो रसायनों के मिश्रण से भरा होता है और परीक्षण सामग्री के साथ एक ampule होता है, जिसे कारतूस की धुरी के साथ रखा जाता है। एक कम-शक्ति विद्युत आवेग का उपयोग आमतौर पर रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए किया जाता है। ऐसे प्रतिष्ठानों का लाभ यह है कि उनमें अपेक्षाकृत कम समय (सेकंड या दसियों सेकंड) में अपेक्षाकृत उच्च तापमान प्राप्त किया जा सकता है। इसलिए, ऐसे हीटिंग इंस्टॉलेशन का उपयोग मुख्य रूप से उन मामलों में किया जाता है जहां भारहीनता की स्थिति की अवधि सीमित होती है।

सामग्री प्रसंस्करण के लिए एक अन्य प्रकार के ताप उपकरण विद्युत ताप भट्टियां हैं। ऐसी भट्टियों के कई संरचनात्मक रूप से भिन्न रूप ज्ञात हैं। इज़ोटेर्मल भट्टी के कार्य क्षेत्र में 1200-2400 डिग्री सेल्सियस का तापमान बनाए रखा जाता है। ऊर्जा की खपत को कम करने के लिए, यह क्षेत्र विशेष सामग्रियों से बने बहु-पन्नी इन्सुलेशन से घिरा हुआ है।

क्रिस्टल विकसित करने के लिए, यह आवश्यक है कि भट्ठी में तापमान अंतर के साथ एक क्षेत्र हो। अंजीर पर। 3 इस प्रकार की स्थापना की संभावित योजनाओं में से एक को दर्शाता है। परीक्षण पदार्थ युक्त एक शीशी को तापमान अंतर के साथ क्षेत्र के माध्यम से खींचा जाता है। उस बिंदु पर जहां गलनांक पहुंच जाता है, कच्चा माल पिघल जाता है, और जब पिघला हुआ पदार्थ कम तापमान के क्षेत्र में प्रवेश करता है, तो वह क्रिस्टलीकृत होने लगता है। इस प्रकार के मौजूदा इंस्टॉलेशन 1050-1150 डिग्री सेल्सियस का तापमान प्रदान करते हैं, डिज़ाइन किए गए इंस्टॉलेशन में इसे 2000 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाना चाहिए।

चावल। अंजीर। 3. पिघल से एकल क्रिस्टल बढ़ने की योजना (1 - पिघल; 2 - बीज क्रिस्टल; 3 - खींचने और रोटेशन तंत्र; 4 - रॉड; 5 - क्रूसिबल; 6 - पिघल को गर्म करने के लिए प्रारंभ करनेवाला)

अंजीर में दिखाए गए जैसे प्रतिष्ठानों का नुकसान। 3 यह है कि ampoule (क्रूसिबल) की दीवारों से अशुद्धियाँ पिघल में प्रवेश कर सकती हैं, परिणामी सामग्री को प्रदूषित कर सकती हैं और इसकी गुणवत्ता को ख़राब कर सकती हैं। अंजीर पर। 4 एक विद्युत भट्टी का आरेख दिखाता है जिसमें ज़ोन पिघलने की विधि का उपयोग किया जाता है, जिससे इस खामी को आंशिक रूप से समाप्त करना संभव हो जाता है। इस स्थापना में, पदार्थ को तापमान अंतर के साथ क्षेत्र में पिघलने के अधीन भी किया जाता है, लेकिन साथ ही यह ampoule की दीवारों के सीधे संपर्क में नहीं आता है। उच्च-आवृत्ति धाराओं, अवरक्त विकिरण के स्रोतों या फ़ोकसिंग दर्पणों से सुसज्जित चाप प्रकाश स्रोतों आदि का उपयोग करके हीटिंग किया जा सकता है। बाद के मामले में, ampoule एक पारदर्शी सामग्री से बना होता है, जैसे कि क्वार्ट्ज। ज़ोन पिघलने की विधि भी उच्च तापमान प्राप्त करना संभव बनाती है। पिघला हुआ पदार्थ क्रूसिबल की दीवारों को नहीं छूता है और सतह तनाव बलों द्वारा धारण किया जाता है। इसलिए, क्षेत्र के अधिकतम आयाम पिघल पर कार्य करने वाले द्रव्यमान बलों और सतह तनाव के बलों के संतुलन की स्थिति से निर्धारित होते हैं। छोटे त्वरणों के कारण अंतरिक्ष यान में सवार द्रव्यमान बल गुरुत्वाकर्षण बल से बहुत कम हैं। इसका मतलब यह है कि अंतरिक्ष की स्थिति में पिघले हुए क्षेत्र के आयाम और, तदनुसार, ऐसी सुविधाओं में प्राप्त क्रिस्टल के आयाम पृथ्वी की तुलना में बहुत बड़े हो सकते हैं।

चावल। 4. ज़ोन पिघलने की विधि (1 - पिघला हुआ क्षेत्र; 2 - प्रारंभ करनेवाला; 3 - भट्ठी की दीवार; 4 - ampoule; 5 - परीक्षण पदार्थ की छड़; 6 - छड़ को खींचने और घुमाने के लिए तंत्र)

अंजीर पर। चित्रा 5 वाष्प चरण से बढ़ते क्रिस्टल के लिए एक योजना दिखाता है। एम्पाउल को एक भट्टी में तापमान अंतर के साथ इस तरह रखा जाता है कि स्रोत सामग्री गर्म क्षेत्र में हो। वाष्प चरण में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण किया जाता है, और शीशी के ठंडे सिरे पर, यह क्रिस्टल बनाने के लिए संघनित होता है। वाष्प-चरण विधियों का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, एपिटैक्सियल फिल्में प्राप्त करने के लिए, जो व्यापक रूप से इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में उपयोग की जाती हैं।

एपिटैक्सी सिंगल-क्रिस्टल फिल्मों का सिंगल-क्रिस्टल सब्सट्रेट पर जमा होना है। एपिटैक्सियल फिल्म, जैसा कि यह थी, सब्सट्रेट की संरचना को दोहराती है और दो-आयामी क्रिस्टल की तरह कुछ है। इसकी पूर्णता, विशेष रूप से, वाष्प चरण में संवहन की प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित की जाती है। संवहन से बढ़ती परत की सतह पर अनियंत्रित स्थितियां पैदा होती हैं और अंततः जाली दोष होते हैं। अंतरिक्ष में, कोई संवहन की भूमिका को सीमित करने और, तदनुसार, प्राप्त सामग्री की गुणवत्ता में सुधार करने पर भरोसा कर सकता है।

चावल। 5. वाष्प चरण से बढ़ते क्रिस्टल की योजना

पहले यह नोट किया गया था कि अंतरिक्ष स्थितियों में तरल पदार्थों का कंटेनर रहित नियंत्रण संभव है। जिन प्रतिष्ठानों में यह प्रक्रिया की जाती है उन्हें लेविटेटर कहा जाता है। चूँकि 10-5 - 10-4 g 0 के क्रम के त्वरण अंतरिक्ष यान पर कार्य करते हैं, कार्य कक्ष के केंद्र में मुक्त-अस्थायी तरल रखने के लिए लेविटेटर में उपाय किए जाने चाहिए। इस उद्देश्य के लिए अल्ट्रासोनिक क्षेत्र, वायुगतिकीय कारावास या एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उपयोग किया जा सकता है। बाद की विधि केवल प्रवाहकीय सामग्री के लिए उपयुक्त है और उपयुक्त नहीं है, उदाहरण के लिए, कांच के साथ काम करने के लिए। ऑप्टिकल हीटर, उच्च आवृत्ति धाराओं, इलेक्ट्रॉन बीम आदि का उपयोग करके सामग्री को लेविटेटर में गर्म किया जा सकता है। इस प्रकार के इंस्टॉलेशन स्पष्ट रूप से बहुत जटिल हैं, लेकिन वे अंतरिक्ष में सामग्री के उत्पादन के इस तरह के एक महत्वपूर्ण लाभ को व्यावहारिक रूप से महसूस करना संभव बनाते हैं जैसे कि उनके कंटेनर रहित प्रसंस्करण। विभिन्न प्रकार के लेविटेटर वर्तमान में विकास के अधीन हैं।

अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में प्रयोग।पहला तकनीकी अंतरिक्ष प्रयोग 1969 में सोवियत संघ में किया गया था। इस उद्देश्य के लिए, इलेक्ट्रिक वेल्डिंग संस्थान के नाम पर रखा गया ईओ पाटन ने एक विशेष स्थापना "ज्वालामुखी" विकसित की, जिसे बोर्ड अंतरिक्ष यान पर वेल्डिंग और धातुओं को काटने के तरीकों का अध्ययन और परिष्कृत करने के लिए डिज़ाइन किया गया। वल्कन इंस्टॉलेशन को सोयुज -6 अंतरिक्ष यान पर रखा गया था, और 16 अक्टूबर, 1969 को जहाज के चालक दल - सोवियत कॉस्मोनॉट्स जी.एस. शोनिन और वी.एन. कुबासोव - ने इसका सफलतापूर्वक परीक्षण किया।

1973-1974 में अमेरिकी अंतरिक्ष स्टेशन "स्काईलैब" पर तकनीकी प्रयोगों की एक श्रृंखला की गई। इन प्रयोगों को करने के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में एक विशेष सामग्री प्रसंस्करण सुविधा विकसित की गई थी। इस सेटअप में एक वैक्यूम चैम्बर, पिघलने के नमूनों के लिए एक इलेक्ट्रॉन गन, एक इलेक्ट्रिक हीटिंग फर्नेस और अन्य उपकरण शामिल थे। स्काईलैब स्टेशन के लिए विकसित सार्वभौमिक भट्टी ने 1050 डिग्री सेल्सियस का अधिकतम तापमान प्रदान किया और विभिन्न तापमान स्थितियों (लगातार उच्च तापमान, एम्पाउल की लंबाई के साथ तापमान में गिरावट, क्रमादेशित शीतलन) में संचालन की अनुमति दी। अध्ययन किए गए नमूनों को ampoules में रखा गया था, जिन्हें कॉस्मोनॉट्स द्वारा ओवन में स्थापित किया गया था।

अंतरिक्ष में तकनीकी प्रयोगों के क्षेत्र में काम के विकास में अगला कदम संयुक्त सोवियत-अमेरिकी कार्यक्रम "सोयुज" - "अपोलो" (एएसटीपी) था। जुलाई 1975 में इन जहाजों की उड़ान के दौरान, शुद्ध जैव चिकित्सा तैयारी प्राप्त करने के लिए शोध विधियों के लिए एक संशोधित विद्युत भट्ठी और प्रतिष्ठानों का उपयोग करके कई नए तकनीकी प्रयोग किए गए थे।

सोवियत अंतरिक्ष स्टेशन सैल्यूट -5 पर अनुसंधान कार्यक्रम में तकनीकी प्रयोगों का संचालन भी शामिल था। इस उद्देश्य के लिए, उपकरणों का एक विशेष सेट विकसित किया गया था - "क्रिस्टल", "डिफ्यूजन", "फ्लो", "स्फीयर", "रिएक्शन" (चित्र 6), विज्ञान के क्षेत्र में मुद्दों की एक विस्तृत श्रृंखला का अध्ययन करने के लिए डिज़ाइन किया गया। अंतरिक्ष में पदार्थ के बारे में, साथ ही साथ अंतरिक्ष स्थितियों में सोल्डरिंग विधियों के परीक्षण के लिए।

इन उपकरणों के साथ तकनीकी प्रयोग जुलाई - अगस्त 1976 में USSR पायलट-कॉस्मोनॉट्स B. V. Voltov और V. M. Zholobov द्वारा और फरवरी 1977 में V. V. Gorbatko Yu. N. Glazkov द्वारा सफलतापूर्वक किए गए थे।

सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका दोनों में मानवयुक्त अंतरिक्ष स्टेशनों और जहाजों पर किए गए शोध के साथ, उच्च ऊंचाई वाले रॉकेट लॉन्च के दौरान तकनीकी प्रयोग स्वचालित रूप से किए गए थे।

इन प्रयोगों की एक विशिष्ट विशेषता भारहीनता की स्थिति की अपेक्षाकृत सीमित अवधि है (अमेरिकी रॉकेट पर 5-7 मिनट, सोवियत रॉकेट पर लगभग 10 मिनट)। इसलिए, सोवियत संघ में ऐसे प्रयोग करने के लिए, ऐसे प्रतिष्ठान विकसित किए गए हैं जिनमें नमूनों को पिघलाने के लिए एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं की गर्मी का उपयोग किया जाता है।

अमेरिकी उच्च-ऊंचाई वाले रॉकेटों पर, एक इलेक्ट्रिक ampoule भट्टी का उपयोग किया जाता है, जो रिक्त स्थान का इतना तेज़ ताप प्रदान नहीं कर सकता है और इसलिए रॉकेट लॉन्च से पहले इसे पहले से चालू करना पड़ता है।

उच्च ऊंचाई वाले रॉकेटों पर अनुसंधान अंतरिक्ष प्रयोगों को अधिक तेज़ी से और सरल उपकरणों के साथ करने की अनुमति देता है, और इसलिए उन्हें अंतरिक्ष स्टेशनों और जहाजों पर काम करने के लिए उपयोगी अतिरिक्त माना जाना चाहिए।

चावल। अंजीर। 6. सैल्यूट -5 स्टेशन पर तकनीकी प्रयोग करने के लिए उपकरण (ए - क्रिस्टल डिवाइस; बी - रिएक्शन डिवाइस)

अंतरिक्ष वाहन और तकनीकी मॉड्यूल। अंतरिक्ष में सामग्री प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में काम के विकास की संभावना यह है कि प्रायोगिक अनुसंधान से कुछ सामग्रियों के अंतरिक्ष यान पर अर्ध-औद्योगिक उत्पादन और फिर औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन के लिए एक क्रमिक संक्रमण होगा। विदेशी अनुमानों के अनुसार, यह उम्मीद की जा सकती है कि 1990 तक अंतरिक्ष उत्पादों का कार्गो प्रवाह, साथ ही साथ आवश्यक उपकरण, प्रति वर्ष कई टन टन तक पहुंच जाएगा।

लंबे समय तक कक्षीय स्टेशन "सल्यूट" के यूएसएसआर में निर्माण और मानवयुक्त अंतरिक्ष यान "सोयुज" और स्वचालित अंतरिक्ष यान "प्रगति" की मदद से इसके परिवहन समर्थन की एक किफायती प्रणाली तकनीकी प्रयोगों के संचालन के लिए नए महान अवसर खोलती है, परीक्षण आवश्यक उपकरण, साथ ही लंबे समय तक भारहीनता की स्थिति में तकनीकी प्रक्रियाओं का विश्लेषण।

वैज्ञानिक और अनुप्रयुक्त प्रकृति की समस्याओं को हल करने के लिए डिज़ाइन किए गए कक्षीय मानवयुक्त परिसरों का विकास और सुधार, जैसा कि आप जानते हैं, घरेलू अंतरिक्ष विज्ञान के विकास में मुख्य दिशा है। मुख्य कार्यों में से एक भारहीनता की स्थिति में पदार्थ के व्यवहार के विज्ञान के विकास और अंतरिक्ष में सामग्री के उत्पादन की जरूरतों को पूरा करने के साथ जुड़ा हुआ है।

इस कार्यक्रम के ढांचे के भीतर, Salyut-6 के अंतरिक्ष विज्ञान के इतिहास में सबसे लंबी उड़ान - सोयुज कक्षीय अनुसंधान परिसर, जो 96 दिनों तक चला और 16 मार्च, 1978 को सफलतापूर्वक पूरा हुआ, सोवियत संघ में किया गया। इस परिसर में, यूएसएसआर पायलट-कॉस्मोनॉट्स यू वी। रोमनेंको, जी। एम। ग्रीको, ए। ए। गुबारेव और चेकोस्लोवाकिया के पायलट-कॉस्मोनॉट वी। रेमेक ने महत्वपूर्ण नए तकनीकी प्रयोग किए।

भविष्य में, जैसे-जैसे कार्गो प्रवाह बढ़ेगा, कक्षीय वैज्ञानिक परिसरों की आपूर्ति के साधनों में सुधार होगा। नए मालवाहक जहाज विभिन्न सामग्रियों से कक्षीय परिसरों तक उपकरण, उपकरण और ब्लैंक वितरित करते दिखाई देंगे। अंतरिक्ष में प्राप्त उत्पादों और सामग्रियों को अंतरिक्ष में पहुंचाया जाएगा और पुन: प्रयोज्य अंतरिक्ष यान का उपयोग करके पृथ्वी पर वापस लाया जाएगा। कक्षीय परिसरों में विशेष तकनीकी मॉड्यूल शामिल होंगे।

