A2B6 და A3B5 ნაერთების მყარი ხსნარების ერთგვაროვანი კრისტალების ზრდა ითვლება კოსმოსური მასალების მეცნიერების ერთ-ერთ პერსპექტიულ სფეროდ. ეს მეთოდი უკვე გამოიყენეს კოსმოსში კრისტალების გასაშენებლად.

თუმცა, აქაც, ზოგიერთ შემთხვევაში, დაფიქსირდა მოზრდილი კრისტალების თვისებების დიდი არაერთგვაროვნება. ამჟამად ამ მიმართულებით კვლევები საზღვარგარეთ გრძელდება. კერძოდ, იაპონიაში ტარდება თეორიული კვლევისა და სახმელეთო ექსპერიმენტების ვრცელი პროგრამა კოსმოსური ექსპერიმენტების მოსამზადებლად იაპონურ ISS მოდულზე ერთგვაროვანი In1-xGaxAs და Cd1-xZnxTe კრისტალების მისაღებად. მსგავს ექსპერიმენტებს ევროპელი მეცნიერები MAP-ის პროგრამის ფარგლებში გეგმავენ. ამრიგად, დაგეგმილი VAMPIR ექსპერიმენტი შეესაბამება კოსმოსური მასალების მეცნიერების უახლეს ტენდენციებს.

შესავალი

დღეს ასტრონავტიკის მრავალი მიღწევა ფართოდ გამოიყენება ეროვნული ეკონომიკის სხვადასხვა დარგში. დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრების გამოყენება კომუნიკაციების, ტელევიზიის, მეტეოროლოგიის, კარტოგრაფიის, ნავიგაციის, ბუნებრივი რესურსების შესასწავლად, გეოლოგიის, სოფლის მეურნეობის, სატყეო მეურნეობისა და მეთევზეობის საჭიროებისთვის, მტკიცედ შევიდა კაცობრიობის ყოველდღიურ საქმიანობაში. თუმცა, კოსმოსური ობიექტების უწყვეტი გაუმჯობესება ხსნის უფრო და უფრო ახალ შესაძლებლობებს მათი გამოყენებისთვის ეროვნულ ეკონომიკასა და მეცნიერებაში. კოსმონავტიკის ერთ-ერთი პერსპექტიული სფეროა ახალი მასალების წარმოება ოსმოსში. ამ მნიშვნელოვანი სამეცნიერო და ტექნიკური პრობლემის პრაქტიკული გადაწყვეტა ბოლო წლებში შესაძლებელი გახდა გრძელვადიანი პილოტირებული ორბიტალური სადგურებისა და სატრანსპორტო სატრანსპორტო საშუალებების შექმნისას, რომლებიც შექმნილია ასტრონავტების ამ სადგურებზე მიტანისთვის და დედამიწაზე საჭირო სახარჯო მასალებით დასაბრუნებლად. (ფოტოფილმი, საწვავი, საკვების მარაგი და ა.შ.).

კოსმოსში მასალების წარმოების სფეროში კვლევები განპირობებულია ტექნოლოგიურ პროცესებში გამოყენების სურვილით, რომლებიც შექმნილია კოსმოსური ხომალდის დედამიწის მახლობლად ორბიტაზე გადაადგილებისას: უპირველეს ყოვლისა, ხანგრძლივი უწონობის მდგომარეობა, ისევე როგორც გარემო. ღრმა ვაკუუმი, მაღალი და დაბალი ტემპერატურა და კოსმოსური გამოსხივება.

უწონობის პირობებში, რიგი ცნობილი ფიზიკური პროცესები განსხვავებულად მიმდინარეობს, ვიდრე ჩვენთვის ნაცნობი მიწიერი პირობებით (გრავიტაციის გავლენით). ამრიგად, უწონადობაში არ არსებობს არქიმედეს ძალა, რომელიც ჩვეულებრივ ხმელეთის პირობებში იწვევს თხევადი ნივთიერებების სხვადასხვა სიმკვრივის სტრატიფიკაციას, სუსტდება ბუნებრივი კონვექცია, რაც ხმელეთის პირობებში იწვევს სხვადასხვა ტემპერატურის მქონე სითხეებისა და აირების ფენების შერევას. ეს ხსნის ფუნდამენტურ შესაძლებლობებს როგორც ხარისხობრივად ახალი მასალების მისაღებად ნულოვანი სიმძიმის პირობებში, ასევე არსებული მასალების თვისებების გასაუმჯობესებლად.

