© I. Zh. Bezbakh, V. I. Strelov, और B. G. Zakharov
© कॉस्मोनॉटिक्स के इतिहास का राज्य संग्रहालय। के.ई. त्सोल्कोवस्की, कलुगा
खंड "के.ई. त्सोल्कोवस्की और अंतरिक्ष उत्पादन की समस्याएं"
2004

स्थलीय और अंतरिक्ष जैव प्रौद्योगिकी दोनों के महत्वपूर्ण क्षेत्रों में से एक बायोमैक्रोमोलेक्यूल्स के क्रिस्टल प्राप्त करना है ताकि क्रिस्टलोग्राफिक विधियों द्वारा उनकी स्थानिक संरचना का निर्धारण किया जा सके और आगे जैविक, चिकित्सा और औद्योगिक उद्देश्यों के लिए प्राप्त जानकारी का उपयोग किया जा सके।

पिछले कुछ दशकों में, सैकड़ों मैक्रोमोलेक्यूल्स और उनके हजारों क्रिस्टल पर परिणाम प्राप्त हुए हैं, क्रिस्टलीकरण तकनीकों में काफी सुधार हुआ है, अनुभवजन्य से बायोमैटिरियल्स के बढ़ते क्रिस्टल का विज्ञान अधिक से अधिक सटीक होता जा रहा है। हालांकि, अनुसंधान के लिए उपयुक्त आकार और एकरूपता के बायोक्रिस्टल का स्थिर उत्पादन अभी भी इस पूरी प्रक्रिया में एक समस्या है। आज तक, अंतरिक्ष की परिस्थितियों में व्यावसायिक रूप से उगाए गए लगभग 35% प्रोटीन क्रिस्टल पृथ्वी पर समान परिस्थितियों में प्राप्त की तुलना में उच्च संरचनात्मक गुणवत्ता वाले साबित हुए हैं। भारहीनता में, बायोक्रिस्टल प्राप्त करना संभव था जो कि उनके किसी भी स्थलीय समकक्षों के लिए मात्रा और संकल्प में श्रेष्ठ हैं। हालांकि, शेष 65% क्रिस्टल, पूर्वानुमानों के विपरीत, अपने स्थलीय समकक्षों की तुलना में खराब गुणवत्ता वाले निकले।

इस संबंध में, यह निर्धारित करना महत्वपूर्ण है कि प्राप्त बायोक्रिस्टल की गुणवत्ता के संदर्भ में कौन से कारक निर्णायक हैं। बायोक्रिस्टल में अणुओं के बीच कमजोर बंधन बलों के कारण, क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया पर बाहरी परिस्थितियों और आंतरिक कारकों दोनों का प्रभाव निर्णायक हो सकता है। आमतौर पर यह माना जाता है कि विशुद्ध रूप से प्रसार की स्थिति में संक्रमण आवश्यक है। भारहीनता में प्रयोग करते समय यह पूरी तरह से प्राप्त किया जा सकता है।

पृथ्वी पर बायोमैटिरियल्स के क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया को प्रभावित करने वाला मुख्य नकारात्मक बिंदु निम्नलिखित है: स्थलीय स्थितियों में, प्रसार द्रव्यमान हस्तांतरण के अलावा, समाधान में संवहनी प्रवाह की घटना विशिष्ट होती है, जो कि बड़े होने पर बेहद नकारात्मक हो सकती है। विकास प्रक्रियाओं और परिणामी क्रिस्टल की गुणवत्ता पर प्रभाव। क्रिस्टल अवक्षेपण भी देखा जा सकता है, जो उन्हें विघटित जैव सामग्री की आपूर्ति की समरूपता को बाधित करता है और उनके आकार को प्रभावित करता है। इसी समय, विशेष रूप से प्रसार तंत्र के कारण विभिन्न तरीकों से जैव सामग्री के क्रिस्टलीकरण को अंजाम देने के प्रयासों से प्रयोग के लिए आवश्यक समय में उल्लेखनीय वृद्धि होती है और प्रयोगात्मक स्थितियों की स्थिरता में कमी आती है।

अंतरिक्ष स्थितियों में, इन कमियों को समाप्त कर दिया जाता है। हालांकि, कंपन प्रभाव आमतौर पर अपना प्रभाव दिखाना शुरू करते हैं, विशेष रूप से अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर बोर्ड पर महत्वपूर्ण। साथ ही, उनके प्रभाव के तरीके और उनके मुआवजे के तंत्र महत्वपूर्ण हैं।

इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए बायोमैटिरियल्स के क्रिस्टलीकरण की प्रक्रिया का आगे का अध्ययन, क्रिस्टलीकरण विधियों और उपकरणों में सुधार, प्रक्रिया पर बाहरी परिस्थितियों के प्रभाव को कम करना, आदि सही बायोक्रिस्टल प्राप्त करने के साथ अंतरिक्ष प्रयोग करना संभव बना देगा।

2013 के वसंत में अपने शोध मिशन को सफलतापूर्वक पूरा करने के बाद, "फोटॉन" की बारी थी। बाह्य रूप से, अंतरिक्ष यान जुड़वां भाई हैं। लेकिन वैज्ञानिक कार्य अलग हैं। "फोटन-एम" संख्या 4 को भारहीनता के भौतिकी में नया ज्ञान प्राप्त करने के लिए माइक्रोग्रैविटी, जैव प्रौद्योगिकी में अर्धचालकों के उत्पादन के लिए अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में कक्षा में प्रयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक हफ्ते में 'फोटॉन' कक्षा में चला जाएगा।

रोजमर्रा की जिंदगी में हम यह भी नहीं सोचते कि नमक, चीनी, धातु, कीमती पत्थर सभी क्रिस्टल हैं। आज, एक भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरण उनके बिना नहीं चल सकता।

"बढ़ते क्रिस्टल के लिए पहला अंतरिक्ष संयंत्र। 1976 में, सेल्युट -5 स्टेशन पर उस पर एल्यूमीनियम-पोटेशियम क्रिस्टल उगाए गए थे। उनके विकास के लिए कोई विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता नहीं थी, कोई विशेष तापमान नहीं, कोई दबाव नहीं था, वैज्ञानिकों को यह देखने की जरूरत थी कि अनुपस्थिति कैसे होती है गुरुत्वाकर्षण का क्रिस्टल जाली को प्रभावित करता है। और, ऐसा लगता है, तब से यहां कुछ और छोड़ दिया गया है," केसिया ज़िमा बढ़ते क्रिस्टल के लिए अंतरिक्ष स्थापना की सामग्री की जांच करती है।

कक्षा में बढ़ते क्रिस्टल पर किए गए अध्ययनों से पता चला है कि प्रोटीन वहां सबसे अच्छा बढ़ता है।