अंतरिक्ष में कुछ तकनीकी संचालन, जैसे कि अति-उच्च शुद्धता की सामग्री प्राप्त करना, एक गहरे निर्वात के प्रावधान की आवश्यकता होती है। इस प्रयोजन के लिए, डॉस के संयोजन में, तथाकथित आणविक स्क्रीन का उपयोग करना संभव है, जो एक विशेष छड़ का उपयोग करके जहाज से लगभग 100 मीटर की दूरी पर रखा जाता है। स्क्रीन व्यास - 3 मीटर।

चूंकि अवशिष्ट गैस के अणुओं की ऊष्मीय गति का वेग कक्षा में स्क्रीन के साथ अंतरिक्ष यान की आगे की गति की गति से कम है (8 किमी/सेकेंड), स्क्रीन के पीछे बढ़े हुए विरलन का एक क्षेत्र दिखाई देगा। इस क्षेत्र में अवशिष्ट गैस का दबाव लगभग 10-13 - 10-14 मिमी एचजी होगा। कला।

लागत प्रभावी परिवहन प्रदान करने में सक्षम परिवहन अंतरिक्ष यान का विकास, सोवियत सैल्यूट अंतरिक्ष स्टेशनों के प्रकार के दीर्घकालिक कक्षीय स्टेशनों के निर्माण ने शुद्ध सामग्री के उत्पादन के लिए अंतरिक्ष में परिचालन कारखानों के निर्माण का रास्ता खोल दिया।

जानकारों के मुताबिक ऐसी अंतरिक्ष फैक्ट्रियां 1990 के दशक में काम करना शुरू कर देंगी।

अंतरिक्ष उत्पादन की भौतिक नींव का अध्ययन

गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की प्रक्रियाएं।अंतरिक्ष में नई सामग्री के उत्पादन के इष्टतम संगठन के लिए भारहीनता के करीब की स्थितियों में गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की प्रक्रियाओं की विशेषताओं का स्पष्टीकरण आवश्यक है। इन विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए, सैद्धांतिक और प्रायोगिक दोनों अध्ययन किए जाते हैं।

ऐसा ही एक प्रयोग अंतरिक्ष यात्री वी. वी. गोर्बतको और यू द्वारा सैल्यूट -5 अंतरिक्ष स्टेशन पर किया गया था।

सैल्यूट -5 स्टेशन पर ये अध्ययन एक विशेष डिफ्यूजन डिवाइस का उपयोग करके किए गए थे - डिवाइस एक बेलनाकार इलेक्ट्रिक भट्टी थी जिसमें दो क्वार्ट्ज ampoules थे, जिनमें से प्रत्येक आंशिक रूप से डिबेंज़िल से भरा था और आंशिक रूप से टोलन के साथ। इन कार्बनिक पदार्थों में अलग-अलग घनत्व होते हैं और कमरे के तापमान पर क्रिस्टलीय अवस्था में होते हैं। एक बेलनाकार विद्युत भट्टी में ampoules को इस तरह से व्यवस्थित किया गया था कि एक छोटा द्रव्यमान बल, जो स्टेशन के वायुगतिकीय मंदी के कारण उत्पन्न हुआ था, उनकी धुरी के साथ निर्देशित किया गया था।

डिवाइस को चालू करने के बाद, दोनों पदार्थ पिघल गए, और पिघलने के बीच इंटरफेस के माध्यम से उनके पारस्परिक प्रसार की प्रक्रिया तीन दिनों तक जारी रही। ampoules की लंबाई के साथ तापमान स्थिर बनाए रखा गया था। डिवाइस को बंद करने के बाद, मिश्र धातु का ठंडा और जमना हुआ, जिसकी संरचना में एक पॉलीक्रिस्टलाइन चरित्र था।

सिद्धांत के साथ अंतरिक्ष प्रयोग के परिणामों की तुलना करने के लिए, डिफ्यूजन डिवाइस के साथ प्रयोग के अनुरूप स्थितियों के लिए बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रिया से एक कंप्यूटर गणना की गई थी। गणना से पता चला है कि चूंकि प्रयोग के दौरान तापमान ampoule की लंबाई के साथ स्थिर रहता है, इसलिए कोई थर्मल संवहन नहीं होना चाहिए, और तरल पदार्थ के बीच इंटरफेस में उत्पन्न होने वाले एकाग्रता संवहन का केवल प्रारंभिक चरण में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण पर ध्यान देने योग्य प्रभाव पड़ा। प्रयोग। दूसरे शब्दों में, की गई गणना के अनुसार, अध्ययन की गई परिस्थितियों में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण में मुख्य योगदान विशुद्ध रूप से प्रसार प्रक्रियाओं से आना चाहिए था।

प्रयोग किए जाने के बाद और अंतरिक्ष यात्री पृथ्वी पर लौट आए, अंतरिक्ष से दिए गए ampoules का प्रयोगशाला में सावधानीपूर्वक अध्ययन किया गया। शीशी की लंबाई के साथ पदार्थ के वितरण के अध्ययन ने प्रसार गुणांक के मूल्य को निर्धारित करना संभव बना दिया। तुलना के लिए, पृथ्वी पर समान ampoules के साथ नियंत्रण प्रयोग किए गए थे। यह पता चला है कि टोलेन के साथ डिबेंज़िल मिश्र धातु के लिए अंतरिक्ष की स्थिति के तहत निर्धारित प्रसार गुणांक का मूल्य सैद्धांतिक ज्ञान (लगभग 9.5 · 10–6 सेमी / सेकंड 2) के करीब है और कुछ हद तक पृथ्वी पर नियंत्रण प्रयोगों में प्राप्त मूल्य से अधिक है, लेकिन यह विसंगति विधि की त्रुटि के भीतर है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि पृथ्वी पर उन सूक्ष्म त्वरणों की प्रकृति को सटीक रूप से पुन: पेश करने का कोई तरीका नहीं है जो अंतरिक्ष में पिघलने पर कार्य करते हैं।

स्काईलैब अंतरिक्ष स्टेशन पर भी डिजाइन के समान एक प्रयोग का मंचन किया गया था। सैल्यूट -5 स्टेशन पर किए गए अध्ययनों के विपरीत, अमेरिकी वैज्ञानिकों ने दो अलग-अलग पदार्थों के पारस्परिक प्रसार का अध्ययन नहीं किया, बल्कि एक सरल मामला - आत्म-प्रसार की प्रक्रिया का अध्ययन किया। इस प्रयोजन के लिए, रेडियोधर्मी जस्ता समस्थानिक Zn 65 से बनी एक डिस्क को जस्ता बेलनाकार छड़ में डाला गया था। गर्म होने पर, छड़ पिघल गई, इसके साथ एक तापमान अंतर स्थापित किया गया, जिसके परिणामस्वरूप रेडियोधर्मी आइसोटोप के आधार सामग्री (स्व-प्रसार) में प्रसार की प्रक्रिया शुरू हुई। यह मानते हुए कि अंतरिक्ष स्थितियों के तहत बड़े पैमाने पर स्थानांतरण पर संवहन के प्रभाव की उपेक्षा की जा सकती है और प्रसार प्रक्रिया वहां मुख्य भूमिका निभाती है, रॉड की लंबाई के साथ रेडियोधर्मी आइसोटोप के वितरण की गणना की गई। गणना के परिणाम अंतरिक्ष प्रयोग (चित्र 7) के डेटा के साथ अच्छे समझौते में हैं। पृथ्वी पर समान नमूनों के साथ किए गए नियंत्रण प्रयोगों में, संवहन के कारण रेडियोधर्मी जस्ता का प्रभावी प्रसार गुणांक अंतरिक्ष की स्थिति की तुलना में 50 गुना अधिक निकला।

चावल। अंजीर। 7. नमूने के साथ रेडियोधर्मी जस्ता का वितरण (ओ और? - नमूने के दो पदों के लिए पृथ्वी पर प्रयोग, ठोस रेखा - गणना और अंतरिक्ष में प्रयोग)

इस प्रयोग के साथ-साथ "डिफ्यूजन" डिवाइस के प्रयोग से पता चला है कि अध्ययन की गई स्थितियों के लिए, पिघल में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण पर संवहन के प्रभाव की उपेक्षा की जा सकती है और यह कि प्रसार हस्तांतरण प्रक्रिया मुख्य भूमिका निभाती है। यह निष्कर्ष एक सजातीय संरचना के साथ अंतरिक्ष में क्रिस्टलीय सामग्री प्राप्त करने की संभावना की पुष्टि करता है, जो स्थलीय परिस्थितियों में, विशेष रूप से संवहन धाराओं द्वारा परेशान है। हालांकि, व्यवहार में इस संभावना को महसूस करना और अंतरिक्ष में अशुद्धियों के अधिक समान वितरण के साथ सामग्रियों का उत्पादन सुनिश्चित करना हमेशा संभव नहीं होता है।

आइए हम एक उदाहरण के रूप में "सार्वभौमिक फर्नेस" प्रयोग पर विचार करें, जिसका मंचन "सोयुज" और "अपोलो" अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ान के दौरान किया गया था। इस प्रयोग के दौरान, सिलिकॉन (वजन के अनुसार 0.5%) और सुरमा (प्रतिशत का सौवां) की अशुद्धियों वाले सजातीय जर्मेनियम एकल क्रिस्टल प्राप्त करने की संभावना का अध्ययन किया गया था। बेलनाकार नमूने को ठंडे सिरे को छोड़कर, पिघलने के तापमान पर गर्म किया गया था, जिसे क्रिस्टलीकरण के दौरान "बीज" के रूप में इस्तेमाल किया जाना था। नमूना 1 घंटे के लिए अधिकतम तापमान पर रखा गया था, जिसके बाद इसे 0.6 डिग्री / मिनट की दर से 5 घंटे के लिए ठंडा किया गया था, और फिर भट्ठी को पूरी तरह से ठंडा करने के लिए अनियंत्रित रूप से ठंडा किया गया था (चित्र 8)।

चावल। 8. प्रयोग के लिए कारतूस "यूनिवर्सल फर्नेस" (1 - ग्रेफाइट हीटिंग ब्लॉक; 2 - ग्रेफाइट थर्मल इंसर्ट; 3 - स्टेनलेस स्टील शेल; 4 - इंसुलेशन; 5 - लॉकिंग मैकेनिज्म; 6 - हीट रिमूवल यूनिट; 7 - कॉपर थर्मल इंसर्ट)

पृथ्वी पर भेजे गए नमूनों के विश्लेषण से पता चला है कि, अपेक्षाओं के विपरीत, भारहीनता के करीब स्थितियों में पिघलने और जमने के बाद, नमूने के क्रॉस सेक्शन में अशुद्धियों का वितरण कम समान हो गया। इस मामले में, हल्का अशुद्धता (सिलिकॉन) नमूना व्यास के साथ एक दिशा में स्थानांतरित हो गया, जबकि भारी (सुरमा) विपरीत दिशा में चला गया। नमूने में अशुद्धियों का ऐसा पुनर्वितरण इस तथ्य के कारण हो सकता है कि जहाज के अभिविन्यास और स्थिरीकरण प्रणाली के इंजनों के संचालन के कारण, यह ampoule व्यास के साथ प्रयोग के दौरान छोटे त्वरण का कार्य करता था। हालांकि, इस प्रयोग में अशुद्धता वितरण की एकरूपता में गिरावट के कारण प्रक्रियाओं का विशिष्ट तंत्र अभी तक स्पष्ट रूप से स्थापित नहीं हुआ है।

यह संभव है कि यूनिवर्सल फर्नेस प्रयोग के दौरान अपोलो अंतरिक्ष यान में देखे गए त्वरण की सीमा के लिए, संवहन धाराएं विशेष रूप से तीव्र थीं। इस प्रयोग के अनुरूप परिस्थितियों के लिए कंप्यूटर की मदद से सोवियत वैज्ञानिकों द्वारा की गई गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण प्रक्रियाओं की गणना ने इस संभावना की पुष्टि की। इस मामले में, पिघल में अशुद्धियों का पुनर्वितरण और अंतरिक्ष में इसके पुन: क्रिस्टलीकरण के बाद नमूने की एकरूपता की गिरावट को पिघल में उत्पन्न होने वाली संवहन धाराओं के साथ ठीक से जोड़ा जाना चाहिए। लेकिन "सार्वभौमिक फर्नेस" प्रयोग के परिणामों के लिए अन्य संभावित स्पष्टीकरण हैं।

माना प्रयोगों से पता चला है कि अंतरिक्ष में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाओं के सही संगठन के लिए ऐसी स्थितियां प्रदान करना आवश्यक है जब संवहन प्रभावों की उपेक्षा की जा सकती है। अन्यथा, विशिष्ट परिस्थितियों के आधार पर, अध्ययन के तहत सामग्री में अशुद्धियों के वितरण की एकरूपता में वृद्धि और गिरावट दोनों संभव है।

यदि दिए गए उदाहरणों में गर्मी की प्रक्रियाओं और प्राकृतिक संवहन के बड़े पैमाने पर स्थानांतरण पर संभावित प्रभाव का विश्लेषण करना आवश्यक था, जो अंतरिक्ष यान पर अभिनय करने वाले छोटे त्वरण के परिमाण पर निर्भर करता है, तो अन्य मामलों में, संवहन प्रभाव जो निर्भर नहीं करते हैं त्वरण को ध्यान में रखा जाना चाहिए। आइए हम एक उदाहरण के रूप में थर्मोकेपिलरी संवहन को इंगित करें, जो कुछ मामलों में अंतरिक्ष में प्राप्त सामग्री की संरचना के बिगड़ने का कारण भी हो सकता है।

उदाहरण के लिए, क्रिस्टल को विकसित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ज़ोन मेल्टिंग में, तरल और उसके ऊपर संतृप्त वाष्प के बीच एक इंटरफ़ेस होता है। इस सतह के साथ तापमान बदल सकता है, और चूंकि सतह तनाव इस पर निर्भर करता है, इन परिस्थितियों में एक संवहन प्रवाह हो सकता है। जब तापमान में गिरावट एक निश्चित महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक होने लगती है, तो पिघल में संवहन धाराएं दिखाई देती हैं, जो प्रकृति में दोलन करती हैं और क्रिस्टलीकरण क्षेत्र में अशुद्धियों के असमान प्रवाह की ओर ले जाती हैं। नतीजतन, क्रिस्टल के अंदर की अशुद्धता भी अमानवीय रूप से वितरित की जाएगी (बैंडिंग घटना)। मुक्त संवहन की तुलना में, जिसकी तीव्रता अंतरिक्ष यान पर त्वरण के स्तर पर निर्भर करती है, थर्मोकेपिलरी प्रवाह पर काबू पाने के लिए अन्य उपायों (तापमान की बूंदों के परिमाण को सीमित करना, आदि) की आवश्यकता होती है।

भारहीनता के करीब की परिस्थितियों में पदार्थ स्थानांतरण की प्रक्रियाओं के उपरोक्त प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक अध्ययन पिघलने से संबंधित थे। हालांकि, इन शर्तों के तहत, और पदार्थ की गैसीय अवस्था के लिए, स्थानांतरण की प्रक्रियाओं की अपनी विशेषताएं हो सकती हैं। आइए हम एक उदाहरण के रूप में स्काईलैब स्टेशन पर एक प्रयोग का हवाला दें, जिसमें गैस चरण से सेमीकंडक्टर क्रिस्टल - जर्मेनियम सेलेनाइड और टेल्यूराइड - के विकास का अध्ययन किया गया था। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि एक सीलबंद शीशी के गर्म सिरे पर, गैस चरण में एक पदार्थ (जर्मेनियम आयोडाइड) एक ठोस स्रोत सामग्री की सतह के साथ प्रतिक्रिया करता है, और फिर क्रिया के तहत शीशी के ठंडे सिरे की ओर फैलता है तापमान के अंतर से। वहां, ठंडे क्षेत्र में, वाष्प बीज क्रिस्टल पर संघनित होते हैं और वांछित क्रिस्टल बनते हैं। यह उम्मीद की गई थी कि गैस चरण में उत्पाद की बड़े पैमाने पर अंतरण दर विशुद्ध रूप से प्रसार प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित की जाएगी। स्थलीय परिस्थितियों में संवहन के कारण यह गति काफी बढ़ जाती है। इस प्रयोग से पता चला कि अंतरिक्ष स्थितियों में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की वास्तविक दर पृथ्वी पर देखी गई तुलना में कम है, लेकिन विशुद्ध रूप से प्रसार सन्निकटन में गणना किए गए मूल्य से अधिक है।