უწონობის დროს შესაძლებელია თხევადი ლითონის უკონტეინერო შეკავება სივრცეში, რის გამოც შესაძლებელია თავიდან იქნას აცილებული მისი დაბინძურება კონტეინერის კედლებიდან მინარევების შეღწევის გამო და შედეგად მიღებული ულტრასუფთა ნივთიერებები. უწონადობისას სითხეების ქცევა განისაზღვრება ზედაპირული დაძაბულობის ძალებით და ეს მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ისეთი საერთო ტექნოლოგიური პროცესების შესრულების დროსაც, როგორიცაა შედუღება, შედუღება, დნობა და ა.შ.

სსრკ-ში პირველი ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები ჩატარდა 1969 წელს სოიუზ-6 პილოტირებული კოსმოსური ხომალდის ბორტზე ხანგრძლივი უწონობის პირობებში სსრკ პილოტ-კოსმონავტმა ვ.ნ. უკრაინის სსრ მეცნიერებათა აკადემიის E. O. Paton-მა შეიმუშავა ლითონების შედუღების სხვადასხვა მეთოდი. დადასტურდა კოსმოსურ პირობებში სხვადასხვა შედუღების ოპერაციების შესრულების პრაქტიკული შესაძლებლობა. ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები ჩატარდა 1975 წელს სალიუტ-4 ორბიტალური სადგურის ფრენისას, ასევე კოსმოსური ხომალდების სოიუზისა და აპოლოს ერთობლივი ფრენისას. ზოგიერთი ტექნოლოგიური ექსპერიმენტი ჩატარდა ვერტიკალურად გაშვებულ მაღალ სიმაღლეზე რაკეტებზე მათი პასიური (გამორთული ძრავებით) ფრენისას ატმოსფეროს ზედა ფენებში (ამ შემთხვევაში უწონობის მდგომარეობა უზრუნველყოფილია მოკლე დროით - დაახლოებით ათი წუთი).

ახალი ნაბიჯი კოსმოსური წარმოების სამეცნიერო საფუძვლების შექმნისკენ გადაიდგა Salyut-5-ის ორბიტალური სამეცნიერო სადგურის ფრენისას, როდესაც სსრკ პილოტ-კოსმონავტებმა B.V. ვოლტოვმა, V.M. ჟოლობოვმა, V.V. გორბატომ და იუ. ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების ციკლი ინსტრუმენტების ნაკრების გამოყენებით "კრისტალი", "ნაკადი", "სფერო", "დიფუზია" და "რეაქცია".

კოსმოსური ტექნოლოგიების კვლევა ასევე მიმდინარეობს შეერთებულ შტატებსა და სხვა ქვეყნებში. სხვადასხვა ტექნოლოგიური ექსპერიმენტი ჩატარდა Apollo 14, -16, -17 კოსმოსურ ხომალდზე, Skylab-ის ორბიტალურ სადგურზე, Black Brant-ის მაღალსიმაღლე რაკეტების გაშვებისას.

ეს ბროშურა იძლევა მიმოხილვას კოსმოსური ტექნოლოგიებისა და კოსმოსური წარმოების სფეროში კვლევის მიმდინარე მდგომარეობის შესახებ. იგი მოგვითხრობს კოსმოსური წარმოების პერსპექტიულ სფეროებზე, როგორიცაა ლითონების, ნახევარგამტარული მასალების, ოპტიკური მინის, კერამიკის, ბიოსამედიცინო პრეპარატების მიღება და ა.შ.

ფიზიკური პირობები კოსმოსურ ხომალდზე

კოსმოსური ხომალდის დედამიწის მახლობლად ორბიტაზე ფრენისას ბორტზე წარმოიქმნება პირობები, რომლებსაც ადამიანი ჩვეულებრივ არ აწყდება დედამიწაზე. პირველი მათგანი გახანგრძლივებული უწონადობაა.