", कार्यों में से एक बहुत साफ क्रिस्टल प्राप्त करना है, एक सजातीय क्रिस्टल प्राप्त करना है। प्रोटीन के लिए, संवहन का दमन एक अनुकूल कारक है। अंतरिक्ष में, तरल की गति को दबा दिया जाता है, इसलिए वे वहां बेहतर विकसित होते हैं," बताते हैं। अलेक्सी वोलोशिन, रूसी विज्ञान अकादमी के क्रिस्टलोग्राफी संस्थान के उप निदेशक।

बैकोनूर में, अंतरिक्ष यान "फोटॉन-एम" में वैज्ञानिक उपकरणों की स्थापना का काम पूरा हो गया है। शुरुआत जल्द ही आ रही है। बोर्ड पर उपग्रह क्रिस्टलोग्राफी, सामग्री विज्ञान, जीव विज्ञान और सूक्ष्म जीव विज्ञान में दर्जनों प्रयोगों के लिए उपकरण हैं। और यह दिशाओं का केवल एक हिस्सा है। एक शब्द में, "फोटॉन" वैज्ञानिक विचारों का एक समूह है।

"विशिष्टता यह है कि पिछले "फोटॉन" 20 दिनों से अधिक समय तक हमारे साथ नहीं उड़ते थे। यह उड़ान 60 दिनों के लिए योजनाबद्ध है। यह पहली है। दूसरा, इस अंतरिक्ष यान में एक प्रणोदन प्रणाली है, हम डिवाइस को एक तक उठा सकते हैं उच्च कक्षा। हम 500 किलोमीटर की ऊंचाई पर उड़ान भरेंगे, "टीएसएसकेबी-प्रगति रॉकेट और अंतरिक्ष केंद्र के प्रमुख वालेरी अब्राश्किन ने कहा।

जितना अधिक बेहतर, वैज्ञानिक कहते हैं। 500 किलोमीटर - निकट अंतरिक्ष: वातावरण अब इतना, बहुत कमजोर गुरुत्वाकर्षण को प्रभावित नहीं करता है, जिसका अर्थ है कि प्रयोगों की शुद्धता अधिक होगी।

"हम इस अंतरिक्ष यान पर 22 प्रकार के उपकरण उड़ाते हैं। प्रत्येक उपकरण में कई प्रयोग होते हैं। यानी, हमने अंतरिक्ष यान को इस तरह व्यवस्थित करने का प्रयास किया कि अनुसंधान के विभिन्न क्षेत्रों के वैज्ञानिक अपने प्रयोग स्थापित कर सकें और आवश्यक वैज्ञानिक जानकारी प्राप्त कर सकें।" वैलेरी अब्रश्किन को जारी रखा।

बाह्य रूप से, "फोटॉन" वैज्ञानिक जैविक उपकरण "बायोन" के समान है। जुड़वां भाई। एक गोल कैप्सूल, जो वैज्ञानिक उपकरणों से भरा होता है। अंतरिक्ष से लौटने पर यह वायुमंडल में जलता नहीं है, सभी प्रयोग पृथ्वी पर लौट आते हैं।

फोटॉन के विपरीत, जैव उपग्रहों में जीवन समर्थन प्रणाली होती है। एक निश्चित तापमान, दबाव, ऑक्सीजन का स्तर बना रहता है, क्योंकि बायोन के मुख्य यात्री जीवित जीव हैं। "फोटॉन" यात्रियों को नहीं ले जाते हैं, वैज्ञानिक उन पर तकनीकी प्रयोग करते हैं।

"पेलोड प्रोटीन क्रिस्टलीकरण उपकरणों में से एक है जो फोटॉन पर उड़ जाएगा। डिवाइस एक तरल के काउंटर-डिफ्यूजन के सिद्धांत पर आधारित है," एलेक्सी वोलोशिन कहते हैं।

यह कक्षा में है कि अधिक सटीक प्रोटीन संरचनाएं प्राप्त की जा सकती हैं। फार्मासिस्टों के लिए, यह नई प्रभावी दवाएं बनाने में एक बड़ी मदद है।

"यदि यह किसी हानिकारक जीवाणु का प्रोटीन है, तो एक पदार्थ का चयन किया जाता है जो इस प्रोटीन की संरचना को दबा देता है। यदि प्रोटीन एक उपयोगी कार्य करता है, तो वे उस पदार्थ का चयन करते हैं जो इस कार्य को बढ़ाना चाहिए," उप निदेशक एलेक्सी वोलोशिन कहते हैं प्रयोगों के सार के बारे में रूसी विज्ञान अकादमी के क्रिस्टलोग्राफी संस्थान के।

असली दंत चिकित्सक दूसरी प्रयोगशाला में काम करते हैं। बेसाल्ट के छेद, जिसमें सूक्ष्मजीव स्थित होते हैं, सील कर दिए जाते हैं। रोगाणुओं के साथ प्लेट्स को फोटॉन जहाज के बाहर से जोड़ा जाएगा।

बैक्टीरिया को ब्रह्मांडीय विकिरण का सामना करना पड़ेगा, और वापसी पर - उच्च तापमान। यदि वे नहीं मरते हैं - पैनस्पर्मिया के सिद्धांत के समर्थक - कि उल्कापिंडों ने पृथ्वी पर जीवन बोया - एक मजबूत तर्क होगा।

"रोपण के बाद, गर्म बेसाल्ट को बाहर निकाल लिया जाता है और फिर वे यह देखने के लिए देखते हैं कि क्या सूक्ष्मजीव बच गए हैं। इस तरह से पैनस्पर्मिया के सिद्धांत का परीक्षण किया जाता है," रूसी एकेडमी ऑफ साइंसेज के बायोमेडिकल समस्याओं के संस्थान के उप निदेशक व्लादिमीर साइचेव कहते हैं। .

रोगाणुओं को विशेष चुना गया, जो सैकड़ों डिग्री के विशाल तापमान का सामना करेंगे। सच है, ऐसा प्रयोग विदेशी सहयोगियों के लिए कारगर नहीं रहा - बैक्टीरिया मर गए। हालांकि, नकारात्मक परिणाम ने केवल हमारे सूक्ष्म जीवविज्ञानी को प्रेरित किया।

"हमने, अपने यूरोपीय सहयोगियों के अनुभव से प्रेरित होकर, सूक्ष्मजीवों के स्पेक्ट्रम का विस्तार करने का निर्णय लिया। रूसी चिकित्सा विज्ञान अकादमी के माइक्रोबायोलॉजी संस्थान के साथ, हमने उन संस्कृतियों और संघों का एक संग्रह बनाया, जिन्हें पृथ्वी पर लाया जा सकता है। उल्कापिंडों का हिस्सा, ”व्याचेस्लाव इलिन ने कहा, रूसी विज्ञान अकादमी के जैव चिकित्सा समस्याओं के संस्थान में प्रयोगशाला के प्रमुख।

इस "फोटॉन" पर पहली बार मुख्य नियम का उल्लंघन किया जाएगा: जानवरों को न ले जाएं। अपने विशेष रूप से सुसज्जित केबिन में अंतरिक्ष यान पर।