सोयुज और अपोलो अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ान के दौरान किए गए एक प्रयोग में भी इसी तरह के परिणाम प्राप्त हुए थे। प्रसार अंतरण दरों में यह विसंगति गैसीय अवस्था में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की विशेषताओं से जुड़ी हो सकती है, जिन्हें मौजूदा गणना विधियों में ध्यान में नहीं रखा जाता है।

तरल यांत्रिकी।अंतरिक्ष उत्पादन की सैद्धांतिक नींव के वर्गों में से एक के रूप में शून्य गुरुत्वाकर्षण में द्रव के यांत्रिकी को ध्यान में रखते हुए, सतह तनाव और गीलापन, केशिका प्रभाव, द्रव रूपों की स्थिरता और इसमें निहित समावेशन के व्यवहार के मुद्दों का अध्ययन करना आवश्यक है। - गैस के बुलबुले, ठोस कण, आदि। इन मुद्दों के गुणात्मक अध्ययन के लिए पानी और जलीय घोल का उपयोग करके बोर्ड अंतरिक्ष यान पर प्रयोग करना सुविधाजनक है।

उदाहरण के लिए, अमेरिकी अंतरिक्ष स्टेशन स्काईलैब पर इसी तरह के प्रदर्शन प्रयोगों की एक श्रृंखला की गई। फिल्मांकन की विधि द्वारा मुक्त तैरते पानी के गोले के व्यवहार, एक सिरिंज के धक्का के कारण उनके कंपन और रोटेशन के दौरान गोले के ढहने का अध्ययन किया गया। किसी तरल के कंपनों के अवमंदन पर पृष्ठ तनाव के प्रभाव और ठोस सतह के साथ उसकी अन्योन्यक्रिया पर तरल में साबुन का घोल मिला कर अध्ययन किया गया, जिससे पृष्ठ तनाव गुणांक में परिवर्तन हुआ।

तरल यांत्रिकी पर प्रदर्शन प्रयोगों के लिए स्काईलैब स्टेशन पर उपयोग किए जाने वाले एक अन्य प्रयोगात्मक सेटअप ने फ्लोटिंग ज़ोन के व्यवहार को अनुकरण करना संभव बना दिया। इस स्थापना में, दो छड़ों के बीच जिन्हें अलग किया जा सकता था और एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से घुमाया जा सकता था, विभिन्न सतह तनाव गुणांक (पानी में साबुन के घोल को जोड़ने के कारण) के साथ एक तरल पुल बनाया गया था। इस सेटअप का उपयोग सतह तनाव गुणांक के मूल्य में परिवर्तन के साथ छड़ के रोटेशन और विस्थापन के संबंध में तरल क्षेत्र की स्थिरता का अध्ययन करने के लिए किया गया था।

द्रव यांत्रिकी का अगला कार्य गैस और अन्य समावेशन के व्यवहार का अध्ययन करना है। इन अध्ययनों के महत्व को 1969 में सोवियत वैज्ञानिकों द्वारा बताया गया था जिन्होंने सोयुज -6 अंतरिक्ष यान पर पहला वेल्डिंग प्रयोग किया था और वेल्ड में गैस समावेशन की उपस्थिति का उल्लेख किया था। पृथ्वी पर, आर्किमिडीज बल की कार्रवाई के तहत तरल से बुलबुले हटा दिए जाते हैं, अंतरिक्ष में ऐसा नहीं होता है। कुछ मामलों में, इस तरह के समावेशन से सामग्री की गुणवत्ता में गिरावट आ सकती है। तरल पदार्थों में गैसीय और अन्य समावेशन की गतिशीलता को नियंत्रित करने के लिए, सोवियत वैज्ञानिकों ने तरल पदार्थों के अल्ट्रासोनिक कंपन का उपयोग करने का प्रस्ताव रखा और अल्पकालिक भारहीनता के तहत एक उड़ान प्रयोगशाला में बोर्ड पर प्रयोग किए, जिसने इस पद्धति के वादे की पुष्टि की।

द्रव यांत्रिकी के क्षेत्र में अनुसंधान के महत्व को देखते हुए सैल्यूट-5 स्टेशन पर प्रयोगों के कार्यक्रम में संबंधित प्रयोगों को भी शामिल किया गया। इन प्रयोगों का उद्देश्य केवल केशिका बलों की कार्रवाई के तहत एक तरल की गति की जांच करना और भारहीनता के करीब की स्थिति में तरल में बुलबुले के व्यवहार पर गुणात्मक डेटा प्राप्त करना था। प्रयोग कॉस्मोनॉट्स बीवी वोल्टोव और वीएम झोलोबोव द्वारा पोटोक और रीक्टिया उपकरणों का उपयोग करके किए गए थे।

पोटोक डिवाइस पारदर्शी प्लेक्सीग्लस से बना एक आयताकार समानांतर चतुर्भुज था और इसमें दो गुहाएं थीं, जिनमें से एक की आंतरिक सतह पानी से गीली होती है, और दूसरी नहीं होती है। गोलाकार गुहाएं शट-ऑफ वाल्व से सुसज्जित केशिका और जल निकासी चैनलों द्वारा परस्पर जुड़ी हुई हैं। प्रयोग की शुरुआत से पहले, वाल्व खोले गए थे, और सतह तनाव बलों की कार्रवाई के तहत, एक जलीय घोल एक गुहा से प्रवाहित होता था, जो शुरू में गैर-गीली दीवारों के साथ तरल से भरा होता था, जिसकी दीवारों को पानी से गीला कर दिया जाता था। जल निकासी चैनल के माध्यम से, गुहाओं के बीच हवा का दबाव बराबर हो गया था। एक उड़ान प्रयोगशाला में उपकरण का परीक्षण करते समय, फिल्मांकन का उपयोग करके एक गुहा से दूसरे गुहा में द्रव प्रवाह की प्रक्रिया दर्ज की गई थी।

सैल्यूट -5 स्टेशन पर डिवाइस का परीक्षण करते समय, तरल से यांत्रिक तनाव में गैस बुलबुले के प्रतिरोध का अध्ययन किया गया था। जब उपकरण को जोर से हिलाया गया, तो तरल से भरी गुहा में गैस का बुलबुला बड़ी संख्या में (लगभग 100) छोटे बुलबुले में टूट गया। इसके बाद, ये बुलबुले धीरे-धीरे एक बड़े में विलीन हो गए, लेकिन इस प्रक्रिया की अवधि महत्वपूर्ण थी - लगभग दो दिन।

चावल। 9. डिवाइस "रिएक्शन" में ट्यूब और कपलिंग के स्थान की योजना।

रीकटिया डिवाइस में एक बॉडी और बेलनाकार एक्सो-पैकेट वाले दो कंटेनर होते थे, जिनमें से प्रत्येक के अंदर एक स्टेनलेस स्टील ट्यूब होती थी, जिस पर कपलिंग लगाई जाती थी (चित्र 9)। मैंगनीज-निकल सोल्डर को ट्यूब और आस्तीन के बीच की खाई में रखा गया था, जो प्रयोग के दौरान पिघल गया, अंतराल के साथ फैल गया, और ठंडा होने पर जम गया और आस्तीन और ट्यूब के बीच मजबूत ब्रेज़्ड जोड़ों को सुनिश्चित किया। जैसा कि पृथ्वी पर दिए गए ब्रेज़्ड नमूनों के अध्ययन से पता चला है, तरल मिलाप ने सतहों को गीला कर दिया और आस्तीन और ट्यूब की आंतरिक सतह के बीच बने केशिका अंतराल के माध्यम से बड़े कुंडलाकार गुहा से छोटे कुंडलाकार गुहा तक प्रवाहित हुआ (चित्र 10)। .

इस प्रकार, "रिएक्शन" डिवाइस का उपयोग करते हुए, सतह तनाव बलों की कार्रवाई के तहत तरल अतिप्रवाह की संभावना का प्रदर्शन किया गया था। द्रव प्रवाह नियंत्रण की यह विधि व्यवहार में उपयोगी हो सकती है, उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष में जटिल आकार के ढले हुए उत्पादों के उत्पादन के लिए। मार्च 1976 में यूएसएसआर में एक उच्च ऊंचाई वाले रॉकेट के प्रक्षेपण के दौरान सतह तनाव बलों की कार्रवाई के तहत जटिल आकार के तांबे के सांचों के साथ तरल धातु (टिन) के प्रसार का अध्ययन करने के लिए इसी तरह के प्रयोग किए गए थे।

चावल। 10. रिएक्शन डिवाइस में एक सोल्डर जोड़ के अनुप्रस्थ (ए) और अनुदैर्ध्य (बी) खंड

क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाएं। अंतरिक्ष स्थितियों में सामग्री प्राप्त करने की सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया उनका क्रिस्टलीकरण है। एकल क्रिस्टल समाधान, पिघलने या वाष्प चरण से प्राप्त किए जा सकते हैं। विभिन्न अंतरिक्ष यान पर क्रिस्टल प्राप्त करने की तीनों विधियों की विशेषताओं का अध्ययन किया गया। आइए हम एक उदाहरण के रूप में सैल्यूट -5 स्टेशन पर किए गए क्रिस्टल विकास प्रयोगों के साथ-साथ सोयुज और अपोलो अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ान के दौरान विचार करें।

सैल्यूट -5 स्टेशन पर जलीय घोल से क्रिस्टल वृद्धि की विशेषताओं का अध्ययन किया गया। अंतरिक्ष में इस तरह के प्रयोगों की मुख्य विशिष्ट विशेषता तरल में संवहन की अनुपस्थिति है, जिससे क्रिस्टल की वृद्धि दर और संरचना में उतार-चढ़ाव होता है। इस दृष्टि से अंतरिक्ष में प्राप्त क्रिस्टलों की गुणवत्ता अधिक होनी चाहिए। लेकिन दूसरी ओर, ब्रह्मांडीय परिस्थितियों में, आर्किमिडीज बल एक तरल में गैस के बुलबुले पर कार्य नहीं करता है, और इन बुलबुले को बढ़ते क्रिस्टल चेहरों द्वारा पकड़ा जा सकता है।

साल्युट -5 स्टेशन पर इन प्रक्रियाओं का अध्ययन क्रिस्टल डिवाइस का उपयोग करके किया गया था। यह तीन क्रिस्टलाइज़र वाला थर्मोस्टेट था, जिनमें से प्रत्येक में पोटेशियम फिटकरी के क्रिस्टल उनके जलीय घोल से उगाए गए थे (चित्र 6 देखें)। पोटेशियम फिटकरी को अध्ययन के तहत सामग्री के रूप में चुना गया था, क्योंकि पृथ्वी पर उनके गुणों और विकास की विशेषताओं का अच्छी तरह से अध्ययन किया जाता है। क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया को प्रेरित करने के लिए, प्रत्येक समाधान में एक क्रिस्टल ("बीज") का एक टुकड़ा पेश किया गया था। इसके चेहरों पर क्रिस्टल की वृद्धि शुरू हुई, जिसकी सामग्री, प्रसार के कारण, समाधान से आई। अंजीर पर। 11 साल्युट-5 कक्षीय स्टेशन पर उगाए गए पोटेशियम फिटकरी क्रिस्टल के नमूने दिखाता है।

क्रिस्टलाइज़र नंबर 1 के साथ प्रयोग 24 दिनों (14 जुलाई से 8 अगस्त 1976 तक) तक चला। Salyut-5 स्टेशन के लिए पहला अभियान - कॉस्मोनॉट्स B.V. Volynov और V.M. Zholobov - ने इस क्रिस्टलाइज़र से क्रिस्टल को पृथ्वी पर पहुँचाया, जो न केवल "बीज" पर, बल्कि क्रिस्टलाइज़र (द्रव्यमान, या आयतन) की मात्रा में भी बढ़ा। , क्रिस्टलीकरण ) क्रिस्टलाइज़र नंबर 2 के साथ प्रयोग 185 दिनों तक चला (9 अगस्त 1976 से 11 फरवरी 1977 तक)। इस प्रयोग का अधिकांश हिस्सा तब हुआ जब सैल्यूट -5 स्टेशन मानव रहित नियंत्रित मोड में था। दूसरा अभियान - अंतरिक्ष यात्री वी। वी। गोर्बतको और यू। एन। ग्लेज़कोव - ने बड़े पैमाने पर क्रिस्टलीकरण के दौरान प्राप्त बड़ी संख्या में क्रिस्टल को पृथ्वी पर पहुंचाया। एक दिलचस्प घटना का उल्लेख किया गया था - व्यक्तिगत क्रिस्टल का जंजीरों ("हार") में संलयन। क्रिस्टलाइज़र नंबर 3 में प्रयोग 11 दिनों के लिए किया गया था। एक "बीज" पर उगने वाले क्रिस्टल को पृथ्वी पर पहुंचाया गया; इस क्रिस्टलाइज़र में कोई द्रव्यमान क्रिस्टलीकरण नहीं था (चित्र 11 देखें)।

क्रिस्टलाइज़र नंबर 1 में उगाए गए क्रिस्टल के अध्ययन से पता चला है कि "कॉस्मिक" क्रिस्टल पृथ्वी पर उगाए गए क्रिस्टल के बाहरी पहलू से भिन्न होते हैं (वे क्रिस्टल चेहरे जो आमतौर पर स्थलीय नमूनों में खराब विकसित होते हैं, अच्छी तरह से विकसित होते हैं) और आंतरिक संरचना में (ब्रह्मांडीय नमूनों में गैस-तरल समावेशन की बढ़ी हुई मात्रा होती है)। क्रिस्टलाइज़र नंबर 2 में बड़े पैमाने पर क्रिस्टलीकरण द्वारा प्राप्त क्रिस्टल के अध्ययन से पता चला है कि उनमें गैस-तरल समावेशन भी होते हैं। चार से पांच अलग-अलग क्रिस्टल की अंतर्वृद्धि देखी जाती है। मोल्ड नंबर 3 में उगाए गए क्रिस्टल के लिए, गैस समावेशन वाले क्षेत्रों का विकल्प समावेशन से मुक्त क्षेत्रों के साथ विशिष्ट है।

चावल। अंजीर। 11. सैल्यूट -5 स्टेशन पर उगाए गए पोटेशियम फिटकरी क्रिस्टल (ए - मोल्ड नंबर 1 से नमूने; बी - मोल्ड नंबर 2 से; सी - मोल्ड नंबर 3 से)

अंतरिक्ष से दिए गए क्रिस्टल के अध्ययन से यह भी पता चला है कि वे बैंडिंग नहीं दिखाते हैं, जो स्थलीय स्थितियों की विशेषता है और विकास दर में उतार-चढ़ाव को इंगित करता है। यह परिणाम अंतरिक्ष स्थितियों के तहत समाधान में संवहन की अनुपस्थिति के कारण हो सकता है।

क्रिस्टल में गैस-तरल समावेशन का स्रोत स्पष्ट रूप से तरल में घुलने वाले गैस के बुलबुले हैं और क्रिस्टलीकरण के मोर्चे पर जारी किए जाते हैं। गैस के बुलबुले बढ़ते हुए क्रिस्टल द्वारा कब्जा कर लिए जाते हैं और तरल घोल को अंदर जाने का कारण बनते हैं। बाद के प्रयोगों में विघटित समाधानों का उपयोग करके, अंतरिक्ष में ऐसे क्रिस्टल विकसित करना संभव होगा जिनमें ऐसे समावेशन न हों। क्रिस्टलाइज़र नंबर 2 में देखे गए क्रिस्टल की अंतर्वृद्धि, जिसमें क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया लगभग आधे साल तक चली, स्पष्ट रूप से लंबे समय तक तरल मात्रा में क्रिस्टल के पारस्परिक आकर्षण के कारण होती है।