მოგეხსენებათ, სხეულის წონა არის ძალა, რომლითაც იგი მოქმედებს საყრდენზე. თუ სხეულიც და საყრდენიც თავისუფლად მოძრაობს გრავიტაციის მოქმედებით ერთი და იგივე აჩქარებით, ანუ თავისუფლად ეცემა, მაშინ სხეულის წონა ქრება. თავისუფლად ჩამოვარდნილი სხეულების ეს თვისება დაადგინა გალილეომ. ის წერდა: „ჩვენ ვგრძნობთ დატვირთვას ჩვენს მხრებზე, როდესაც ვცდილობთ ავიცილოთ თავიდან მისი თავისუფალი დაცემა. მაგრამ თუ ჩვენ დავიწყებთ ქვევით სვლას ისეთივე სიჩქარით, როგორიც ზურგზე დევს ტვირთი, მაშინ როგორ შეიძლება დაგვჭირდეს და დაგვამძიმოს? თითქოს გვინდოდა შუბით დაგვეჯახა ის, ვინც წინ გარბის იმავე სიჩქარით, რომლითაც შუბი მოძრაობს.

როდესაც კოსმოსური ხომალდი დედამიწის ორბიტაზე მოძრაობს, ის თავისუფალ ვარდნაშია. მოწყობილობა მუდამ ეცემა, მაგრამ ვერ აღწევს დედამიწის ზედაპირს, რადგან მას ისეთი სიჩქარე ენიჭება, რაც მის გარშემო უსასრულოდ ბრუნავს (ნახ. 1). ეს არის ეგრეთ წოდებული პირველი კოსმოსური სიჩქარე (7,8 კმ/წმ). ბუნებრივია, აპარატის ბორტზე არსებული ყველა ობიექტი წონას კარგავს, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, დგება უწონობის მდგომარეობა.

ბრინჯი. 1. უწონობის გაჩენა კოსმოსურ ხომალდზე

უწონადობის მდგომარეობა ასევე შეიძლება გამრავლდეს დედამიწაზე, მაგრამ მხოლოდ მოკლე დროში. ამისათვის გამოიყენება, მაგალითად, უწონობის კოშკები - მაღალი კონსტრუქციები, რომლებშიც თავისუფლად ვარდება საკვლევი კონტეინერი. იგივე მდგომარეობა ხდება თვითმფრინავებზე, რომლებიც დაფრინავენ გამორთული ძრავებით სპეციალური ელიფსური ტრაექტორიების გასწვრივ. კოშკებში უწონობის მდგომარეობა რამდენიმე წამს გრძელდება, თვითმფრინავებზე - ათეულ წამს. კოსმოსურ ხომალდზე ეს მდგომარეობა შეიძლება გაგრძელდეს თვითნებურად დიდი ხნის განმავლობაში.

სრული უწონობის ეს მდგომარეობა არის იმ პირობების იდეალიზაცია, რომლებიც რეალურად არსებობს კოსმოსური ფრენის დროს. ფაქტობრივად, ეს მდგომარეობა ირღვევა ორბიტალური ფრენის დროს კოსმოსურ ხომალდზე მოქმედი სხვადასხვა მცირე აჩქარების გამო. ნიუტონის მე-2 კანონის შესაბამისად, ასეთი აჩქარებების გამოჩენა ნიშნავს, რომ სხეულის მცირე ძალები იწყებენ მოქმედებას კოსმოსურ ხომალდზე არსებულ ყველა ობიექტზე და, შესაბამისად, ირღვევა უწონობის მდგომარეობა.

კოსმოსურ ხომალდზე მოქმედი მცირე აჩქარებები შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად. პირველ ჯგუფში შედის აჩქარებები, რომლებიც დაკავშირებულია თავად აპარატის სიჩქარის ცვლილებასთან. მაგალითად, ატმოსფეროს ზედა ფენების წინააღმდეგობის გამო, როდესაც აპარატი მოძრაობს დაახლოებით 200 კმ სიმაღლეზე, ის განიცდის აჩქარებას 10 -5 გ 0 (g 0 არის მიზიდულობის აჩქარება ახლოს. დედამიწის ზედაპირი, უდრის 981 სმ/წმ 2). როდესაც კოსმოსურ ხომალდზე ძრავები ჩართულია ახალ ორბიტაზე გადასატანად, ის ასევე განიცდის აჩქარების ეფექტს.