"यह प्रजाति मॉरीशस द्वीप पर रहती है, इस प्रजाति को चुनने का मुख्य कारण इसका छोटा आकार है, और मुख्य कारण यह है कि यह प्रजाति जीवित भोजन के बिना कर सकती है, जो उन्हें 2 महीने तक पूरी तरह से अस्तित्व में रहने की अनुमति देगी," जोर देती है रूसी विज्ञान अकादमी के बायोमेडिकल समस्याओं के संस्थान के प्रमुख वैज्ञानिक कर्मचारी रुस्तम बर्डीव।

इन जानवरों की मुख्य विशेषता, जिसने वैज्ञानिकों को आकर्षित किया, जेकॉस किसी भी सतह पर चिपक सकते हैं। इसलिए, शून्य गुरुत्वाकर्षण में, वे उड़ते नहीं हैं, लेकिन अपना सामान्य जीवन जीते हैं और बहुत अच्छा महसूस करते हैं। ठीक है, अगर केवल शुरुआत के दौरान उन्हें थोड़ा फेंक दिया जाएगा।

"वे सतह पर फिक्स करते हैं, कई प्रकार के होते हैं, कुछ के पंजे पर विशेष सक्शन कप या छोटे हुक होते हैं, वे किसी भी सतह से चिपके रहते हैं, उनके लिए सतह गुरुत्वाकर्षण से अधिक महत्वपूर्ण है। वे दीवारों की सतह से चिपके रहते हैं और करते हैं प्लवनशीलता तनाव का अनुभव न करें। इसलिए, इतिहास में पहली बार, हम तनाव से छुटकारा पाने में सक्षम थे," रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ ह्यूमन मॉर्फोलॉजी में प्रयोगशाला के प्रमुख सर्गेई सोलोविओव ने कहा।

जेकॉस पर कई प्रयोगों ने वैज्ञानिकों को सुझाव दिया है कि लोगों पर भारहीनता के नकारात्मक प्रभाव से कैसे निपटा जाए। कक्षा में लंबे समय तक रहने से, अंतरिक्ष यात्रियों के शरीर से कैल्शियम बाहर निकल जाता है। यह छिपकली में नहीं देखा गया था।

"यह पता चला कि शास्त्रीय मॉडल कंकाल का विखनिजीकरण है, यह निकला, जेकॉस जो सतह से जुड़ सकता है। यह उनकी हड्डियों को विखनिजीकरण से बचाता है। गेकोस ने वह रास्ता दिखाया है जिसमें हमें कम करने के लिए और विकसित करने की आवश्यकता है अंतरिक्ष यात्रियों के कंकाल का विखनिजीकरण," सर्गेई सोलोविओव ने नोट किया।

सिर्फ विज्ञान के लिए अंतरिक्ष में वाहन भेजने की शुरुआत 40 साल पहले हुई थी। तब से अब तक दर्जनों उपग्रह प्रक्षेपित किए जा चुके हैं। कक्षा में बंदर, चूहे, मछली थे। और ऐसी प्रत्येक उड़ान मानव जाति के पोषित सपने की ओर एक और कदम है - अंतर्ग्रहीय उड़ानें।

नियर-अर्थ स्पेस की एक विस्तृत बेल्ट में, तीन सौ से 35,800 किलोमीटर से अधिक की ऊंचाई पर, जहां स्थिर उपग्रह हमारे ग्रह के साथ समकालिक रूप से घूमते हैं, नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NASA) उद्योग के विकास की भविष्यवाणी करता है। इस वायुहीन अंतरिक्ष में पूर्ण भारहीनता की स्थिति में काम करते हुए, अंतरिक्ष उद्यम नई सामग्री का उत्पादन करने में सक्षम होंगे, जिसकी लागत पृथ्वी पर प्रति किलोग्राम हजारों डॉलर है। सौर पैनलों की एक जटिल प्रणाली वाले बिजली संयंत्र सूर्य की ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करने और इसे पृथ्वी पर प्रसारित करने में सक्षम होंगे। अंतरिक्षयान आकाशीय उद्योग की सेवा करेंगे।
इस बीच, पृथ्वी के उद्योग के प्रतिनिधि इन आशाजनक योजनाओं पर अलग-अलग तरीकों से प्रतिक्रिया दे रहे हैं, और कुल मिलाकर, बहुत ही संयम से। एक ओर, प्रमुख औद्योगिक उद्यम जिन्होंने अंतरिक्ष उपकरण और प्रायोगिक प्रक्रियाओं के विकास के लिए नासा को अनुबंधित किया है, उत्साही हैं, जबकि अन्य औद्योगिक निगम, नई पहलों के बारे में बहुत कम जागरूक हैं। नासा के निदेशक रॉबर्ट ए फ्रोश ने कहा कि उनका मिशन "अंतरिक्ष तक पहुंच प्रदान करना और बुनियादी तकनीकी प्रक्रियाओं को विकसित करना है जो एक संभावित उपभोक्ता को निवेश करने का निर्णय लेने से पहले मूल्यांकन करना चाहिए।"
अंतरिक्ष यान पर सवार स्वयं सेवा प्रयोगशाला अंतरिक्ष में पहली विनिर्माण सुविधा होगी। चालक दल के सदस्य, उपयुक्त प्रशिक्षण प्राप्त करने के बाद, विद्युत गलाने वाली भट्टियों में धातु मिश्र धातु बनाएंगे, जिनमें से एक चित्र में बाईं दीवार के पास दिखाया गया है। वर्किंग रूम में सक्शन कप बूट्स से लैस शोधकर्ता अपनी पूरी ऊंचाई तक जा सकेंगे।
कमांड कंपार्टमेंट में, वे आसन्न एयरलॉक के माध्यम से "फ्लोट" करेंगे। प्रयोगशाला की दाहिनी दीवार के साथ प्रायोगिक पशुओं के लिए पिंजरे होंगे।