सोयुज-अपोलो अंतरिक्ष यान की उड़ान के दौरान किए गए एक प्रयोग में एक उदाहरण के रूप में जर्मेनियम का उपयोग करके पिघल से क्रिस्टल के विकास की विशेषताओं का भी अध्ययन किया गया था। परीक्षण के नमूने ampoules में रखे गए थे, जिन्हें एक इलेक्ट्रिक भट्टी में स्थापित किया गया था, जहां जर्मेनियम को आंशिक रूप से पिघलाया गया था, जिसके बाद प्रोग्राम्ड कूलिंग मोड में 2.4 डिग्री/मिनट की दर से जमना था। क्रिस्टल विकास दर को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करने के लिए, पिघल के माध्यम से विद्युत प्रवाह की छोटी दालों को पारित करके इंटरफेस के निशान हर चार सेकंड में बनाए जाते थे। नमूनों की उड़ान के बाद के प्रसंस्करण के दौरान, इन निशानों का पता चला था, और क्रिस्टल की वृद्धि दर उनसे मापी गई थी, जो कि शीतलन अवधि के अंत में लगभग 10-3 सेमी / सेकंड थी। पृथ्वी पर स्थापित नियंत्रण प्रयोगों में, यह गति लगभग समान निकली। इस परिणाम का मतलब है कि अंतरिक्ष और पृथ्वी दोनों में, पिघल में गर्मी हस्तांतरण इस मामले के लिए मुख्य रूप से तापीय चालकता द्वारा निर्धारित किया गया था, जबकि संवहन की भूमिका नगण्य है। अंतरिक्ष में प्राप्त क्रिस्टल एक ही सेटअप में पृथ्वी पर उगाए गए क्रिस्टल की तुलना में बहुत बड़े थे।

प्रयोग में, जिसे सोयुज-अपोलो कार्यक्रम के हिस्से के रूप में भी किया गया था, वाष्प चरण से क्रिस्टल के विकास का अध्ययन किया गया था। जर्मेनियम - सेलेनियम - टेल्यूरियम प्रकार के क्रिस्टल सीलबंद ampoules में बढ़े, जो एक विद्युत भट्टी में तापमान अंतर वाले क्षेत्र में स्थापित किए गए थे। प्रयोग से पता चला कि अंतरिक्ष से वितरित क्रिस्टल पृथ्वी पर प्राप्त नियंत्रण नमूनों (उच्च समरूपता, कम क्रिस्टल जाली दोष, आदि) की तुलना में अधिक परिपूर्ण हैं। उसी समय, यह पाया गया कि, सैद्धांतिक अपेक्षाओं के विपरीत, बड़े पैमाने पर स्थानांतरण दर विशुद्ध रूप से प्रसार सन्निकटन में गणना किए गए मूल्य से अधिक है, लेकिन पृथ्वी पर नियंत्रण प्रयोगों में प्राप्त मूल्य से कम है, जहां संवहन ने महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। इस परिणाम के लिए अभी भी एक सैद्धांतिक व्याख्या की आवश्यकता है।

इस प्रकार, समाधान, पिघलने और वाष्प चरण से क्रिस्टल के विकास पर अंतरिक्ष में किए गए प्रयोगों से पता चला है कि अंतरिक्ष की स्थितियों में उच्च पूर्णता और एकरूपता के साथ क्रिस्टलीय सामग्री प्राप्त करना संभव है। इसी समय, यह स्थापित किया गया है कि भारहीनता में क्रिस्टल वृद्धि की कई प्रयोगात्मक रूप से देखी गई विशेषताओं को अभी तक आवश्यक सैद्धांतिक कवरेज प्राप्त नहीं हुआ है और आगे की जांच की आवश्यकता है।

भारहीनता में कंटेनर रहित जमना।तरल निकायों को आकार देने और उन परिस्थितियों में उनके जमने की प्रक्रिया जब वे वजन के बल से प्रभावित नहीं होते हैं, की अपनी विशेषताएं होती हैं। सबसे पहले, तरल, इन परिस्थितियों में अपने आप को छोड़ दिया जाता है, जैसा कि ज्ञात है, एक गेंद का रूप लेने के लिए। हालांकि, वास्तव में, जब एक तरल जम जाता है, तो कई प्रभाव उत्पन्न होते हैं जो गोलाकार प्रक्रिया को जटिल बनाते हैं: तरल की मात्रा का मुक्त उतार-चढ़ाव, सतह पर और मात्रा में तरल की अलग-अलग शीतलन दर, आदि। दूसरे, प्रक्रियाएं भारहीनता में इस तरह के तरल के जमने और क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया भी -अन्य के अनुसार आगे बढ़ सकती है। सबसे पहले, यह संवहन से संबंधित है, जो स्थलीय परिस्थितियों में, पिघल में तापमान में उतार-चढ़ाव को सुचारू करता है और क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया की स्थिरता में योगदान देता है। तीसरा, बहुघटक मिश्र धातुओं के मामले में, गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति तरल के अंदर घटकों के पुनर्वितरण को प्रभावित कर सकती है, और इस प्रकार नमूने की एकरूपता।

इन मुद्दों की समग्रता की जांच स्काईलैब स्टेशन पर प्रयोगों के साथ-साथ सैल्यूट -5 स्टेशन पर स्फीयर डिवाइस के साथ एक प्रयोग में की गई थी। इन प्रयोगों में से पहले में, शुद्ध निकल या उसके मिश्र धातुओं के रिक्त स्थान को एक इलेक्ट्रॉन बीम द्वारा पिघलाया गया और फिर स्काईलैब स्टेशन पर एक निर्वात कक्ष में स्वतंत्र रूप से तैरकर ठंडा किया गया। प्राप्त नमूनों के जमीनी अध्ययन से पता चला है कि गोलाकार से उनके आकार का विचलन लगभग 1% है, और मिश्र धातुओं से तैयार किए गए नमूनों में आंतरिक छिद्र होते हैं। एक अन्य प्रयोग का उद्देश्य चांदी की जाली को पिघलाकर एकसमान सरंध्रता वाली भारहीनता सामग्री प्राप्त करना था। अमेरिकी वैज्ञानिक ऐसी सामग्री प्राप्त करने में विफल रहे, लेकिन जब चांदी की पतली जाली को ampoules में पिघलाया गया, तो तरल चांदी की बूंदों का गोलाकारकरण देखा गया। कठोर बूंदों के उस हिस्से का जमीनी अध्ययन, जिसका शीतलन के दौरान शीशी की दीवारों से कोई संपर्क नहीं था, ने दिखाया कि उनका आकार एकदम सही है। नमूनों की सतह खांचे के एक ग्रिड से ढकी होती है, और उनकी मात्रा में संकोचन छिद्र होते हैं। नमूनों की आंतरिक संरचना में एक कोशिकीय चरित्र था। यह माना जा सकता है कि यह कोशिकीय जमना और गोले का निर्माण था जिसने भारहीनता के करीब की स्थितियों में अधिक नियमित क्षेत्रों के गठन को रोका।

सैल्यूट -5 स्टेशन पर तरल धातु के कंटेनर रहित ठोसकरण के साथ होने वाली प्रक्रियाओं के बारे में नई जानकारी प्राप्त करने के लिए, स्फीयर डिवाइस के साथ एक प्रयोग स्थापित किया गया था। लकड़ी के यूटेक्टिक मिश्र धातु को परीक्षण पदार्थ के रूप में चुना गया था, जिसमें न्यूनतम गलनांक (लगभग 70 डिग्री सेल्सियस) होता है और इसलिए बिजली की खपत (10 डब्ल्यू) को कम करने की अनुमति देता है। जांच की गई मिश्र धातु की रासायनिक संरचना (वजन से): बिस्मथ - 40, सीसा - 40, कैडमियम - 10, टिन - 10%। "स्फीयर" डिवाइस एक इलेक्ट्रिक हीटर था, जिसके अंदर 0.25 ग्राम वजन की जांच की गई वर्कपीस को पिघलाया गया था, जिसे बाद में एक रॉड का उपयोग करके लैवसन बैग में धकेल दिया गया था। इस बैग के अंदर, ढलाई दीवारों के संपर्क में आए बिना ठंडी और जम गई। जिस समय के दौरान हीटर में रखे गए प्रीफॉर्म को गलनांक तक गर्म किया गया था, वह पृथ्वी पर 30 सेकंड था। भारहीनता में, वर्कपीस और हीटर की दीवारों के बीच संपर्क खराब हो जाना चाहिए, इसलिए, नमूने का हीटिंग समय 2 मिनट तक बढ़ा दिया गया था।

प्रयोगों के पूरा होने के बाद पृथ्वी पर दिए गए नमूने में एक दीर्घवृत्ताकार आकार था, और इसकी सतह बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित तंतुओं से ढकी हुई थी (कॉस्मोनॉट वी। एम। झोलोबोव के अनुसार, नमूना हेजहोग जैसा दिखता था)। जैसा कि विश्लेषण से पता चला है, अंतरिक्ष में रीमेल्टिंग के कारण नमूने की आंतरिक संरचना भी बहुत बदल गई है: मात्रा पर मिश्र धातु घटकों का एक समान वितरण परेशान था, विभिन्न रासायनिक संरचना के साथ सुई जैसे क्रिस्टल का गठन, आदि। इनके संभावित कारण परिवर्तन, जाहिरा तौर पर, कंटेनर रहित नियंत्रण स्थितियों के तहत इसके इलाज के दौरान पिघल के थर्मल शासन की विशेषताएं हैं। प्रयोगशाला स्थितियों के तहत लकड़ी के मिश्र धातु बिलेट के प्रसंस्करण के लिए ऐसे थर्मल शासन का चयन करने का प्रयास जो कास्टिंग की समान संरचना को जन्म देगा, स्पष्ट रूप से सकारात्मक परिणाम नहीं देता है, क्योंकि पृथ्वी पर कंटेनर रहित नमूना प्रतिधारण को पुन: उत्पन्न करना असंभव है।

इस प्रकार, विभिन्न अंतरिक्ष यान पर किए गए प्रयोगों सहित, अंतरिक्ष उत्पादन की भौतिक नींव के क्षेत्र में आज तक किए गए अध्ययनों ने भारहीनता में भौतिक प्रक्रियाओं की विशेषताओं के बारे में सामान्य विचारों की शुद्धता की पुष्टि की है और प्रत्यक्ष प्रायोगिक साक्ष्य प्रदान किए हैं। अंतरिक्ष में बेहतर विशेषताओं वाली सामग्री प्राप्त करने की संभावना। साथ ही, प्रयोगों ने इन प्रक्रियाओं के मौजूदा मात्रात्मक सिद्धांतों की अपर्याप्तता को दिखाया और अंतरिक्ष में नई सामग्री के उत्पादन के लिए सैद्धांतिक नींव विकसित करने के उद्देश्य से विशेष अध्ययन की आवश्यकता का खुलासा किया।

अंतरिक्ष धातु विज्ञान

धातुकर्म धातुओं के उत्पादन और प्रक्रियाओं से संबंधित है जो धातु मिश्र धातुओं को उनकी संरचना और संरचना को बदलकर आवश्यक गुण प्रदान करते हैं। धातुकर्म में अवांछित अशुद्धियों से धातुओं की सफाई, धातुओं और मिश्र धातुओं का उत्पादन, धातुओं का ताप उपचार, ढलाई, उत्पादों की सतह पर कोटिंग आदि शामिल हैं। इनमें से अधिकांश प्रक्रियाओं में तरल या गैसीय अवस्थाओं में चरण संक्रमण शामिल हैं, जिसके लिए अंतिम सामग्री की संरचना और संरचना पर जन बलों का प्रभाव महत्वपूर्ण हो सकता है। इसलिए, धातुकर्म प्रक्रियाओं को अंतरिक्ष में स्थानांतरित करने से बेहतर विशेषताओं के साथ-साथ पृथ्वी पर प्राप्त नहीं की जा सकने वाली सामग्रियों के उत्पादन के लिए मौलिक संभावनाएं खुलती हैं।

अंतरिक्ष स्थितियों में धातुकर्म प्रक्रियाओं का उपयोग निम्नलिखित समस्याओं को हल करने के लिए किया जा सकता है।

1. मिश्र धातुओं की तैयारी जिसमें आर्किमिडीज बल (मिश्रित सामग्री प्राप्त करना, उच्च समरूपता और शुद्धता की मिश्र धातु, फोम धातु) के कारण कोई अलगाव नहीं है।

2. संवहन धाराओं (दोष मुक्त एकल क्रिस्टल, बेहतर यूटेक्टिक्स और चुंबकीय सामग्री) की अनुपस्थिति में मिश्र धातुओं की तैयारी।

3. गुरुत्वाकर्षण मुक्त कास्टिंग (फिल्मों, तार, जटिल आकार के कास्ट उत्पादों की तैयारी)।

4. धातुओं और मिश्र धातुओं का क्रूसिबल रहित गलनांक (धातुओं और मिश्र धातुओं का शुद्धिकरण, उनका एकसमान जमना)।

5. अंतरिक्ष वाहनों (वेल्डिंग, सोल्डरिंग, आदि) पर स्थायी जोड़ प्राप्त करने के तरीकों का विकास।

आइए हम धातुकर्म विधियों द्वारा अंतरिक्ष में सामग्री प्राप्त करने के उद्देश्य से अनुसंधान की स्थिति पर संक्षेप में विचार करें।

दोष मुक्त क्रिस्टल और मिश्र धातु।मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए, प्रारंभिक घटकों को तरल और गैसीय (वाष्प) दोनों चरणों में तैयार किया जा सकता है, इसके बाद क्रिस्टलीकरण किया जा सकता है। भारहीनता में, चरण पृथक्करण की अनुपस्थिति के कारण, किसी भी राज्य में घटकों के मनमाने संयोजन निर्दिष्ट किए जा सकते हैं। यह संभव है, विशेष रूप से, वाष्प चरण से ठोस में सीधे संक्रमण प्राप्त करने के लिए, पिघल को छोड़कर। वाष्पीकरण और संघनन द्वारा प्राप्त सामग्री में एक महीन संरचना होती है, जिसे आमतौर पर पिघलने और जमने की प्रक्रियाओं द्वारा प्राप्त करना मुश्किल होता है (अंतरिक्ष पिघलने को शुद्धिकरण विधि के रूप में माना जा सकता है)। इस मामले में, पिघल में निम्नलिखित प्रभाव संभव हैं: अधिक वाष्पशील घटक का वाष्पीकरण, रासायनिक यौगिकों का विनाश (ऑक्साइड, नाइट्राइड, आदि)।

मिश्र धातुओं के उत्पादन के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया जमना है। यह प्रक्रिया धातु की संरचना को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। जमने के दौरान, धातु संरचना में विभिन्न दोष हो सकते हैं: रासायनिक संरचना, सरंध्रता आदि के संदर्भ में मिश्र धातु की विषमता। पिघल में तापमान और एकाग्रता की बूंदों की उपस्थिति से संवहन हो सकता है। यदि तापमान में उतार-चढ़ाव की स्थिति में पिघल जम जाता है, तो क्रिस्टल की वृद्धि दर में स्थानीय उतार-चढ़ाव होता है, जिससे एक बैंडेड क्रिस्टल संरचना के रूप में ऐसा दोष हो सकता है। इस संरचनात्मक दोष को दूर करने के लिए संवहन को कम करने के उपायों की आवश्यकता है।

अंतरिक्ष की परिस्थितियों में, विभिन्न घनत्वों और विभिन्न गलनांक वाले घटकों से मिलकर सजातीय मिश्रण तैयार करने की संभावना खुलती है। पृथ्वी पर, आर्किमिडीज बल के कारण ऐसे मिश्रण स्थिर नहीं हो सकते। इस प्रकार के मिश्र धातुओं का एक विशेष वर्ग चुंबकीय सामग्री है, जिसमें नए सुपरकंडक्टर्स भी शामिल हैं।

पहले यह नोट किया गया था कि अंतरिक्ष स्थितियों में ज़ोन पिघलने की विधि के फायदों में से एक यह है कि पृथ्वी की तुलना में बड़े आकार के एकल क्रिस्टल प्राप्त करना संभव है। गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति भी निर्देशित क्रिस्टलीकरण की प्रक्रियाओं को एक नए तरीके से व्यवस्थित करना संभव बनाती है। इस तरह, बढ़ी हुई ताकत के साथ बड़ी लंबाई ("मूंछ", या "मूंछ") की मूंछें प्राप्त की जा सकती हैं।

आइए उन प्रयोगों पर विचार करें जिनमें अंतरिक्ष धातु विज्ञान की व्यावहारिक संभावनाओं की जांच की गई थी। तो, स्काईलैब स्टेशन पर एक प्रयोग में, मिश्र धातु उन घटकों से प्राप्त की गई थी जो स्थलीय परिस्थितियों में खराब मिश्रित होते हैं। गोल्ड-जर्मेनियम, लेड-जिंक-एंटीमोनी, लेड-टिन-इंडियम मिश्र धातुओं के तीन ampoules ब्लैंक में रखे गए थे। अंतरिक्ष की परिस्थितियों में, नमूनों को कई घंटों तक पिघलाया गया, गलनांक से ऊपर के तापमान पर रखा गया, और फिर ठंडा किया गया। पृथ्वी पर दिए गए नमूनों में अद्वितीय गुण हैं: सामग्री की एकरूपता पृथ्वी पर प्राप्त नियंत्रण नमूनों की तुलना में अधिक थी, और जर्मेनियम के साथ सोने का मिश्र धातु लगभग 1.5 K के तापमान पर अतिचालक निकला। अनुरूप मिश्रण पृथ्वी पर पिघलने से प्राप्त इस संपत्ति के पास नहीं है, जाहिरा तौर पर एकरूपता की कमी के कारण।