მეორე ჯგუფი მოიცავს აჩქარებებს, რომლებიც დაკავშირებულია კოსმოსური ხომალდის ორიენტაციის ცვლილებასთან სივრცეში ან ბორტზე მასის გადაადგილებასთან. ეს აჩქარებები ხდება დამოკიდებულების კონტროლის სისტემის ძრავების მუშაობის დროს, ასტრონავტების გადაადგილებისას და ა.შ. ჩვეულებრივ, აჩქარების სიდიდე, რომელიც შექმნილია დამოკიდებულების ძრავებით არის 10–6 - 10–4 გ 0 . ასტრონავტების სხვადასხვა აქტივობის გამო წარმოქმნილი აჩქარებები 10 -5 - 10 -3 გ 0 დიაპაზონშია.

უწონადობაზე საუბრისას კოსმოსური ტექნოლოგიების შესახებ ზოგიერთი პოპულარული სტატიის ავტორები იყენებენ ტერმინებს „მიკროგრავიტაცია“, „სამყარო გრავიტაციის გარეშე“ და კიდევ „გრავიტაციული სიჩუმე“. ვინაიდან უწონადობის მდგომარეობაში არ არის წონა, მაგრამ არის გრავიტაციული ძალები, ეს ტერმინები მცდარი უნდა იყოს აღიარებული.

ახლა განვიხილოთ სხვა პირობები, რომლებიც არსებობს კოსმოსურ ხომალდზე დედამიწის გარშემო ფრენის დროს. პირველ რიგში, ეს არის ღრმა ვაკუუმი. ატმოსფეროს ზედა წნევა 200 კმ სიმაღლეზე არის დაახლოებით 10-6 მმ ვწყ. ხელოვნება, ხოლო 300 კმ სიმაღლეზე - დაახლოებით 10 -8 მმ Hg. Ხელოვნება. ასეთი ვაკუუმის მიღება შესაძლებელია დედამიწაზეც. თუმცა, ღია სივრცე შეიძლება შევადაროთ უზარმაზარი სიმძლავრის ვაკუუმურ ტუმბოს, რომელსაც შეუძლია ძალიან სწრაფად ამოტუმბოს გაზი კოსმოსური ხომალდის ნებისმიერი კონტეინერიდან (ამისთვის საკმარისია მისი დეპრესია). ამასთან, ამ შემთხვევაში აუცილებელია გავითვალისწინოთ ზოგიერთი ფაქტორის მოქმედება, რომელიც იწვევს ვაკუუმის გაუარესებას კოსმოსური ხომალდის მახლობლად: გაზის გაჟონვა მისი შიდა ნაწილებიდან, მისი ჭურვების განადგურება მზის რადიაციის გავლენის ქვეშ, დაბინძურება. მიმდებარე სივრცე ორიენტაციისა და კორექტირების სისტემების ძრავების მუშაობის გამო.

ნებისმიერი მასალის წარმოების ტექნოლოგიური პროცესის ტიპიური სქემა არის ის, რომ ენერგია მიეწოდება საწყის ნედლეულს, რაც უზრუნველყოფს გარკვეული ფაზური გარდაქმნების ან ქიმიური რეაქციების გავლას, რაც იწვევს სასურველ პროდუქტს. კოსმოსში მასალების დამუშავების ენერგიის ყველაზე ბუნებრივი წყარო მზეა. დედამიწის მახლობლად ორბიტაზე მზის გამოსხივების ენერგიის სიმკვრივე არის დაახლოებით 1,4 კვტ/მ 2 და ამ მნიშვნელობის 97% არის ტალღის სიგრძის დიაპაზონში 3 × 10 3-დან 2 × 10 4 ?-მდე. თუმცა, მზის ენერგიის პირდაპირი გამოყენება მასალების გასათბობად დაკავშირებულია მთელ რიგ სირთულეებთან. პირველი, მზის ენერგიის გამოყენება არ შეიძლება კოსმოსური ხომალდის ტრაექტორიის ჩაბნელებულ მონაკვეთში. მეორეც, საჭიროა რადიაციული მიმღებების მუდმივი ორიენტაციის უზრუნველყოფა მზეზე. და ეს, თავის მხრივ, ართულებს კოსმოსური ხომალდის დამოკიდებულების კონტროლის სისტემის მუშაობას და შეიძლება გამოიწვიოს აჩქარების არასასურველი მატება, რაც არღვევს უწონობის მდგომარეობას.