निकोलस सोलोविओव द्वारा चित्रण

हालांकि, मुनाफे में दिलचस्पी रखने वाले निगमों के संदेह को बहुत बढ़ा-चढ़ा कर पेश किया जा सकता है। तथ्य यह है कि नासा अंतरिक्ष के लिए नया नहीं है, और पिछली कक्षीय उड़ानों के दौरान किए गए सफल प्रयोगों के आधार पर अपनी योजनाओं का निर्माण करता है। मुख्य रूप से स्काईलैब अंतरिक्ष स्टेशन पर और अपोलो और सोयुज अंतरिक्ष यान की संयुक्त उड़ानों के दौरान किए गए इन प्रयोगों ने साबित कर दिया कि पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के बाहर भौतिक निकायों के साथ आश्चर्यजनक चीजें होती हैं: क्रिस्टल अधिक समान रूप से विकसित होते हैं, कुछ मामलों में दस गुना आकार में स्थलीय नमूनों की; जैविक यौगिकों को अधिक आसानी से अलग और क्रमबद्ध किया जा सकता है, जिससे उम्मीद है कि क्लीनर टीके और नई फार्मास्यूटिकल्स का उत्पादन किया जा सकता है। इसके अलावा, पिछली उड़ानों के दौरान यह स्पष्ट हो गया कि अंतरिक्ष में नए प्रकार के कांच, विभिन्न सुपरलॉयज, साथ ही साथ पृथ्वी पर अज्ञात गुणों के साथ विभिन्न घनत्वों की कई सामग्री विकसित करना संभव है। कुछ वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि अंतरिक्ष यान की उड़ानें नए आविष्कारों की शुरुआत को चिह्नित करेंगी, जो उनके महत्व में 17 वीं शताब्दी में विकसित वैक्यूम पंप से तुलना की जा सकती हैं।
इस स्तर पर, इस अभी भी बेरोज़गार क्षेत्र की सराहना तभी संभव है जब कुछ औद्योगिक निगम अंतरिक्ष में कदम रखते हैं, क्योंकि किसी भी औद्योगिक उद्यम को महान परिवर्तनों के नए युग की अनदेखी नहीं करनी चाहिए, जिसकी दहलीज पर हम वर्तमान तकनीकी की पृष्ठभूमि के खिलाफ खड़े हैं। प्रगति।
अंतरिक्ष उत्पादन के लाभों को स्थलीय नुकसानों द्वारा सबसे आसानी से समझाया गया है, जिनमें से गुरुत्वाकर्षण मुख्य है। अधिकांश ठोस पदार्थ अपने निर्माण या प्रसंस्करण की प्रक्रियाओं में नरम या पिघलने के चरण से गुजरते हैं, और जहां गुरुत्वाकर्षण मौजूद होता है, उन्हें एक कंटेनर या किसी अन्य की दीवारों द्वारा आयोजित किया जाना चाहिए - भौतिक दोषों का कारण।
इसके अलावा, गुरुत्वाकर्षण संवहन धाराओं का कारण बनता है जो द्रव परतों में तापमान प्रवणता का पालन करते हैं। संवहन धाराएं, अराजक और प्रकृति में परिवर्तनशील, अक्सर ठोस पदार्थों में अप्रत्याशित और अवांछनीय संरचनात्मक और संरचनागत अंतर पैदा करती हैं, जैसे कि नरम या तरलीकृत क्षेत्रों का निर्माण। गुरुत्वाकर्षण भी अणुओं को अलग करता है, गुहाओं को छोड़कर जिसमें विदेशी अशुद्धियां जमा होती हैं। यदि एक तरल दो या दो से अधिक घटकों से बना होता है, तो गुरुत्वाकर्षण इन सामग्रियों को अलग करता है, ठोस अवस्था में उनकी समरूपता को तोड़ता है।
गुरुत्वाकर्षण के इस हानिकारक प्रभाव ने पहली कांस्य प्रतिमाओं की ढलाई के बाद से उद्योगपतियों की एक से अधिक पीढ़ी को पीड़ा दी है; इसकी वजह से, धातु कभी भी उस ताकत और अन्य विशेषताओं को प्राप्त नहीं कर सके जो सिद्धांत उन्हें प्रदान करता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, स्टील वर्तमान की तुलना में दस या सौ गुना अधिक मजबूत हो सकता है। एक जेट इंजन के ब्लेड ऐसे तापमान पर विघटित हो जाते हैं जो इसकी दक्षता में काफी वृद्धि करेगा। पेसमेकर माइक्रो-वायर या बोन ग्राफ्टिंग पिन (दोनों की लागत अधिक है, उन्हें बदलने के आघात का उल्लेख नहीं करना) सैद्धांतिक रूप से जितना चाहिए, उससे कहीं अधिक तेजी से खराब हो जाते हैं।
अंतरिक्ष भारहीनता की स्थितियों में, सामग्री के उत्पादन में इनमें से अधिकांश कठिनाइयाँ अनुपस्थित हैं। बेशक, कड़ाई से बोलते हुए, शून्य गुरुत्वाकर्षण मौजूद नहीं है, क्योंकि प्रत्येक कण और प्रत्येक परमाणु एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। हालांकि, एक अंतरिक्ष विमान पर, भारहीनता इस अप्राप्य शून्य तक पहुंच जाएगी: एक शांत उड़ान में यह पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के दस लाखवें हिस्से के बराबर होगा, लेकिन जब अंतरिक्ष यात्री पाठ्यक्रम को सही करने के लिए सहायक रॉकेट चालू करते हैं या कहें, चारों ओर घूमना शुरू करते हैं उनके सक्शन कप बूट, भारहीनता पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के एक हजारवें हिस्से तक बढ़ जाएगी, जिसे वैज्ञानिक "माइक्रोग्रैविटी" कहते हैं। नासा की एक शोध फर्म यह बताएगी कि गुरुत्वाकर्षण कम से कम चार सौ विभिन्न मिश्र धातुओं के उत्पादन को रोकता है। उनमें से कई धातुओं के संयोजन हैं, जो तेल और पानी की तरह, स्थलीय परिस्थितियों में मिश्रित नहीं होते हैं। लेकिन भारहीनता की स्थितियों में, वे सूक्ष्मदर्शी तक मिश्रित होते हैं और कठोर होकर, अभूतपूर्व शक्ति और अज्ञात विद्युत, चुंबकीय और अन्य भौतिक गुणों को प्राप्त करते हैं। इन धातु मिश्र धातुओं का उपयोग मजबूत और हल्की कार, लगभग भारहीन फर्नीचर आदि बनाने के लिए किया जा सकता है। बिजली फर्में विशेष रूप से कम तापमान पर बिजली संचारित करने में सक्षम मिश्र धातुओं को सुपरकंडक्टिंग करने में रुचि रखती हैं, वस्तुतः ऊर्जा की कोई हानि नहीं होती है।
इसलिए, उदाहरण के लिए, तांबे और सीसा या सीसा और एल्यूमीनियम, कुछ अनुपात में मिश्रित, पारस्परिक स्नेहन के गुणों को प्रदर्शित करते हैं, जो शायद डिजाइनरों को ऐसा ऑटोमोबाइल इंजन बनाने में मदद करेगा जो कार के आठ सौ या अधिक हजार किलोमीटर तक चलेगा .