सोवियत-अमेरिकी एएसटीपी कार्यक्रम के ढांचे के भीतर, ऐसा प्रयोग किया गया था, जिसका उद्देश्य बेहतर विशेषताओं के साथ चुंबकीय सामग्री प्राप्त करने की संभावना का अध्ययन करना था। शोध के लिए मैंगनीज-बिस्मथ और कॉपर-कोबाल्ट-सेरियम की मिश्र धातुओं को चुना गया। 1075 डिग्री सेल्सियस का अधिकतम तापमान विद्युत भट्टी के कार्य क्षेत्र में 0.75 घंटे के लिए बनाए रखा गया था, और फिर भट्ठी को 10.5 घंटे के लिए ठंडा किया गया था। स्टेशन के अंदर उनके आंदोलनों के दौरान कंपन के अवांछनीय प्रभाव को कम करने के लिए अंतरिक्ष यात्रियों की नींद की अवधि के दौरान ठोसकरण हुआ। इस प्रयोग का सबसे महत्वपूर्ण परिणाम यह है कि पहले प्रकार के नमूने, जो अंतरिक्ष यान पर जम गए हैं, में एक जबरदस्त बल है जो पृथ्वी पर प्राप्त नियंत्रण नमूनों की तुलना में 60% अधिक है।

समग्र सामग्री।मिश्रित सामग्री, या कंपोजिट, कृत्रिम रूप से निर्मित सामग्री होती है जिसमें एक मुख्य बांधने की मशीन और एक टिकाऊ प्रबलिंग भराव होता है। उदाहरणों में फिलामेंट्स (मजबूत सामग्री) के रूप में तैयार स्टील के साथ एल्यूमीनियम (बंधन सामग्री) का संयोजन शामिल है। इसमें फोम धातुएं, यानी धातुएं भी शामिल हैं, जिनकी मात्रा में बड़ी संख्या में समान रूप से वितरित गैस बुलबुले होते हैं। उन्हें बनाने वाले घटकों की तुलना में, मिश्रित सामग्रियों में नए गुण होते हैं - कम विशिष्ट गुरुत्व के साथ बढ़ी हुई ताकत। स्थलीय परिस्थितियों में एक तरल अवस्था में एक आधार के साथ कंपोजिट प्राप्त करने का प्रयास भौतिक प्रदूषण की ओर जाता है। अंतरिक्ष स्थितियों में कंपोजिट की तैयारी प्रबलिंग फिलर का अधिक समान वितरण प्रदान कर सकती है।

स्काईलैब स्टेशन पर एक प्रयोग भी स्थापित किया गया था, जिसका उद्देश्य सिलिकॉन कार्बाइड "मूंछ" (विशिष्ट गुरुत्व 3.1) के साथ प्रबलित मिश्रित सामग्री प्राप्त करना था। चांदी (विशिष्ट गुरुत्व 9.4) को मुख्य (मैट्रिक्स) सामग्री के रूप में चुना गया था। "मूंछ" के साथ प्रबलित धातु आधार के साथ मिश्रित सामग्री उनकी उच्च शक्ति के कारण व्यावहारिक रुचि के हैं। उनके उत्पादन की तकनीक मिश्रण, दबाने और सिंटरिंग की क्रमिक प्रक्रियाओं पर आधारित है।

एक अंतरिक्ष प्रयोग करते समय, चांदी के पाउडर के कण आकार ~ 0.5 मिमी थे, सिलिकॉन कार्बाइड व्हिस्कर्स का व्यास ~ 0.1 माइक्रोन था, और औसत लंबाई ~ 10 माइक्रोन थी। नमूना रखने वाली क्वार्ट्ज ट्यूब में पिघलने के बाद नमूने को संपीड़ित करने के लिए वसंत के साथ ग्रेफाइट-क्वार्ट्ज पिस्टन था ताकि पिघलने से आवाजें निकल सकें। अंतरिक्ष-वितरित मिश्रित सामग्रियों के एक अध्ययन से पता चला है कि, नियंत्रण नमूनों की तुलना में, उनके पास एक समान संरचना और उच्च कठोरता है। पृथ्वी पर प्राप्त सामग्री के मामले में, संरचनात्मक स्तरीकरण स्पष्ट रूप से दिखाई देता है, और "मूंछें" ऊपर तैरती हैं।

यूटेक्टिक्स।एक यूक्टेक्टिक ठोस पदार्थों का एक पतला मिश्रण होता है जो किसी भी घटक या इन घटकों के किसी अन्य मिश्रण के पिघलने बिंदु से नीचे के तापमान पर एक साथ क्रिस्टलीकृत होता है। वह तापमान जिस पर इस तरह का पिघल क्रिस्टलीकृत होता है, यूटेक्टिक तापमान कहलाता है। इस प्रकार के मिश्र अक्सर ऐसे घटकों से बनते हैं जो एक दूसरे से बहुत भिन्न होते हैं (उदाहरण के लिए, लकड़ी के यूटेक्टिक मिश्र धातु में बिस्मथ, सीसा, टिन, कैडमियम शामिल हैं)। यूटेक्टिक सामग्री का व्यापक रूप से विज्ञान और प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है: उनका उपयोग गैस टरबाइन ब्लेड के निर्माण के लिए किया जाता है, सुपरकंडक्टिंग और विशेष ऑप्टिकल सामग्री के रूप में।

यूटेक्टिक्स की तैयारी के लिए, आमतौर पर दिशात्मक ठोसकरण की विधि का उपयोग किया जाता है, अर्थात, एक दिशा में जमना। अंतरिक्ष स्थितियों में इस पद्धति का अनुप्रयोग निस्संदेह रुचि का है, क्योंकि संवहन की अनुपस्थिति के कारण, सामग्री की एकरूपता में सुधार किया जा सकता है, और दीवारों के साथ पिघल के संपर्क को समाप्त करके, ऑक्साइड मुक्त प्राप्त करना संभव है। ऐसी सामग्री जिसमें उपयोगी ऑप्टिकल गुण होंगे।

विभिन्न प्रकार के यूटेक्टिक्स दो-चरण प्रणालियां हैं जैसे "मूंछ"। ये एक बहुत ही उत्तम संरचना के साथ एकल एकल क्रिस्टल हैं, जिनमें से ताकत, विदेशी समावेशन की अनुपस्थिति के कारण, सैद्धांतिक रूप से संभव है। भारहीनता में, ऐसी सामग्रियों को मिश्रित कास्टिंग विधियों द्वारा तरल धातु में उगाया और पेश किया जा सकता है। एक अन्य प्रकार की यूटेक्टिक्स पतली एपिटैक्सियल फिल्में हैं। ऐसी फिल्मों का व्यापक रूप से एक ठोस आधार पर सामग्री जमा करके ट्रांजिस्टर के निर्माण में उपयोग किया जाता है - एक तरल या वाष्प चरण से एक सब्सट्रेट। एक तरल या गैस में संवहन की अभिव्यक्ति से एपिटैक्सियल फिल्मों की जाली का विरूपण होता है, जिससे अवांछित समावेशन और उनमें अन्य संरचनात्मक दोष दिखाई देते हैं।

गलनक्रांतिक मिश्र धातुओं का अध्ययन करने के लिए अंतरिक्ष परिस्थितियों में कई प्रयोग किए गए। उदाहरण के लिए, स्काईलैब स्टेशन पर एक प्रयोग में, दिशात्मक ठोसकरण के दौरान तांबे-एल्यूमीनियम मिश्र धातु की संरचना पर भारहीनता के प्रभाव की जांच की गई। अंतरिक्ष से भेजे गए नमूनों में, दोषों की संख्या में 12-20% की कमी आई है। स्काईलैब स्टेशन पर एक अन्य प्रयोग और सोयुज और अपोलो अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ान के दौरान एमए 131 में, दो-चरण हैलाइड यूटेक्टिक्स (पहले मामले में NaCl-NaF और दूसरे में NaCl-LiF) के उत्पादन का अध्ययन किया गया था। इस तरह के एक गलनक्रांतिक के जमने के दौरान, चरणों में से एक (NaF या LiF) मैट्रिक्स सामग्री के रूप में दूसरे चरण में एम्बेडेड फिलामेंट्स बना सकता है।

इस तरह के यूटेक्टिक्स का उपयोग स्पेक्ट्रम के अवरक्त क्षेत्र के लिए ऑप्टिकल फाइबर के रूप में किया जा सकता है। पृथ्वी पर उत्पादित फिलामेंटस यूटेक्टिक्स में बड़ी संख्या में दोष होते हैं, जिनकी घटना तरल में दोलन संवहन आंदोलनों से जुड़ी होती है। अंतरिक्ष में प्राप्त हलाइड यूटेक्टिक्स की संरचना अधिक परिपूर्ण निकली, जिससे उनकी तकनीकी विशेषताओं में सुधार हुआ। इस प्रकार, पहले प्रकार के नमूने के लिए प्रकाश संचरण गुणांक 40 गुना और दूसरे प्रकार के - पृथ्वी पर उगाए गए समान नमूनों की तुलना में 2 गुना बढ़ गया।

स्थायी कनेक्शन प्राप्त करने के लिए प्रौद्योगिकी।जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, इस क्षेत्र में दुनिया का पहला काम सोवियत संघ में 1969 में सोयुज -6 अंतरिक्ष यान पर किया गया था। सोवियत अंतरिक्ष स्टेशन Salyut-5 पर, अंतरिक्ष यात्री बी.वी. वोलिनोव और वी.एम. झोलोबोव ने इस दिशा में अनुसंधान जारी रखा, रिएक्शन डिवाइस का उपयोग करके टांका लगाने वाली धातुओं पर सफलतापूर्वक प्रयोग किए। "रिएक्शन" डिवाइस (चित्र 6 देखें) और इसमें रखा गया एक्सोकंटेनर डिजाइन द्वारा हर्मेटिक नहीं था, और इसलिए, बाहरी अंतरिक्ष में टांका लगाने की स्थिति का अनुकरण करने के लिए, आस्तीन और ट्यूब के बीच सील क्षेत्र से हवा को पहले से खाली कर दिया गया था ( चित्र 9 देखें)। ट्यूब और कपलिंग स्टेनलेस स्टील से बने थे, और उनके बीच केशिका अंतराल बनाने के लिए, ट्यूब की सतह पर 0.25 मिमी की गहराई के साथ घुंघरू बनाया गया था। उच्च तापमान मैंगनीज-निकल सोल्डर (सोल्डरिंग तापमान 1200-1220 डिग्री सेल्सियस) को सोल्डर के रूप में चुना गया था, जो उच्च यांत्रिक गुणों और अच्छे संक्षारण प्रतिरोध की विशेषता है।

ग्राउंड-आधारित मेटलोग्राफिक अध्ययन और वेल्ड के परीक्षण (वैक्यूम घनत्व के लिए, 500 एटीएम तक के आंतरिक दबाव के साथ एक तन्यता परीक्षक में यांत्रिक शक्ति के लिए) से पता चला है कि अंतरिक्ष में प्राप्त सोल्डर जोड़ स्थलीय परिस्थितियों में प्राप्त गुणवत्ता में कम नहीं हैं। , और कई संकेतकों में उनसे आगे निकल जाते हैं। विशेष रूप से, सोल्डर के साथ अंतराल का एक समान भरना मनाया जाता है, और धातु माइक्रोस्ट्रक्चर अधिक समान होता है (चित्र 10 देखें)।

वेल्डिंग और सोल्डरिंग के विभिन्न तरीकों के बोर्ड अंतरिक्ष यान पर परीक्षणों के परिणाम इस बात की पुष्टि करते हैं कि स्थायी जोड़ों को प्राप्त करने के इन तरीकों को होनहार अंतरिक्ष वस्तुओं पर बढ़ते और असेंबली कार्य करते समय व्यापक आवेदन मिलेगा।

अर्धचालक सामग्री

अर्धचालक - पदार्थ जिनमें इलेक्ट्रॉनिक चालकता होती है, और विद्युत चालकता के मामले में अच्छे कंडक्टर (धातु) और इन्सुलेटर (डाइलेक्ट्रिक्स) के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। विशिष्ट अर्धचालक हैं, उदाहरण के लिए, जर्मेनियम और सिलिकॉन। अर्धचालकों की विद्युत चालकता तापमान पर अत्यधिक निर्भर है। प्रकाश की क्रिया के तहत, कुछ अर्धचालकों की विद्युत चालकता बढ़ जाती है; ऐसी सामग्री को कभी-कभी फोटोकॉन्डक्टर के रूप में संदर्भित किया जाता है। अर्धचालकों के गुण भी उनके क्रिस्टल जाली की पूर्णता और अशुद्धियों की उपस्थिति के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। कुछ मामलों में, सबसे छोटी सांद्रता (उदाहरण के लिए, 10 -6 या 10 -7) में अशुद्धता की उपस्थिति निर्णायक कारक है जो अर्धचालक के विद्युत गुणों को निर्धारित करता है। अर्धचालक पदार्थों के इन अद्वितीय गुणों ने विज्ञान और प्रौद्योगिकी के लगभग सभी क्षेत्रों में उनके व्यापक उपयोग को सुनिश्चित किया।

अंतरिक्ष में अर्धचालक सामग्री का निर्माण कई कारणों से महत्वपूर्ण लाभ प्रदान कर सकता है। सबसे पहले, इन सामग्रियों के गुण दृढ़ता से उनकी तैयारी की तकनीक पर निर्भर करते हैं, और कई अवांछनीय प्रभाव भार बल (पिघल में संवहन, विभिन्न घनत्वों के घटकों को अलग करना, आदि) के प्रकट होने के कारण होते हैं। दूसरा, अंतरिक्ष स्थितियों के तहत, अर्धचालक में डोपेंट वितरण की एकरूपता में काफी सुधार किया जा सकता है।

आइए हम अंतरिक्ष में अर्धचालक पदार्थों के निर्माण के संकेतित लाभों को साकार करने के उद्देश्य से विशिष्ट तकनीकी प्रयोगों पर विचार करें।

पिघलने से एकल क्रिस्टल का विकास।पिघलने से उनके विकास के दौरान अर्धचालक एकल क्रिस्टल में दोष पिघल में विभिन्न प्रकार के संवहन प्रवाह की उपस्थिति के साथ-साथ इसमें अवांछनीय अशुद्धियों के प्रवेश के कारण उत्पन्न होते हैं। पिघल से एक क्रिस्टल विकसित करने के लिए, तापमान अंतर आवश्यक है, और इस मामले में, पृथ्वी पर अक्सर थर्मल संवहन होता है। संवहन धाराएं तरल में स्थानीय तापमान में उतार-चढ़ाव की उपस्थिति की ओर ले जाती हैं, और इस तथ्य के कारण कि पिघल में अशुद्धता की घुलनशीलता तापमान पर निर्भर करती है, बढ़ते क्रिस्टल में अशुद्धता के अमानवीय वितरण के लिए। संवहन के कारण होने वाली इस घटना को बैंडिंग या माइक्रोसेग्रेगेशन कहा जाता है। बैंडिंग अर्धचालक एकल क्रिस्टल की संरचना में दोषों में से एक है। अंतरिक्ष में संवहन की भूमिका को कम करने की संभावना के कारण, यह उम्मीद की जाती है कि एक अंतरिक्ष यान पर उगाए गए एकल क्रिस्टल में एक समान संरचना होगी।