इनमें से कई सामग्री केवल तथाकथित कंटेनर रहित विधि का उपयोग करके अंतरिक्ष में उत्पादित की जा सकती हैं: तरल धातु बिना किसी चीज को छूए जम जाती है। यह "फ्लोटिंग" के कारण संभव है, जो अंतरिक्ष में प्रत्येक वस्तु की विशेषता है। एक तरल या ठोस का एक नमूना ध्वनिक, विद्युत चुम्बकीय, या इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्रों में स्थिति में आसानी से लटकाया जा सकता है। चूँकि द्वितीयक बल जैसे पृष्ठ तनाव अंतरिक्ष में प्रबल होते हैं, फ़्यूज्ड सामग्री स्वचालित रूप से एक गोले का आकार ग्रहण कर लेती है। बाहरी शक्तियों के नगण्य प्रभाव से ही गोले को वांछित आकार दिया जा सकता है। पृथ्वी पर, कंटेनर रहित प्रक्रिया बहुत दूर नहीं गई है, क्योंकि यहां इसके लिए बाहरी ताकतों के व्यापक प्रभाव की आवश्यकता होती है। अंतरिक्ष में, एक साधारण खिलाड़ी की ध्वनि तरंगें स्टील की गेंद को ऊंची उड़ान भर देंगी।
कंटेनर रहित प्रक्रिया से टंगस्टन की सूक्ष्म संरचना में सुधार हो सकता है, जो दुर्दम्य धातुओं में से एक है (पिघलने का तापमान 3410 डिग्री सेल्सियस), जो पिघली हुई अवस्था में विशेष रूप से संदूषण के लिए प्रवण होता है। क्रूसिबल में बनने वाली विदेशी अशुद्धियाँ शुद्ध ऑप्टिकल ग्लास के उत्पादन में बाधा डालती हैं और अमेरिकी टेलीफोन और टेलीग्राफ कंपनी और अन्य द्वारा विकसित की जा रही नई संचार लाइनों के लिए आवश्यक उच्च गुणवत्ता वाले ग्लास फाइबर के उत्पादन की लागत में वृद्धि करती हैं। अंतरिक्ष-निर्मित ग्लास, जिसमें एक अद्वितीय अपवर्तन और फैलाव है, लेजर प्रौद्योगिकी और अन्य ऑप्टिकल सिस्टम में व्यापक अनुप्रयोग पाएंगे। "ऑप्टिकल उपकरणों की सूची दोगुनी हो जाएगी," रॉकवेल इंटरनेशनल कॉरपोरेशन के ग्लास निर्माण विशेषज्ञ राल्फ हैप्पे की भविष्यवाणी है।
लेकिन, शायद, निकट भविष्य में क्रिस्टल के लिए अंतरिक्ष उद्योग में व्यापक संभावनाएं खुलती हैं, जो इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रॉनिक ऑप्टिक्स का एक अभिन्न अंग बन गए हैं। इलेक्ट्रॉनिक्स में, वे प्रकाशिकी में कड़ाई से परिभाषित और पूरी तरह से नियंत्रित परिस्थितियों में इलेक्ट्रॉनों का संचालन करने के लिए एक क्रिस्टल की संपत्ति का उपयोग करते हैं - इसकी पारदर्शिता, जिसकी तुलना उच्चतम गुणवत्ता वाले ग्लास से भी नहीं की जा सकती है, जो कि इसकी अनाकार संरचना के कारण, आंशिक रूप से प्रकाश बिखेरता है।
पृथ्वी पर बढ़ते क्रिस्टल को आमतौर पर विज्ञान नहीं, बल्कि एक कला माना जाता है। सबसे बड़े गाजर के आकार के क्रिस्टल उगाने वाले विशेषज्ञ, जिनका उपयोग सेमीकंडक्टर इंटीग्रेटेड सर्किट के निर्माण में किया जाता है, खुद को "क्रिस्टल ग्रोवर्स" कहते हैं, जो वास्तव में सच्चाई से दूर नहीं है। हालांकि क्रिस्टल जीवित प्राणी नहीं हैं, वे कुछ हद तक पौधों की तरह हैं। क्रिस्टल को भोजन और पोषण के स्रोत की ओर खिंचाव की आवश्यकता होती है। और यहाँ, जैसा कि एक शोधकर्ता ने कहा, "क्रिस्टल निर्माता इसमें थोड़ा सा जोड़ता है, थोड़ा सा, एक नुस्खा की तरह।" इन सभी महत्वपूर्ण अशुद्धियों का समान वितरण, जो आवश्यक इलेक्ट्रॉनिक गुणों के साथ सेमीकंडक्टर क्रिस्टल को संपन्न करता है, गुरुत्वाकर्षण के कारण होने वाली संवहनी धाराओं के कारण स्थलीय परिस्थितियों में प्राप्त करना मुश्किल है। नतीजतन, अर्धचालकों के लिए उपयुक्त क्रिस्टल की पृथ्वी की "फसल" छोटी है।
अंतरिक्ष में बढ़ते क्रिस्टल की सफलता का प्रमाण स्काईलैब कक्षीय स्टेशन पर किए गए प्रयोगों से स्पष्ट है। बाली के प्रयोगों को सामग्री और इंजीनियरिंग डिजाइन की ताकत में विशेषज्ञता वाले एमआईटी प्रोफेसर हैरी गैटोस द्वारा विकसित किया गया था। अंतरिक्ष यात्री एक इंडियम-एंटीमोनाइड क्रिस्टल का एक नमूना प्राप्त करने में कामयाब रहे। नमूने की चालकता को उसकी पूरी लंबाई में मापकर, गैटोस ने पाया कि क्रिस्टल के विद्युत गुण स्थिर थे। इसी तरह के क्रिस्टल में, स्थलीय परिस्थितियों में उगाए गए, ये गुण एक छोर से दूसरे छोर तक बदल गए। संयुक्त अपोलो-सोयुज उड़ान के दौरान, गैटोस एक ही आदर्श जर्मेनियम क्रिस्टल नमूना विकसित करने में कामयाब रहा। और यद्यपि ये प्रयोग, परिस्थितियों के कारण, बहुत सरल थे, फिर भी वे सभी अपेक्षाओं को पार कर गए।
अंतरिक्ष में बढ़ते क्रिस्टल प्रयोगशाला अंतरिक्ष विमानों की पहली उड़ानों की शुरुआत के साथ फिर से शुरू होंगे। प्रमाण के रूप में, हीलियम आर्सेनाइड के साथ एक उदाहरण दिया गया है, जिसका व्यापक रूप से एल ई डी, लेजर, माइक्रोवेव उपकरणों और अन्य तकनीकी उपकरणों के उत्पादन में उपयोग किया जाता है। एक पाउंड (450 ग्राम) बहुत उच्च गुणवत्ता वाला गैलियम आर्सेनाइड नहीं है जिसकी कीमत वर्तमान में 15,000 डॉलर है। नतीजतन, इस क्रिस्टल की उत्पादन लागत इसके विक्रय मूल्य का एक छोटा सा अंश है। बाहरी अंतरिक्ष से क्रिस्टल बहुत अधिक संख्या में पूर्ण अर्धचालक एकीकृत परिपथ प्रदान करते हैं और इस प्रकार क्रिस्टल की उच्च कीमत को सही ठहराते हैं। यदि क्रिस्टल की उच्च गुणवत्ता उनके आवेदन के एक नए क्षेत्र को जन्म देती है, तो उनका सचमुच कोई मूल्य नहीं होगा।