पृथक्करण की घटना पर संवहन धाराओं के प्रभाव का आकलन करने के लिए, अशुद्धियों के साथ डोप किए गए जर्मेनियम के एकल क्रिस्टल के उदाहरण का उपयोग करते हुए, ऐसा प्रयोग स्काईलैब स्टेशन पर किया गया था। ampoules में रखे गए क्रिस्टल को एक इलेक्ट्रिक हीटिंग भट्टी में रखा गया था, जहाँ वे पहले आंशिक रूप से पिघले थे, और फिर, लगभग स्थिर तापमान अंतर की स्थितियों में, वे ठंडा और क्रिस्टलीकृत हो गए। गैलियम, सुरमा और बोरॉन को विभिन्न ampoules में डोपेंट के रूप में इस्तेमाल किया गया था। पृथ्वी पर उसी विधि द्वारा प्राप्त नियंत्रण नमूनों की तुलना से पता चला है कि अंतरिक्ष से वितरित जर्मेनियम क्रिस्टल में अशुद्धियों का पृथक्करण कई गुना कम निकला। गैलियम के साथ डोप किए गए जर्मेनियम के मामले में, नमूने की लंबाई के साथ सामग्री की प्रतिरोधकता की सापेक्ष एकरूपता की भी जांच की गई। स्थलीय नमूनों के लिए, यह था ? ?/? ? 6.4 10 -2, और अंतरिक्ष के लिए - 0.8 10 -2।

दिसंबर 1976 में सोवियत उच्च ऊंचाई वाले रॉकेट के प्रक्षेपण के दौरान गैलियम-डॉप्ड जर्मेनियम के क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया का भी अध्ययन किया गया था। इस प्रयोग में, नमूनों को गर्म करने के लिए एक एक्ज़ोथिर्मिक ऊष्मा स्रोत का उपयोग किया गया था। पृथ्वी पर दिए गए ampoules के एक अध्ययन से पता चला है कि पिघलने वाले मोर्चे का आकार काफी सपाट था। इस परिणाम ने इस प्रकार c के उपकरणों का उपयोग करने के वादे की पुष्टि की। अर्धचालक सामग्री प्राप्त करने के लिए प्रयोग।

स्काईलैब स्टेशन पर अन्य प्रयोगों में, इंडियम एंटीमोनाइड के एकल क्रिस्टल प्राप्त किए गए थे। उनमें से पहले में, एक ग्रेफाइट कैप्सूल के अंदर एक इंडियम एंटीमोनाइड रॉड इस तरह से स्थापित किया गया था कि इसका मुक्त अंत एक खोखले गोलार्ध में था। प्रयोग का उद्देश्य गोलाकार क्रिस्टल प्राप्त करने का प्रयास है। हालांकि, इस तथ्य के कारण कि पिघल आंशिक रूप से गुहा की ग्रेफाइट दीवार का पालन करता है, प्राप्त क्रिस्टल का आकार गोलाकार नहीं, बल्कि ड्रॉप-आकार का निकला। हालांकि, क्रिस्टल संरचना अधिक परिपूर्ण हो गई: विस्थापन घनत्व 5-10 के कारक से कम हो गया, और अशुद्धता (सेलेनियम) पृथ्वी पर प्राप्त नियंत्रण नमूनों की तुलना में अधिक समान रूप से वितरित की गई।

एक अन्य प्रयोग में इंडियम एंटीमोनाइड के नमूनों का रीमेल्टिंग और बाद में जमना शामिल था, जो तीन सीलबंद ampoules में हैं: एक में - शुद्ध इंडियम एंटीमोनाइड, दूसरे में - टेल्यूरियम के साथ मिश्र धातु, तीसरे में - टिन के साथ मिश्रित। प्राप्त क्रिस्टल के अध्ययन ने भी उनकी उच्च समरूपता को दिखाया।

कई प्रयोगों में, विशिष्ट गुरुत्व में बहुत भिन्न घटकों से युक्त मेल्ट से अर्धचालक सामग्री प्राप्त करने की संभावना का अध्ययन किया गया था। उदाहरण के लिए, सोयुज और अपोलो अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ान के दौरान किए गए एक प्रयोग में, अर्धचालक पदार्थों के दिशात्मक ठोसकरण पर भारहीनता के प्रभाव की जांच की गई। सीसा-जस्ता और सुरमा-एल्यूमीनियम के जोड़े का उपयोग किया गया था। एंटीमनी-एल्यूमीनियम मिश्र धातु के अंतरिक्ष नमूने पृथ्वी पर मौजूद लोगों की तुलना में अधिक सजातीय निकले। सीसा-जस्ता मिश्र धातु के मामले में, पूर्ण समरूपता प्राप्त नहीं की जा सकी।

समाधान से बढ़ते एकल क्रिस्टल।यदि एक बीज क्रिस्टल को वांछित पदार्थ के सुपरसैचुरेटेड घोल में डाला जाता है, तो क्रिस्टल उस पर स्थिर तापमान पर बढ़ेगा। इस विधि का उपयोग क्रिस्टल को विकसित करने के लिए किया जाता है जो ध्वनि तरंगों के डिटेक्टरों के रूप में, प्रकाशिकी आदि में उपयोग किया जाता है। एक बढ़ता हुआ क्रिस्टल विकास की स्थिति में किसी भी बदलाव के प्रति संवेदनशील होता है: तापमान और एकाग्रता में उतार-चढ़ाव, संवहन धाराओं की उपस्थिति, विदेशी अशुद्धियों की उपस्थिति, आदि। उत्तेजना की स्थिति को एक समाधान में संवहन धाराओं को बदलना, भारहीनता में अशुद्धियों का एक अलग व्यवहार बोर्ड अंतरिक्ष यान पर क्रिस्टल वृद्धि की विशेषताओं को प्रभावित करेगा।

उनके सुपरसैचुरेटेड जलीय घोल से बढ़ते पोटेशियम फिटकरी क्रिस्टल की विशेषताओं के एक प्रायोगिक अध्ययन के परिणाम, जो सैल्यूट -5 स्टेशन पर किए गए थे, पिछले अध्याय में प्रस्तुत किए गए हैं।

वाष्प चरण से बढ़ते क्रिस्टल।अर्धचालक पदार्थों की एपिटैक्सियल फिल्मों को प्राप्त करने के लिए वाष्प चरण विधि द्वारा क्रिस्टल की वृद्धि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। वाष्प चरण से बढ़ते क्रिस्टल के लिए एक उपकरण का एक योजनाबद्ध आरेख अंजीर में दिखाया गया था। 5. सामान्य परिस्थितियों में, विधि संवहन के उत्तेजना के प्रति संवेदनशील होती है, जिससे क्रिस्टल जाली में दोषों की उपस्थिति होती है। इसके अलावा, पॉलीक्रिस्टलीकरण की प्रवृत्ति है, पृथ्वी पर इस पद्धति से बड़े क्रिस्टल प्राप्त करना मुश्किल है। अंतरिक्ष की स्थिति में, कोई संवहन की भूमिका को सीमित करने और प्राप्त सामग्री की गुणवत्ता में सुधार करने के साथ-साथ वृद्धि पर भरोसा कर सकता है एकल क्रिस्टल का आकार।

स्काईलैब प्रयोग में अपेक्षित प्रभावों की भी जांच की गई। वाष्प चरण क्रिस्टल विकास तकनीक को जर्मेनियम सेलेनाइड और जर्मेनियम टेलुराइड पर लागू किया गया था। क्रिस्टल प्राप्त किए गए, जिनकी गुणवत्ता पृथ्वी पर तैयार किए गए नियंत्रण नमूनों की तुलना में अधिक थी। 4 x 17 मिमी के आकार और लगभग 0.1 मिमी की मोटाई के साथ जर्मेनियम सेलेनाइड के फ्लैट एकल क्रिस्टल प्राप्त करना संभव था। पृथ्वी पर, अपूर्ण संरचना वाले केवल छोटे क्रिस्टल प्राप्त किए गए हैं।

इन परिणामों को ध्यान में रखते हुए, सोयुज और अपोलो अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ान के दौरान, ऐसा प्रयोग किया गया था। यहां, वाष्प चरण से बढ़ते क्रिस्टल की तकनीक को अधिक जटिल प्रणालियों पर लागू किया गया था: जर्मेनियम-सेलेनियम-टेल्यूरियम और जर्मेनियम-सल्फर-सेलेनियम। अंतरिक्ष परिस्थितियों में प्राप्त नमूने भी अधिक परिपूर्ण निकले, और उनकी संरचना अधिक सजातीय थी।

ऑप्टिकल ग्लास और चीनी मिट्टी की चीज़ें

कांच उत्पादन तकनीक पर भारहीनता के करीब की स्थितियों का प्रभाव अलग हो सकता है। सबसे पहले, कंटेनर रहित पिघलने को भारहीनता में किया जा सकता है, इस प्रकार क्रूसिबल की दीवारों से सामग्री में हानिकारक अशुद्धियों के प्रवेश को नाटकीय रूप से कम किया जा सकता है जिसमें कांच पिघलाया जाता है। दूसरे, तरल मिश्रण की स्थिरता सुनिश्चित करना संभव है, जिसके घटक घनत्व में बहुत भिन्न होते हैं। तीसरा, मुक्त संवहन की अनुपस्थिति यादृच्छिक क्रिस्टलीकरण केंद्रों की उपस्थिति की संभावना को कम करती है और एकरूपता में सुधार करती है। चौथा, केशिका बलों की प्रमुख भूमिका का उपयोग तरल को जमने से पहले आवश्यक आकार (फाइबर, फिल्म, आदि) को पिघलाने के लिए किया जा सकता है। इन कारकों के उपयोग से अंतरिक्ष उत्पादन की प्रक्रिया में (बेहतर या गुणात्मक रूप से नए प्रकार के चश्मे, साथ ही कांच के उत्पादों को प्राप्त करना) पर भरोसा करना संभव हो जाता है।

अंजीर पर। 12 दिखाता है कि पिघला हुआ ग्लास बनाने वाले द्रव्यमान का आयतन तापमान के साथ कैसे बदलता है। जब, पिघल के ठंडा होने पर, जमने का तापमान पहुँच जाता है टी एम, आगे की प्रक्रिया दो तरह से विकसित हो सकती है। यदि मेल्ट में नाभिक मौजूद हैं (क्रूसिबल की दीवारों से आने वाली अशुद्धियाँ, रासायनिक संरचना में स्थानीय विषमताएँ, आदि), तो मात्रा में क्रिस्टलीकरण शुरू हो सकता है और निचले वक्र के अनुसार मात्रा घट जाएगी। यदि, दूसरी ओर, क्रिस्टलीकरण नाभिक के गठन को दबाया जा सकता है, और शीतलन दर को पर्याप्त रूप से बड़ा बनाया जा सकता है, तो सबसे पहले एक सुपरकूल्ड तरल की स्थिति दिखाई देगी, जो कांच के संक्रमण तापमान तक पहुंचने पर, टी जीकांच में गुजरता है (चित्र 12 में ऊपरी वक्र)। अंतरिक्ष में, कांच के क्रूसिबल रहित पिघलने की प्रक्रिया संभव है, और संवहन की अनुपस्थिति के कारण पिघल की समरूपता अधिक होगी। ये लाभ बोर्ड अंतरिक्ष यान पर बेहतर और नए प्रकार के ऑप्टिकल ग्लास प्राप्त करने की संभावना को खोलते हैं।

चावल। 12. कांच के पिघलने के दौरान तापमान के साथ तरल के आयतन में परिवर्तन (टी एम - क्रिस्टलीकरण तापमान;टी जी - कांच पारगमन तापमान। 1 - पिघल; 2 - सुपरकूल्ड तरल; 3 - कांच; 4 - क्रिस्टल)

उसी समय, अंतरिक्ष की स्थितियों में कांच के उत्पादन के सफल विकास के लिए, जाहिरा तौर पर, कई तकनीकी कठिनाइयों को दूर करना होगा: उछाल के अभाव में कांच के द्रव्यमान से अवांछनीय गैस बुलबुले को हटाना, बिना दी गई शीतलन दर सुनिश्चित करना प्राकृतिक संवहन, शीतलन के तापमान शासन का नियंत्रण और कांच के द्रव्यमान के कंटेनर रहित नियंत्रण की शर्तों के तहत यादृच्छिक त्वरण का अनुमेय स्तर।

अंतरिक्ष परिस्थितियों में कांच के उत्पादन की ख़ासियत के बारे में जो कुछ कहा गया है वह सिरेमिक के उत्पादन पर भी लागू होता है।

आइए हम कांच और मिट्टी के पात्र के अंतरिक्ष उत्पादन के कुछ आशाजनक क्षेत्रों पर संक्षेप में विचार करें। इन अध्ययनों का उद्देश्य रासायनिक रूप से सक्रिय मीडिया के लिए प्रतिरोधी ठोस-अवस्था वाले लेजर के निर्माण के लिए उच्च गलनांक, अवशोषित और प्रतिबिंबित गर्मी के साथ बेहतर ऑप्टिकल विशेषताओं वाले चश्मे प्राप्त करने की संभावना का पता लगाना है और लंबे समय तक उनके गुणों को बनाए रखना है। समय की अवधि, एकीकृत सर्किट के लिए "मेमोरी" के साथ सेमीकंडक्टर ग्लास।

इन चश्मों का अंतरिक्ष उत्पादन कई लाभ प्रदान कर सकता है। उदाहरण के लिए, अर्धचालक चश्मे का अवरक्त क्षेत्र में उच्च अपवर्तनांक होता है। उन्हें पृथ्वी पर पिघलाते समय पर्याप्त ऑप्टिकल एकरूपता सुनिश्चित करना मुश्किल होता है। एक अन्य उदाहरण उच्च-सांद्रता अशुद्धियों (नियोडिमियम, येटरबियम, आदि) युक्त ठोस-अवस्था वाले लेज़रों के लिए चश्मे का उत्पादन है। अंतरिक्ष में, अशुद्धियों के वितरण की एकरूपता को बढ़ाना और साथ ही कंटेनर की दीवारों से हानिकारक दूषित पदार्थों के प्रवाह को कम करना संभव है।

आर्किमिडीज बल की अनुपस्थिति और भारहीनता के करीब की परिस्थितियों में केशिका बलों की प्रमुख भूमिका के कारण, कांच के उत्पादों का उत्पादन संभव है जिसमें असमान कच्चे माल और उच्च सतह पूर्णता के साथ कंटेनर रहित विधि का उपयोग करना संभव है। एक उदाहरण के रूप में, ठोस फिल्टर पर विचार करें, जो एक पारदर्शी सामग्री के अंदर छोटे पारदर्शी कणों का निलंबन है, इस तरह से चुना गया है कि इन कणों और सामग्री के अपवर्तक सूचकांक केवल एक तरंग दैर्ध्य के लिए मेल खाते हैं। नतीजतन, केवल इस तरंग दैर्ध्य का प्रकाश विकिरण बिना नुकसान के फिल्टर से गुजरेगा, और अन्य सभी तरंग दैर्ध्य के लिए कणों के बीच कई प्रतिबिंबों के कारण प्रकाश का मजबूत प्रकीर्णन और अवशोषण होगा। भारहीनता में, आधार सामग्री में कण वितरण की उच्च एकरूपता प्राप्त करना संभव है।

अंतरिक्ष की परिस्थितियों में कंटेनर रहित कांच के उत्पादन से कुछ सबसे सामान्य दोषों की सापेक्ष संख्या में कमी आ सकती है। इन दोषों में शामिल हैं:

1) क्रिस्टल, यानी, समावेशन जो जमने के दौरान कांच से ही बाहर खड़े होते हैं;

2) विदेशी समावेशन (कंटेनर रहित विट्रिफिकेशन उनकी एकाग्रता को काफी कम करने में सक्षम है);

3) धारियाँ, यानी एक गिलास की दूसरे में परतें, जिसमें एक अलग रासायनिक संरचना होती है (स्ट्राइप्स का स्रोत भी काफी हद तक क्रूसिबल की दीवारों से दूषित पदार्थों का प्रवाह होता है);

4) बुलबुले, यानी गैस समावेशन, भारहीनता के करीब की स्थितियों में उन्हें खत्म करने के लिए, तरल कांच के द्रव्यमान को विशेष प्रसंस्करण (रोटेशन, कंपन, आदि) के अधीन करना पड़ सकता है।

अंतरिक्ष में ऑप्टिकल फाइबर के उत्पादन के मामले में भी सामग्री में महत्वपूर्ण सुधार की उम्मीद की जा सकती है। इस तरह की एक लाइट गाइड आमतौर पर एक उच्च अपवर्तक ग्लास रॉड होती है जो कम अपवर्तक ग्लास क्लैडिंग से घिरी होती है। इन गुणांकों के बीच एक बड़ा अंतर प्रकाश गाइड के माध्यम से कम अवशोषण और उच्च संप्रेषण सुनिश्चित करता है।

एक प्रकाश गाइड की गुणवत्ता रॉड और खोल के व्यास के साथ-साथ उनके अपवर्तक सूचकांकों के बीच संबंधों की सटीकता पर निर्भर करती है। यदि छड़ और खोल के बीच के अंतरापृष्ठ पर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य (व्यास में अंतर, कांच की संरचना में दोष, अपवर्तक सूचकांकों की असमानता, आदि) से कम कोई विषमता नहीं है, तो प्रकाश ऊर्जा आंशिक रूप से बिखर जाएगी और उन पर अवशोषित। ग्लास संदूषण (भारी आयनों, जल वाष्प, आदि के साथ) भी अवशोषण मूल्य को दृढ़ता से प्रभावित करता है। अंतरिक्ष की स्थितियों के तहत, कंटेनर रहित पिघलने के दौरान अवांछित अशुद्धियों को हटाकर, व्यास को बराबर करने के कारण फाइबर लाइट गाइड के उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकी में सुधार करना संभव है। पिघल में सतह तनाव बलों की प्रमुख भूमिका।

होनहार सिरेमिक सामग्री के एक उदाहरण के रूप में, जिसका अंतरिक्ष में उत्पादन लाभदायक हो सकता है, हम यूटेक्टिक्स प्रस्तुत करते हैं जो एक दिशा में जम जाते हैं। इस पद्धति से, धातु के धागे को सिरेमिक बेस में एम्बेड किया जा सकता है।

एक अन्य प्रकार की सिरेमिक सामग्री के अंतरिक्ष में उत्पादन के प्रस्ताव भी हैं - समग्र माइक्रोकिरकिट। ये सिरेमिक एक कांच के द्रव्यमान से बने होते हैं जिसमें निलंबित कण होते हैं जो सामग्री की इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं को निर्धारित करते हैं। भारहीन परिस्थितियों में, उनकी एकरूपता में वृद्धि पर भरोसा किया जा सकता है।

कांच प्राप्त करने की तकनीक की जटिलता के कारण, इस दिशा में अंतरिक्ष यान पर प्रायोगिक अनुसंधान अंतरिक्ष उत्पादन के अन्य क्षेत्रों में काम से बहुत पीछे रह गया है। मार्च और दिसंबर 1976 में, जब यूएसएसआर में उच्च ऊंचाई वाले रॉकेट लॉन्च किए गए थे, पहली बार कांच पिघलने के प्रयोग किए गए थे। एक्ज़ोथिर्मिक ऊर्जा स्रोतों का उपयोग करते हुए, पिघलने और कांच के गठन की प्रक्रियाओं का अध्ययन भारहीनता के करीब की स्थितियों में किया गया था, जिसमें एक भराव (एल्यूमीनियम के साथ ग्लास) के साथ-साथ विशेष रूप से मजबूत फॉस्फेट ग्लास के उदाहरण का उपयोग किया गया था। अंतरिक्ष से वितरित फॉस्फेट ग्लास के एक नमूने में आंशिक रूप से गैस समावेशन वाले क्षेत्र होते हैं, और आंशिक रूप से - सजातीय सामग्री के एक क्षेत्र से। प्राप्त एल्यूमीनियम-ग्लास मिश्र धातु में अर्धचालक गुण होते हैं।

बायोमेडिकल उत्पाद

जैव चिकित्सा उत्पादों (टीके, एंजाइम, हार्मोन, आदि) के उत्पादन से जुड़े महत्वपूर्ण कार्यों में से एक उनकी शुद्धि है। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि उपयोग किए जाने वाले टीकों की शुद्धता में वृद्धि से उपयोग किए जाने पर हानिकारक दुष्प्रभावों की संभावना कम हो जाती है, और यह बदले में, आपको खुराक बढ़ाने और चिकित्सीय दवा की प्रभावशीलता को बढ़ाने की अनुमति देता है।

सेलुलर जैविक सामग्री के शुद्धिकरण और पृथक्करण के लिए सबसे आम तरीकों में से एक वैद्युतकणसंचलन के उपयोग पर आधारित है। यह घटना छितरी हुई प्रणालियों में देखी जाती है, अर्थात्, ऐसी प्रणालियाँ जिनमें दो या दो से अधिक चरण होते हैं, जिनके बीच एक उच्च विकसित इंटरफ़ेस होता है, और एक चरण (छितरी हुई अवस्था) को छोटे कणों के रूप में वितरित किया जाता है - बूंदों, बुलबुले, आदि। एन। - दूसरे चरण में (फैलाव माध्यम)। फैलाव प्रणालियों में जैविक पदार्थ शामिल हैं। यदि ऐसे माध्यम पर कोई बाहरी विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो इसके प्रभाव में तरल में निलंबित बिखरे हुए कण गति करने लगते हैं। यह वैद्युतकणसंचलन की घटना है।

एक तरल माध्यम में निलंबित बिखरे हुए कण गति में एक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के अंतर्गत आते हैं, क्योंकि उनके पास एक विद्युत आवेश होता है। चूंकि विभिन्न कार्बनिक अणुओं में अलग-अलग विद्युत आवेश होते हैं, इसलिए विद्युत क्षेत्र में उनके द्वारा प्राप्त की जाने वाली गति भिन्न होती है। गति में यह अंतर एक बिखरे हुए माध्यम से आवश्यक अंशों के इलेक्ट्रोफोरेटिक पृथक्करण की विधि और जैविक सामग्री के शुद्धिकरण का आधार है। इन सिद्धांतों के आधार पर निर्मित प्रायोगिक सेटअप की योजना को अंजीर में दिखाया गया है। 13.

चावल। 13. एक मुक्त तरल प्रवाह में वैद्युतकणसंचलन (1 - समाधान आपूर्ति; 2 - अंश चयन)। इलेक्ट्रोड के बीच समाधान के प्रवाह के लंबवत दिशा में अंशों का पृथक्करण किया जाता है

स्थलीय परिस्थितियों में, तरल के घटकों को अलग करने के लिए वैद्युतकणसंचलन के उपयोग में कई कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है। सबसे पहले, मुक्त संवहन के साथ-साथ थर्मल संवहन के कारण अंशों का आंशिक ओवरलैप होता है, अतिरिक्त तापमान की घटना के कारण और एक विद्युत प्रवाह गुजरने पर इसके हीटिंग के कारण समाधान में घनत्व गिर जाता है। इस कारण से, तरल की अवांछनीय अति ताप को रोकने के लिए समाधान के माध्यम से पारित होने वाली वर्तमान की मात्रा गंभीर रूप से सीमित है। और इसका मतलब है कि जैविक सामग्री को अलग करने के लिए स्थापना की उत्पादकता अपेक्षाकृत कम है। इसके अलावा, आर्किमिडीज बल की कार्रवाई के तहत परिक्षिप्त चरण और फैलाव माध्यम के घनत्व में अंतर के कारण, उनका अलगाव संभव है।

अंतरिक्ष परिस्थितियों में इन कठिनाइयों को दूर किया जा सकता है। सबसे पहले, यह संवहन की भूमिका को सीमित करने की क्षमता से संबंधित है और, परिणामस्वरूप, शुद्धिकरण की डिग्री में सुधार और प्रतिष्ठानों की उत्पादकता में वृद्धि करता है। भारहीन परिस्थितियों में वैद्युतकणसंचलन विधि का एक अन्य संभावित लाभ इस तथ्य से संबंधित है कि घनत्व चरण पृथक्करण को प्रभावित नहीं करता है। स्थलीय परिस्थितियों में, घनत्व चिपचिपाहट पर निर्भर करता है, जिसका मान विलयन में बड़ी संख्या में छोटे अणुओं या बड़ी मात्रा में बड़े अणुओं को जोड़कर बदला जा सकता है। भारहीनता में, आर्किमिडीज बल की अनुपस्थिति के कारण किसी विलयन की श्यानता को नियंत्रित करने की यह विधि विशेष रूप से सुविधाजनक हो जाती है। नतीजतन, माध्यम की चिपचिपाहट को स्वतंत्र मापदंडों के रूप में नियंत्रित करना संभव हो जाता है जो घनत्व से संबंधित नहीं हैं। बेशक, इस संभावना को पृथ्वी पर महसूस नहीं किया जा सकता है।

अंतरिक्ष स्थितियों में इन निष्कर्षों को सीधे सत्यापित करने के उद्देश्य से, पश्चिम जर्मन और अमेरिकी वैज्ञानिकों ने स्काईलैब स्टेशन पर और सोयुज और अपोलो अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ान के दौरान कई प्रयोग किए। स्काईलैब में एक प्रयोग में, एक उपकरण का परीक्षण किया गया था जिसमें दो प्लेटों के बीच एक अबाधित द्रव प्रवाह प्रवाहित होता था जिसमें एक विद्युत क्षेत्र लगाया जाता था। उपकरण के एक छोर पर समाधान में कणों को पेश किया गया था और दूसरे छोर पर स्थित छिद्रों के माध्यम से हटा दिया गया था। स्थलीय परिस्थितियों में, संवहन धाराओं के मिश्रण के कारण, प्लेटों के बीच की दूरी 1-2 मिमी से अधिक नहीं बनाई जा सकती थी। अंतरिक्ष की स्थिति में, इसे 5-10 मिमी तक बढ़ाना संभव था। इस परिणाम ने साधन के प्रदर्शन को बढ़ाने और इसके संकल्प में सुधार की संभावना की पुष्टि की।

प्रयोग में, रक्त कोशिकाओं को अलग करने और संवहन और कण बसने द्वारा लगाई गई सीमाओं का पता लगाने के लिए एक समान प्रकार के उपकरण का उपयोग किया गया था। संवहन के प्रभाव को कम करके, कक्ष की गहराई में वृद्धि करना संभव था और परिणामस्वरूप, स्थापना की उत्पादकता में 6.5 गुना की वृद्धि हुई। पृथ्वी पर किए गए प्रयोगों की तुलना में संकल्प शक्ति 1.5 गुना बढ़ गई है।

एक अन्य प्रयोग में, रक्त और गुर्दे की कोशिकाओं के उदाहरण का उपयोग करके दबी हुई संवहन की स्थितियों के तहत शुद्ध जैविक तैयारी प्राप्त करने की संभावना का भी अध्ययन किया गया था, विशेष रूप से, कार्य यूरोकेनेज को उसके शुद्ध रूप में अलग करना था। Urokenase मानव शरीर में उत्पादित एकमात्र एंजाइम है जो गठित रक्त के थक्कों को भंग करने में सक्षम है। यदि एंजाइम यूरोकेनेज को उसके शुद्ध रूप में पृथक करना और वृक्क कोशिकाओं द्वारा इसके उत्पादन की प्रक्रिया का पता लगाना संभव हो, तो पृथ्वी पर पर्याप्त मात्रा में इसका उत्पादन करना संभव होगा। Urokenase थ्रोम्बोफ्लिबिटिस और दिल का दौरा, स्ट्रोक आदि जैसे हृदय रोगों से निपटने का एक प्रभावी साधन है। रिपोर्टों के अनुसार, यह प्रयोग भी सफलतापूर्वक किया गया था। कुल मिलाकर, हालांकि, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी अनुसंधान के अन्य क्षेत्रों की तुलना में वैद्युतकणसंचलन के क्षेत्र में अब तक बहुत कम काम किया गया है।

जटिल तकनीकी प्रयोग

भारहीनता में भौतिक प्रक्रियाओं के दौरान उत्पन्न होने वाली विशेषताओं के व्यापक अध्ययन के लिए, साथ ही विशिष्ट तकनीकी प्रक्रियाओं की सापेक्ष संभावनाओं (अंतरिक्ष उत्पादन के लिए) की पहचान करने के लिए, अंतरिक्ष यान पर बड़े पैमाने पर प्रायोगिक अध्ययन करने के लिए आगे बढ़ना आवश्यक है विभिन्न प्रकार के। सोवियत संघ में चल रहे अंतरिक्ष उत्पादन के क्षेत्र में अनुसंधान और विकास की वर्तमान स्थिति, इस चरण में संक्रमण की विशेषता है।

प्रौद्योगिकी और उत्पादन के क्षेत्र में अंतरिक्ष अनुसंधान का सोवियत कार्यक्रम ऐसे जटिल प्रयोगों के संचालन के लिए प्रदान करता है, और यह इस क्षेत्र में सोवियत वैज्ञानिकों के अनुसंधान और विकास में एक नया चरण होगा और बदले में, सफलताओं से निर्धारित होता है पिछले चरण में हासिल किया। विशेष रूप से, सबसे विशाल प्रकृति के तकनीकी प्रयोगों का एक व्यापक परिसर हाल ही में उच्च ऊंचाई वाले रॉकेटों के प्रक्षेपण के दौरान और बोर्ड पर अंतरिक्ष यात्रियों के साथ सैल्यूट -6 कक्षीय अंतरिक्ष स्टेशन की उड़ान के दौरान किया गया था। एकल शोध कार्यक्रम के हिस्से के रूप में किए गए ये प्रयोग एक दूसरे के पूरक हैं।

27 दिसंबर, 1977 को सोवियत संघ में एक उच्च ऊंचाई वाला रॉकेट लॉन्च किया गया था, जिससे एक साथ कई दर्जनों विविध तकनीकी प्रयोग करना संभव हो गया। उनके कार्यान्वयन के लिए, तकनीकी उपकरणों का एक विशेष सेट विकसित किया गया था - एसकेएटी, जिसमें अध्ययन के तहत पदार्थों को गर्म करने और पिघलाने के लिए एक्ज़ोथिर्मिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गर्मी का उपयोग किया गया था। अध्ययन के तहत नमूने ampoules में रखे गए थे, जो बेलनाकार हीटिंग कोशिकाओं की धुरी के साथ स्थापित किए गए थे।

इस प्रयोग में भारहीनता की अवस्था की अवधि लगभग 10 मिनट थी। इसलिए, भारहीनता की स्थिति समाप्त होने से पहले (जब रॉकेट वातावरण की घनी परतों में प्रवेश करता है) पिघले हुए पदार्थों का पर्याप्त रूप से तेजी से जमना सुनिश्चित करने के लिए, एक विशेष गर्मी रिलीज प्रणाली का उपयोग किया गया था। उसने "थर्मल स्पंज" के सिद्धांत पर काम किया, जो एक विशाल एल्यूमीनियम क्लिप में जारी गर्मी को हटाने पर आधारित था।

SKAT इंस्ट्रूमेंटेशन सेट (गर्मी रिलीज सिस्टम के साथ) का कुल द्रव्यमान 137 किलोग्राम था। विभिन्न ampoules में, प्रयोग के कार्य के आधार पर, विभिन्न तापमान प्राप्त किए गए थे। एसकेएटी उपकरण का उपयोग करके महसूस किए गए अधिकतम तापमान की सीमा 600-1700 डिग्री सेल्सियस थी।

एसकेएटी किट का उपयोग करके किए गए प्रयोगों के कार्यक्रम में पदार्थों की एक विस्तृत श्रृंखला का अध्ययन शामिल था: मिश्रित सामग्री, फोम धातु, विशेष मिश्र धातु और अर्धचालक। परिणामों की विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए, लगभग सभी प्रयोगों की नकल की गई।

एक जटिल प्रकृति के तकनीकी प्रयोगों को अंजाम देना सोवियत अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा सैल्यूट -6 - सोयुज -27 कक्षीय अनुसंधान परिसर पर किए गए कार्य के कार्यक्रम में शामिल था।

11 जनवरी 1978 अंतरिक्ष यात्री यू वी रोमनेंको और जी एम ग्रीको, जो सोयुज -26 अंतरिक्ष यान पर सैल्यूट -6 स्टेशन पर पहुंचे, सोयुज -27 अंतरिक्ष यान के चालक दल में शामिल हो गए - अंतरिक्ष यात्री वी। ए। दज़ानिबेकोव और ओ जी मकारोव, जो बाद में लौट आए सोयुज-26 अंतरिक्ष यान की मदद से पृथ्वी। सोयुज -26 अंतरिक्ष यान के अवरोही वाहन में, तीन महीने से अधिक समय तक सैल्यूट -6 कक्षीय स्टेशन की उड़ान के दौरान अनुसंधान और प्रयोगों के परिणामों के साथ सामग्री पृथ्वी पर पहुंचाई गई थी।

22 जनवरी, 1978 को स्वचालित कार्गो परिवहन वाहन "प्रोग्रेस -1" के मानवयुक्त अनुसंधान परिसर "सैल्यूट -6" - "सोयुज -27" के साथ डॉकिंग किया गया था। अंतरिक्ष यात्री के इतिहास में पहली बार, चालक दल के जीवन को सुनिश्चित करने और वैज्ञानिक अनुसंधान और प्रयोगों के साथ-साथ ईंधन के संचालन के लिए एक मानवयुक्त कक्षीय स्टेशन पर उपकरण, उपकरण और सामग्री पहुंचाने के लिए एक स्वचालित अंतरिक्ष यान का उपयोग करके एक परिवहन संचालन किया गया था। ईंधन भरने वाली प्रणोदन प्रणाली के लिए।