एक अन्य उत्पाद जो लाभदायक होने की संभावना है वह एक बहुत ही सामान्य प्लास्टिक - पॉलीस्टाइनिन लेटेक्स से बनी एक छोटी गेंद है। पृथ्वी पर दो माइक्रोन से कम और 40 माइक्रोन से अधिक व्यास वाली गेंदें बनाई जा सकती हैं, लेकिन मध्यवर्ती आकार की गेंदें अस्थिर हो जाती हैं और जटिल तकनीकी कारणों से, बड़े पैमाने पर उत्पादन नहीं किया जा सकता है। और वैज्ञानिकों को ऐसे औसत व्यास की सख्त जरूरत है। यदि, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत विश्लेषण करने से पहले विभिन्न व्यास की गेंदों को एक जीवाणु संस्कृति में पेश किया गया था, तो उनकी मदद से वैज्ञानिक वायरस से लेकर डायाफ्राम में छेद तक कई वस्तुओं का सटीक माप कर सकते थे। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप और अन्य उपकरणों को कैलिब्रेट करने के लिए छोटी गेंदों का उपयोग किया जा सकता है।
जीव विज्ञान और चिकित्सा की आगे की प्रगति के लिए अंतरिक्ष व्यापक अवसरों से भरा है। माइक्रोग्रैविटी वैज्ञानिकों को विशिष्ट सेल प्रकारों, सेलुलर घटकों और उत्पादों और प्रोटीन को अलग करने में मदद करेगी। टीके पृथ्वी पर अप्राप्य शुद्धता प्राप्त करेंगे। पिछली उड़ानों ने न केवल मूल्यवान जानकारी प्रदान की, बल्कि भविष्य के लिए एक सबक भी प्रदान किया; सैल्मन दूध के डीएनए के साथ प्रयोग के दौरान बैक्टीरिया ने माध्यम में प्रवेश किया और इसे पूरी तरह से नष्ट कर दिया।
बात यह है कि पृथ्वी पर सैकड़ों जैविक पदार्थ समान संवहन धाराओं के कारण या तो संश्लेषण या पृथक्करण के लिए उत्तरदायी नहीं हैं जो असमान और अप्रत्याशित रचनाएं देते हैं। इनमें से कई जटिल जैविक उत्पाद मानव शरीर द्वारा निर्मित होते हैं। उदाहरण के लिए, यूरोकाइनेज रक्त के थक्कों को भंग करने वाले एंजाइमों की सक्रियता को बढ़ावा देता है, और इस मूल्यवान रसायन के उत्पादन में केवल पांच प्रतिशत यकृत कोशिकाएं शामिल होती हैं। अंतरिक्ष प्रयोगशालाओं का काम इन कोशिकाओं को अलग करना और फिर प्रजनन के उद्देश्य से उन्हें पृथ्वी पर विकसित करना है। अपोलो-सोयुज उड़ान पर पृथक यकृत कोशिकाओं ने सामान्य से सात गुना अधिक यूरोकाइनेज का उत्पादन किया, लेकिन जिन कारणों से वैज्ञानिक यह पता लगाने में रुचि रखते हैं, इन कोशिकाओं ने पृथ्वी पर यूरोकाइनेज का उत्पादन बंद कर दिया।
शरीर और अन्य पदार्थों द्वारा उत्पादित हार्मोन, जैसे कि एंटीवायरल एजेंट इंटरफेरॉन या एंडोर्फिन - मस्तिष्क के दर्द निवारक, को भी अंतरिक्ष में शुद्ध रूप में प्राप्त किया जा सकता है। कक्षीय प्रयोगशालाओं के लिए अगला उम्मीदवार एरिथ्रोपोइटिन हैं, जो गुर्दे द्वारा निर्मित होते हैं और लाल अस्थि मज्जा में लाल रक्त कोशिकाओं के निर्माण को उत्तेजित करते हैं। कोई भी अभी तक पृथ्वी पर शुद्ध एरिथ्रोपोइटिन का उत्पादन करने में सफल नहीं हुआ है।
फिर भी, वैज्ञानिकों ने रक्त कोशिकाओं के अध्ययन में बहुत प्रगति की है, उनमें कई नए पदार्थों की खोज की है जो प्रतिरक्षण एजेंटों के रूप में कार्य करते हैं। भारहीनता की स्थितियों के तहत, वैज्ञानिकों को नई दवाओं को अलग करने की उम्मीद है जो कि रूमेटोइड गठिया से लड़ने में मदद करेगी, जो प्रतिरक्षा तंत्र की सुरक्षात्मक क्रियाओं के लिए उत्तरदायी नहीं है। नासा के सामग्री विकास कार्यक्रम के निदेशक जॉन कारुथर्स ने भविष्यवाणी की है कि "एक दिन अंतरिक्ष से दवाएं आने लगेंगी।"
भारहीनता के अलावा, अंतरिक्ष का एक और महत्वपूर्ण लाभ 300 किलोमीटर की ऊंचाई पर वातावरण की शुद्धता और पतलापन है। जनरल इलेक्ट्रिक में अंतरिक्ष अनुसंधान के निदेशक रॉबर्ट टी. फ्रॉस्ट ऊपरी वायुमंडल को "दुनिया में सबसे अच्छा वैक्यूम कक्ष" कहते हैं। लेकिन यहां आरक्षण करना जरूरी है। शटल उड़ानों के क्षेत्र में, बाहरी स्थान उतना स्वच्छ नहीं होगा जितना कि शोधकर्ता चाहेंगे, क्योंकि रॉकेट इंजनों से निकलने वाली गैसें और कार्गो डिब्बों से मलबा हमेशा ऑर्बिटर्स के साथ जाएगा। इसके अलावा, इस ऊंचाई पर भी, बिखरे हुए ऑक्सीजन परमाणुओं से बना एक वातावरण है और समुद्र तल से ऊपर पृथ्वी के दबाव के केवल दस अरबवें हिस्से के बराबर दबाव बना रहा है। इस संबंध में, नासा का इरादा डिवाइस के नोज बूम पर एक स्पेस शील्ड बनाने का है। ब्रह्मांडीय गति के साथ "वायु" ढाल के चारों ओर बहेगी और इसके पीछे लगभग पूर्ण निर्वात का निर्माण करेगी। फ्रॉस्ट का मानना ​​है कि इस अल्ट्राप्योर स्पेस में सोलर सेल के लिए पतली फिल्म बनाने की लागत पृथ्वी पर इसे बनाने की लागत का केवल एक प्रतिशत होगी।
बेशक, ये सारे चमत्कार एक दिन में नहीं होंगे। भविष्य में, अंतरिक्ष यात्री अपने लिए और अधिक उपयोग पाएंगे। उन्हें पृथ्वी पर सौर ऊर्जा संचारित करने और अन्य कार्य करने के लिए अंतरिक्ष में बिजली संयंत्र स्थापित करने होंगे। निकट भविष्य के लिए, नासा के एक प्रकार का सार्वजनिक सेवा केंद्र बनने की संभावना है। अंतरिक्ष की सभी संपत्तियों का मालिक प्रबंधन दुनिया भर के औद्योगिक निगमों को अपनी सेवाएं बेचेगा। हालांकि, इस बात की संभावना से इंकार नहीं किया जा सकता है कि नासा अपना कारोबार किसी निजी फर्म को ट्रांसफर कर देगी। उदाहरण के लिए, बोइंग एयरलाइन का मानना ​​​​है कि यह अंतरिक्ष विमानों के वाणिज्यिक संचालन से लाभ उठा सकती है।