प्रोग्रेस -1 की मदद से, उपकरण को सैल्यूट -6 स्टेशन पर पहुँचाया गया, जिसे तकनीकी प्रयोगों के एक चक्र को पूरा करने के लिए भी डिज़ाइन किया गया था। विशेष रूप से, इसमें स्प्लव -01 इंस्टॉलेशन शामिल है, जिसमें एक ampoule-प्रकार की इलेक्ट्रिक हीटिंग भट्टी और थर्मल शासन के स्वचालित नियंत्रण के लिए डिज़ाइन किया गया एक छोटा कंप्यूटर शामिल है। भट्ठी की आंतरिक गुहा में तीन क्षेत्र होते हैं: उच्च और निम्न तापमान के साथ, और उनके बीच - तापमान अंतर के साथ (अधिकतम तापमान लगभग 1000 डिग्री सेल्सियस है)। भट्ठी का डिज़ाइन परीक्षण पदार्थों से भरे तीन ampoules के साथ एक साथ प्रयोग करना संभव बनाता है।

तकनीकी प्रयोगों की तैयारी शुरू करते हुए, यू। वी। रोमनेंको और जी। एम। ग्रीको ने भट्ठी को सैल्यूट -6 स्टेशन के कामकाजी डिब्बे में लॉक चैंबर में रखा, जिसके माध्यम से चालक दल घरेलू कचरे को बाहर निकालता है (कक्ष में दो हैच हैं - एक लीड स्टेशन के अंदर, दूसरा - आसपास के स्थान में)। फिर अंतरिक्ष यात्रियों ने एयरलॉक को विशेष भली भांति बंद कनेक्टर्स के माध्यम से स्टेशन के अंदर स्थापित नियंत्रण कक्ष से जोड़ा। उसके बाद, कक्ष के भीतरी हैच को बंद कर दिया गया और बाहरी हैच को खोल दिया गया, ताकि भट्ठी अंतरिक्ष के निर्वात में हो। भट्ठी की ऐसी परिचालन स्थितियों को विकिरण द्वारा सीधे आसपास के बाहरी स्थान में गर्मी को हटाने को सुनिश्चित करने के लिए चुना गया था।

14 फरवरी, 1978 को उपकरण की तैयारी पूरी करने के बाद, अंतरिक्ष यात्री यू.वी. रोमनेंको और जी.एम. ग्रीको ने पहला तकनीकी प्रयोग शुरू किया। उसी समय, प्रयोग के दौरान छोटे त्वरण के प्रभाव को कम करने के लिए स्टेशन को बहाव मोड (जिस पर रवैया नियंत्रण प्रणाली इंजन बंद कर दिया जाता है) पर स्विच किया गया था। इसी उद्देश्य के लिए, प्रयोग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा तब किया गया जब अंतरिक्ष यात्री सो रहे थे। पहले तकनीकी प्रयोग में विद्युत भट्टी में स्थापित ampoules में कॉपर-इंडियम, एल्यूमीनियम-मैग्नीशियम और इंडियम एंटीमोनाइड यौगिक शामिल थे।

16 और 17 फरवरी को, सैल्यूट -6 स्टेशन पर दूसरा तकनीकी प्रयोग किया गया, जो 31 घंटे तक चला और ठोस टंगस्टन और पिघले हुए एल्यूमीनियम के बीच प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ तरल गैलियम के साथ झरझरा मोलिब्डेनम के संसेचन की प्रक्रिया का अध्ययन किया। विशेषज्ञों का सुझाव है कि बाद की सामग्री में अतिचालक गुण हो सकते हैं।

सैल्यूट -6 कक्षीय स्टेशन पर तकनीकी प्रयोगों के कार्यक्रम की तैनाती में एक नया चरण सोयुज -28 अंतरिक्ष यान की सफल उड़ान से जुड़ा था, जिसे यूएसएसआर पायलट-कॉस्मोनॉट ए ए गुबारेव और एक अंतरिक्ष यात्री से मिलकर पहले अंतरराष्ट्रीय चालक दल द्वारा संचालित किया गया था। -शोधकर्ता, चेकोस्लोवाकिया के नागरिक वी. रेमेका।

3 मार्च, 1978 को सोयुज-28 अंतरिक्ष यान को सैल्यूट-6-सोयुज-27 कक्षीय परिसर के साथ डॉक किया गया था। कॉस्मोनॉट्स ए.ए. गुबारेव और वी। रेमेक ने चेकोस्लोवाकिया के विज्ञान अकादमी के सॉलिड स्टेट फिजिक्स संस्थान में बनाया गया एक कैप्सूल दिया, जिसमें कक्षीय अनुसंधान परिसर में चांदी और सीसा क्लोराइड और मोनोवैलेंट कॉपर क्लोराइड के नमूनों से भरे दो ampoules थे। इन पदार्थों को इसलिए चुना गया क्योंकि उनके पास मूल्यवान ऑप्टिकल-ध्वनिक गुण हैं। क्यूप्रस क्लोराइड एक प्रसिद्ध इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल सामग्री है, और सिल्वर क्लोराइड का व्यापक रूप से इन्फ्रारेड डिटेक्शन उपकरण में उपयोग किया जाता है। इन पदार्थों के साथ संयुक्त सोवियत-चेकोस्लोवाक प्रयोग को मोरवा कहा जाता था।

4 मार्च, 1978 को इस तकनीकी प्रयोग की शुरुआत करते हुए, अंतरिक्ष यात्रियों ने दोनों ampoules को परीक्षण पदार्थों के साथ Splav-01 स्थापना की इलेक्ट्रिक भट्टी में रखा, उन्हें तापमान अंतर वाले क्षेत्र में रखा। इस प्रयोग में भट्ठी का अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान लगभग 500 डिग्री सेल्सियस था, और नमूनों की पुनर्रचना प्रक्रिया की कुल अवधि पिघलने के बाद लगभग 40 घंटे तक पहुंच गई। उसी पर प्राप्त नियंत्रण नमूनों की तुलना में अध्ययन किए गए पदार्थों की संरचनाएं। स्थलीय परिस्थितियों में स्थापना।

प्रयोग के दौरान, अंतरिक्ष यात्रियों ने Splav-01 सुविधा के कंप्यूटर के संचालन को नियंत्रित किया, जिसने निर्दिष्ट तापमान शासन के रखरखाव को सुनिश्चित किया। मोरवा प्रयोग के पूरा होने के बाद, अध्ययन के तहत पदार्थों के साथ कैप्सूल को पैक किया गया और ए.ए. गुबारेव और वी। रेमेक द्वारा पृथ्वी पर पहुंचाया गया।

"मोरवा" प्रयोग "इंटरकोस्मोस" कार्यक्रम में भाग लेने वाले समाजवादी देशों द्वारा संयुक्त अंतरिक्ष अनुसंधान के एक नए क्षेत्र की शुरुआत का प्रतीक है। अंतरिक्ष भौतिकी, मौसम विज्ञान, जीव विज्ञान और पृथ्वी के प्राकृतिक संसाधनों पर अनुसंधान के क्षेत्र में अनुसंधान के लिए अब तकनीकी प्रयोग जोड़े जा रहे हैं। अंतरराष्ट्रीय क्रू की बाद की उड़ानों में तकनीकी प्रयोग जारी रहेंगे। विशेष रूप से, इंटरकोस्मोस कार्यक्रम 1978 में सोयुज अंतरिक्ष यान के प्रक्षेपण के लिए प्रदान करता है, जिसके चालक दल में पोलिश पीपुल्स रिपब्लिक और जर्मन डेमोक्रेटिक रिपब्लिक के प्रतिनिधि शामिल होंगे। Salyut-6 स्टेशन पर आधारित कक्षीय वैज्ञानिक परिसर में वैज्ञानिक और तकनीकी अनुसंधान और प्रयोगों के एकीकृत कार्यक्रम के हिस्से के रूप में, समाजवादी देशों के अंतरिक्ष यात्रियों को मात्रा और जटिलता बढ़ाने के कार्य करने होंगे।

अंतरिक्ष उत्पादन के विकास की संभावनाएं

अंतरिक्ष में पहला तकनीकी प्रयोग कुछ साल पहले ही किया गया था। और यद्यपि तब से बहुत कम समय बीत चुका है, यूएसएसआर और विदेशों में किए गए अनुसंधान और अंतरिक्ष प्रयोगों ने वैज्ञानिक और तकनीकी परिणाम प्राप्त करना संभव बना दिया है, जिसके आधार पर संभावनाओं का प्रारंभिक मूल्यांकन करना संभव है। अंतरिक्ष में नई सामग्री का उत्पादन। अब तक किए गए प्रयोगों के परिणामों का विश्लेषण करके कौन से मुख्य निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं?

सामान्य तौर पर, भारहीनता में शारीरिक प्रक्रियाओं की विशेषताओं के बारे में सामान्य विचारों की पुष्टि की जाती है, लेकिन साथ ही, कई सैद्धांतिक मॉडलों की अपर्याप्तता का पता चलता है और अंतरिक्ष उत्पादन की सैद्धांतिक नींव विकसित करने के उद्देश्य से विशेष अध्ययन की आवश्यकता दिखाई जाती है। अंतरिक्ष में अर्धचालक एकल क्रिस्टल, विशेष मिश्र धातु, मिश्रित और बेहतर विशेषताओं के साथ अन्य सामग्री प्राप्त करने की संभावना, साथ ही ऐसे पदार्थ, जो पृथ्वी पर प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं, की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई है। जैविक तैयारी के इलेक्ट्रोफोरेटिक पृथक्करण के लिए संकल्प में सुधार और प्रतिष्ठानों की उत्पादकता बढ़ाने की संभावना की सीधे पुष्टि की गई है।

ये यूएसएसआर और विदेशों में विभिन्न अंतरिक्ष यान पर अब तक किए गए लगभग 60 प्रयोगों के सबसे सामान्य परिणाम हैं। और यद्यपि बहुत कुछ किया जा चुका है, अंतरिक्ष उत्पादन राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था की एक स्वतंत्र आर्थिक रूप से कुशल शाखा बनने से पहले अभी भी बहुत कुछ किया जाना बाकी है। आइए सबसे महत्वपूर्ण कार्यों पर ध्यान दें जिन्हें इस लक्ष्य की उपलब्धि सुनिश्चित करने के लिए हल करने की आवश्यकता है।

सबसे पहले, विशेष ऑन-बोर्ड सुविधाओं का उपयोग करके अपेक्षाकृत सरल उपकरणों पर किए गए प्रयोगों से व्यापक प्रयोगात्मक अध्ययनों की ओर बढ़ना आवश्यक है, जो अंतरिक्ष में काम की विशिष्ट विशेषताओं को पूरी तरह से ध्यान में रखेगा और जो इससे जुड़े लाभों का अधिकतम उपयोग करने की अनुमति देगा। इन सुविधाओं.. ऐसे प्रतिष्ठानों को बनाने का कार्य प्राथमिकताओं में से एक है। दूसरे, अंतरिक्ष उड़ान कारकों के प्रभाव का व्यापक अध्ययन करना आवश्यक है - और सबसे पहले, भारहीनता - बोर्ड अंतरिक्ष यान पर नई सामग्री प्राप्त करने के लिए तकनीकी प्रक्रियाओं के इष्टतम तरीकों की पहचान करने के लिए भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं के नियमों पर। तीसरा, अंतरिक्ष उत्पादन की सैद्धांतिक नींव के विकास को सुनिश्चित करना आवश्यक है, जिसमें पदार्थ में प्रक्रियाओं के संख्यात्मक अनुकरण के तरीकों का विकास शामिल है।

अंतरिक्ष उत्पादन के क्षेत्र में अनुसंधान का अंतिम लक्ष्य इसे एक आशाजनक उद्योग में बदलना है जो पर्याप्त रूप से उच्च तकनीकी और आर्थिक दक्षता प्रदान करता है। अंतरिक्ष उड़ानों की उच्च लागत के कारण, अंतरिक्ष में केवल अद्वितीय महंगे उत्पादों का उत्पादन करना लाभदायक है, जिनकी वार्षिक आवश्यकता अपेक्षाकृत कम है (वर्तमान में किलोग्राम या दस किलोग्राम, कुशल पुन: प्रयोज्य परिवहन के निर्माण के बाद सैकड़ों या हजारों किलोग्राम) अंतरिक्ष यान)। इसलिए, अंतरिक्ष उत्पादन के क्षेत्र में काम के आगे विकास की संभावनाओं और तरीकों के सही निर्धारण के लिए, इसकी तकनीकी और आर्थिक दक्षता का अध्ययन एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

उनकी विशेषताओं में सुधार के लिए कंप्यूटर मेमोरी तत्वों में उपयोग किए जाने वाले अंतरिक्ष गार्नेट क्रिस्टल में उत्पादन की संभावना पर विचार किया जा रहा है। 1 9 80 के दशक में इन क्रिस्टल की मांग, विदेशी आंकड़ों के मुताबिक, 1 अरब डॉलर से अधिक की लागत की विशेषता होगी। अगर इनमें से कुछ जरूरतों को अंतरिक्ष उत्पादन द्वारा कवर किया जाता है, तो यह मूर्त लागत बचत भी प्रदान करेगा। यदि अंतरिक्ष में कुछ सामग्रियों के उत्पादन को व्यवस्थित करना संभव है, उदाहरण के लिए, उच्च शक्ति वाले लेजर के लिए महत्वपूर्ण तापमान या ऑप्टिकल ग्लास के साथ नए सुपरकंडक्टिंग मिश्र धातु, यह सचमुच प्रौद्योगिकी की पूरी शाखाओं में क्रांतिकारी बदलाव करेगा।

नए या बेहतर बायोमेडिकल और फार्मास्युटिकल तैयारियों के अंतरिक्ष में उत्पादन को व्यवस्थित करने के उद्देश्य से अनुसंधान पर विशेष ध्यान देने योग्य है। सोयुज-अपोलो अंतरिक्ष यान की उड़ान के दौरान किए गए एंजाइम यूरोकेनेज प्राप्त करने के सफल प्रयोगों से संकेत मिलता है कि इस दिशा में नए महत्वपूर्ण परिणामों की उम्मीद की जा सकती है। इस महत्वपूर्ण क्षेत्र में निरंतर कार्य स्वास्थ्य देखभाल के विकास में एक महत्वपूर्ण योगदान दे सकता है और एक महत्वपूर्ण आर्थिक प्रभाव प्रदान कर सकता है। विदेशी विशेषज्ञों के अनुसार, वर्ष 2000 तक अंतरिक्ष में सालाना लगभग 17 बिलियन डॉलर की कुल लागत से 30 टन जैविक तैयारी (एंजाइम, टीके, आदि) का उत्पादन किया जाएगा।

रॉकेट और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में प्रगति ने मनुष्य को एक नए कारक से लैस किया है जिसका उपयोग वह अपनी उत्पादन गतिविधियों में कर सकता है - भारहीनता की एक लंबी स्थिति। क्या यह संदेह करना संभव है कि हमारे समकालीन - वैज्ञानिक, इंजीनियर, डिजाइनर, प्रौद्योगिकीविद - इस कारक को मानव जाति की सेवा में लगाने में सक्षम होंगे? विज्ञान और प्रौद्योगिकी के इतिहास का पूरा अनुभव बताता है कि ऐसा अवश्य होगा।

हालांकि, किसी को यह नहीं सोचना चाहिए कि इस तरह के निष्कर्ष अंतरिक्ष उत्पादन के भविष्य के विकास के लिए स्वचालित रूप से बादल रहित संभावनाएं खोलते हैं। इसके विपरीत, इसका तात्पर्य संपूर्ण समस्या पर अधिक गहन अध्ययन की आवश्यकता है, जो एक व्यापक प्रकृति के एकल कार्यक्रम के ढांचे के भीतर किया जाता है। इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह ठीक यही दृष्टिकोण है जो बाहरी अंतरिक्ष में मानव गतिविधि के एक नए क्षेत्र के तेजी से विकास को सुनिश्चित करेगा - बाहरी अंतरिक्ष में नई सामग्री का उत्पादन।

साहित्य

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खैकिन एस. ई. जड़ता और भारहीनता की ताकतें। एम., "नौका", 1967 (()

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एक एकीकृत सर्किट एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है, जिसके तत्व संरचनात्मक और विद्युत रूप से परस्पर जुड़े हुए हैं।