हाल ही में, जापान के वैज्ञानिक ठोस हीलियम के आदर्श क्रिस्टल विकसित करने में कामयाब रहे, जो स्थलीय प्रयोगशालाओं में करना बहुत मुश्किल है - वे गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में आसानी से विकृत हो जाते हैं। हालांकि, शोधकर्ताओं ने बहुत ही मूल तरीके से काम किया - उन्होंने शून्य गुरुत्वाकर्षण में हीलियम क्रिस्टल विकसित किए, जो एक जेट विमान में बनाए गए थे।

ठोस हीलियम क्रिस्टल के बारे में एक कहानी शुरू करने से पहले, यह याद करना आवश्यक है कि वैज्ञानिकों को उनकी आवश्यकता क्यों थी। जैसा कि हम जानते हैं, द्रव्य, ठोस और गैसीय के अलावा, पदार्थ की विभिन्न समुच्चय अवस्थाओं में एक है, जिसे बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट कहा जाता है। इस अवस्था में, पदार्थ में अणु और परमाणु नहीं होते हैं, बल्कि बोसोन होते हैं जो पूर्ण शून्य के करीब तापमान पर ठंडा हो जाते हैं।

बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट के दिलचस्प गुणों में से एक सुपरफ्लुइडिटी है - एक ऐसी अवस्था जिसमें इसकी चिपचिपाहट शून्य होती है, अर्थात, विभिन्न छिद्रों से या बस सतह पर गुजरते समय, इसके बीच कोई घर्षण नहीं होता है। आप समझते हैं, ऐसी संपत्ति काफी उपयोगी हो सकती है। इसके अलावा, यह साबित हो गया है कि, सुपरफ्लुइड अवस्था में, पदार्थ उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स भी हो सकते हैं।

एक शब्द में, यदि वैज्ञानिक हमें ज्ञात पदार्थों को बिना किसी समस्या के एक सुपरफ्लुइड अवस्था में स्थानांतरित कर सकते हैं, तो कई समस्याओं का समाधान किया जा सकता है। लेकिन यहाँ समस्या है - ऐसा करना अभी भी काफी कठिन है। उसी समय, पिछली शताब्दी के 60 के दशक में, यह सुझाव दिया गया था कि कुछ ठोस, विशेष रूप से जो क्रिस्टल बनाते हैं, उनमें भी अतिप्रवाह हो सकता है। और इस तरह की भूमिका के लिए पहले उम्मीदवारों को ठोस हीलियम क्रिस्टल कहा जाता था, जो 25 से अधिक वायुमंडल के दबाव में बनते हैं।

2004 में वापस, अल्बर्टा विश्वविद्यालय के अमेरिकी भौतिकविदों ने एक पूरी तरह से अप्रत्याशित प्रभाव के प्रयोगात्मक अवलोकन की सूचना दी - ठोस हीलियम में अतिप्रवाह। हालांकि, उनके प्रयोगों को अन्य प्रयोगशालाओं में पुन: प्रस्तुत नहीं किया जा सका, जिसके परिणामस्वरूप इस कार्य के परिणामों की विश्वसनीयता पर सवाल उठाया गया था। थोड़ी देर बाद, 2009 में, बर्कले में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के भौतिकविदों ने एक सुपरफ्लुइड ठोस की स्थिति में रूबिडियम गैस प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की।

हालांकि, इस दिशा को अप्रमाणिक के रूप में मान्यता दी गई थी - तथ्य यह है कि रूबिडियम के साथ काम करना मुश्किल है। यद्यपि यह पृथ्वी की पपड़ी (जैसे तांबा, निकल और जस्ता) में व्यापकता के मामले में लगभग 20 वें स्थान पर है, हालांकि, प्रकृति में यह धातु अपने स्वयं के खनिजों का निर्माण किए बिना और मुख्य रूप से अन्य क्षारीय तत्वों के साथ मिलकर एक छितरी हुई अवस्था में मौजूद है, उदाहरण के लिए, पोटेशियम के साथ। यानी यह मेरे लिए काफी कठिन है, जिससे इसके साथ सभी शोध बहुत महंगे हो जाते हैं।

इस वजह से, वैज्ञानिकों ने फिर से प्रिय हीलियम में लौटने का फैसला किया। लेकिन ठोस अवस्था में इसकी अतिप्रवाहता की संपत्ति की जांच करने के लिए, पहले उन्हीं क्रिस्टल को विकसित करना आवश्यक है। सिद्धांत रूप में, यह मुश्किल नहीं है - इसके लिए आपको केवल 25 वायुमंडल से ऊपर दबाव बनाने और तापमान को -272 डिग्री सेल्सियस तक कम करने की आवश्यकता है। यह बार-बार दिखाया गया है कि इस तरह के "फ्रीजर" में लगभग सेकंड में एक क्रिस्टल बन जाता है। हालांकि, एक और "लेकिन" है: जब गुरुत्वाकर्षण की उपस्थिति में हीलियम क्रिस्टल बढ़ते हैं, तो वे आसानी से विकृत हो जाते हैं। और यह अत्यधिक तरलता सहित उनके सभी गुणों को दृढ़ता से प्रभावित करता है।

और हाल ही में, जापान के वैज्ञानिकों ने इस समस्या से निपटने के लिए एक बहुत ही मूल तरीका प्रस्तावित किया है - आपको बस शून्य गुरुत्वाकर्षण में क्रिस्टल विकसित करने की आवश्यकता है! इसके अलावा, अंतरिक्ष में ऐसा करना बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है - शोधकर्ताओं ने अपने प्रयोगों के लिए एक छोटे जेट विमान का इस्तेमाल किया। आखिरकार, गति के कुछ प्रक्षेपवक्र के साथ, उदाहरण के लिए, परवलयिक उड़ान में, यह हवाई जहाज 20 सेकंड के लिए शून्य गुरुत्वाकर्षण में हो सकता है, जो एक सामान्य क्रिस्टल को विकसित करने के लिए काफी है। नतीजतन, 20 घंटे की उड़ान में, भौतिक विज्ञानी आठ प्रयोग करने में कामयाब रहे!

प्रयोग इस तरह से हुए: पहले, प्राथमिक क्रिस्टल को मानक तकनीक का उपयोग करके उगाया गया, और फिर उन्हें हीलियम -4 की "बूंदों" के साथ छिड़का गया, जो पहले से ही एक सुपरफ्लुइड अवस्था में था। यह सब एक विशेष ऑन-बोर्ड रेफ्रिजरेटर में हुआ। बड़े हीलियम क्रिस्टल को इसके निचले दबाव कक्ष में रखा गया था और फिर उन्हें छोटे टुकड़ों में तोड़ने के लिए ध्वनिक तरंग से कुचल दिया गया था। सुपरफ्लुइड हीलियम -4 के छिड़काव के बाद, छोटे क्रिस्टल पिघल गए, जबकि बड़े तेजी से बढ़े, अंततः लगभग 10 मिमी के आकार तक पहुंच गए।

नतीजतन, शोधकर्ता क्रिस्टल गठन की प्रक्रिया का पूरी तरह से निरीक्षण करने में सक्षम थे। दिलचस्प बात यह है कि यह ओस्टवाल्ड के पकने की घटना के समान था। इसे रोजमर्रा की जिंदगी में आइसक्रीम के उदाहरण पर देखा जा सकता है: समय के साथ, इसमें बड़े बर्फ के क्रिस्टल छोटे से खुद को जोड़ लेते हैं, और परिणामस्वरूप, पूरा उत्पाद कठोर और खस्ता हो जाता है। लेकिन इस मामले में, ओसवाल्ड का पकना काफी धीमा है, लेकिन हीलियम के साथ, प्रभाव बहुत तेज निकला - इस प्रक्रिया में कुछ सेकंड लगे।

अध्ययन के प्रमुख लेखक प्रोफेसर नोमुरा रयूजी ने कहा, "हीलियम क्रिस्टल सुपरफ्लुइड पदार्थ से बहुत तेज़ी से बढ़ सकते हैं। यह ऐसे क्रिस्टल के मौलिक गुणों का अध्ययन करने के लिए एक आदर्श सामग्री है, क्योंकि वे बहुत जल्दी बनते हैं।" अब जब भौतिक विज्ञानी ठोस हीलियम के आदर्श क्रिस्टल को विकसित करने में सफल हो गए हैं, तो यह संभव होगा कि इसे सुपरफ्लुइडिटी के लिए परीक्षण करने का प्रयास किया जाए।

वैसे, 2004 में इस संपत्ति की खोज करने वाले अमेरिकी वैज्ञानिकों ने काम की आलोचना के जवाब में बताया कि उनके विरोधी इस तथ्य के कारण सफल नहीं हुए कि जिन क्रिस्टल के साथ उन्होंने काम किया, वे विकृत हो गए थे। अब जापानी शोधकर्ता शून्य गुरुत्वाकर्षण में पहले से ही पूरी तरह से सामान्य क्रिस्टल का उपयोग करके अपने सहयोगियों के परिणामों की दोबारा जांच करने में सक्षम होंगे ...

© वी.आई. स्ट्रेलोव, बीजी ज़खारोव
© कॉस्मोनॉटिक्स के इतिहास का राज्य संग्रहालय। के.ई. त्सोल्कोवस्की, कलुगा
खंड "के.ई. त्सोल्कोवस्की और अंतरिक्ष उत्पादन की समस्याएं"
2008

अंतरिक्ष यान पर वास्तविक माइक्रोग्रैविटी स्थितियों के तहत बढ़ते अर्धचालक एकल क्रिस्टल पर प्रयोगों के परिणामों के विश्लेषण से पता चलता है कि, गुणों की समग्रता के संदर्भ में, अंतरिक्ष प्रयोगों में प्राप्त क्रिस्टल स्थलीय परिस्थितियों में प्राप्त क्रिस्टल से बेहतर नहीं थे। एक नियम के रूप में, उनके पास सिल्लियों के व्यास और लंबाई पर डोपेंट के वितरण में या तो एक महत्वपूर्ण माइक्रोइनहोमोजेनिटी (विकास बैंड) या मैक्रोइनहोमोजेनिटी थी, जिसकी उत्पत्ति केवल प्रकृति में बदलाव और वृद्धि से जुड़ी हो सकती है। पिघल में संवहन की तीव्रता। इसलिए, विकसित क्रिस्टल के गुणों की उच्च समरूपता प्राप्त करने के लिए, प्रसार गर्मी और पिघल में बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के लिए स्थितियां प्रदान करना आवश्यक है।

इन स्थितियों और क्रिस्टल के अपेक्षित सीमित पैरामीटर प्राप्त किए जा सकते हैं:

- थर्मोगुरुत्वाकर्षण संवहन की अनुपस्थिति में,

- पिघल की मुक्त सतह को छोड़कर,

- मेल्ट पर बाहरी अर्ध-स्थैतिक प्रभावों को कम करते हुए, जो कि माइक्रोग्रैविटी स्थितियों के तहत, पिघलने की बढ़ती गुरुत्वाकर्षण संवेदनशीलता के कारण उनमें मजबूर संवहन प्रवाह का कारण बनता है और, तदनुसार, संरचना और विकसित क्रिस्टल के गुणों की अमानवीयता।

केवल प्रसार गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण की शर्तों के तहत, परमाणुओं के स्व-संगठन के माध्यम से स्थिर तापमान की स्थिति में क्रिस्टल का मुक्त विकास होगा, और इस स्तर पर संरचना और गुणों की एकरूपता सुनिश्चित की जाएगी। इन शर्तों के तहत, संदर्भ नमूने या व्यक्तिगत कामकाजी नमूने प्राप्त करना संभव है, जिस पर न केवल क्रिस्टल के पैरामीटर निर्धारित किए जाएंगे, बल्कि अधिकतम प्राप्त करने योग्य मापदंडों वाले ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों के नमूने उन पर गढ़े जा सकते हैं। हालाँकि, इन शर्तों को लागू करना वर्तमान में कठिन है।

इसलिए, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकियों का मुख्य कार्य अंतरिक्ष में पिघलने से क्रिस्टल के बड़े पैमाने पर उत्पादन को व्यवस्थित करना नहीं है, बल्कि स्थलीय प्रौद्योगिकियों में अंतरिक्ष में प्राप्त क्रिस्टलीकरण प्रक्रियाओं के बारे में नए ज्ञान का उपयोग करना है, जो उन स्थितियों के अधिकतम सन्निकटन के साथ है जो संवहनी प्रक्रियाओं को कम से कम सुनिश्चित करते हैं। .

आधुनिक इंस्ट्रूमेंटेशन तकनीकों के लिए कई सौ मिलीमीटर व्यास वाले अत्यधिक समान डोप किए गए क्रिस्टल की आवश्यकता होती है। साथ ही, उनकी खेती के लिए बहु-टन प्रतिष्ठानों की आवश्यकता होती है, जो अवास्तविक हैं और उन्हें अंतरिक्ष में रखने की कोई आवश्यकता नहीं है, खासकर जब उनके पास पिघलने में संवहनी प्रक्रियाओं को कम करके पृथ्वी पर एक विकल्प होता है। अर्धचालक पिघलने में गर्मी और द्रव्यमान हस्तांतरण प्रक्रियाओं के प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक अध्ययनों के विश्लेषण के अनुसार, यह एक विशुद्ध रूप से तकनीकी समस्या है: सबसे पहले, यह रेडियल तापमान ढाल को कम करना, क्रिस्टलीकरण दिशा अभिविन्यास की सटीकता, और पिघल की एक मुक्त सतह की अनुपस्थिति।