რაც შეეხება სხვა პირობებს, რომლებიც შეიძლება განხორციელდეს კოსმოსურ ხომალდზე (დაბალი ტემპერატურა, მზის რადიაციის მყარი კომპონენტის გამოყენება და ა.შ.), მათი გამოყენება კოსმოსური წარმოების ინტერესებში ამჟამად არ არის გათვალისწინებული.

მატერიის ქცევა უწონადობაში

მატერიის აგრეგატი და ფაზური მდგომარეობები.კოსმოსურ პირობებში მატერიის ქცევის თავისებურებების განხილვისას ხშირად გამოიყენება ისეთი ცნებები, როგორიცაა აგრეგატი და ფაზური მდგომარეობა, ფაზა და კომპონენტები. მოდით განვსაზღვროთ ეს ცნებები.

მატერიის საერთო მდგომარეობები განსხვავდება მოლეკულების ან ატომების თერმული მოძრაობის ბუნებით. ჩვეულებრივ, ისინი საუბრობენ აგრეგაციის სამ მდგომარეობაზე - აირისებრი, მყარი და თხევადი. აირებში მოლეკულები თითქმის არ არის შეკრული მიზიდულობის ძალებით და თავისუფლად მოძრაობენ, ავსებენ მთელ ჭურჭელს. კრისტალური მყარი ნივთიერებების სტრუქტურა ხასიათდება მაღალი მოწესრიგებით - ატომები განლაგებულია ბროლის გისოსის კვანძებში, რომელთა სიახლოვეს ისინი ასრულებენ მხოლოდ თერმულ ვიბრაციას. შედეგად, კრისტალურ სხეულებს აქვთ მკაცრად შეზღუდული ფორმა და როდესაც თქვენ ცდილობთ როგორმე შეცვალოთ იგი, წარმოიქმნება მნიშვნელოვანი ელასტიური ძალები, რომლებიც ეწინააღმდეგებიან ასეთ ცვლილებას.

კრისტალებთან ერთად ცნობილია აგრეთვე სხვა სახის მყარი - ამორფული სხეულები. ამორფული მყარი სხეულების შიდა სტრუქტურის მთავარი მახასიათებელია სრული წესრიგის არარსებობა: მხოლოდ მეზობელი ატომების განლაგებისას შეინიშნება წესრიგი, რომელიც იცვლება მათი ქაოტური განლაგებით ერთმანეთთან შედარებით უფრო დიდ დისტანციებზე. ამორფული მდგომარეობის ყველაზე მნიშვნელოვანი მაგალითია მინა.

იგივე თვისება - მოკლე დიაპაზონის წესრიგი მეზობელი ატომების განლაგებისას - ფლობს აგრეგაციის თხევად მდგომარეობაში მყოფ ნივთიერებას. ამ მიზეზით, სითხის მოცულობის ცვლილება არ იწვევს მასში მნიშვნელოვანი ელასტიური ძალების გამოჩენას და ნორმალურ პირობებში სითხე იღებს ჭურჭლის ფორმას, რომელშიც ის მდებარეობს.

თუ ნივთიერება შედგება რამდენიმე კომპონენტისგან (ქიმიური ელემენტები ან ნაერთები), მაშინ მისი თვისებები დამოკიდებულია ამ კომპონენტების შედარებით კონცენტრაციაზე, ასევე ტემპერატურაზე, წნევაზე და სხვა პარამეტრებზე. კომპონენტების ასეთი კომბინაციის შედეგად მიღებული საბოლოო პროდუქტის დასახასიათებლად გამოიყენება ფაზის კონცეფცია. თუ განსახილველი ნივთიერება შედგება ერთმანეთის მოსაზღვრე ერთგვაროვანი ნაწილებისგან, რომელთა ფიზიკური ან ქიმიური თვისებები განსხვავებულია, მაშინ ასეთ ნაწილებს ფაზები ეწოდება. მაგალითად, ყინულისა და წყლის ნარევი ორფაზიანი სისტემაა, ხოლო წყალი, რომელშიც ჰაერი იხსნება, არის ერთფაზიანი სისტემა, რადგან ამ შემთხვევაში კომპონენტებს შორის ინტერფეისი არ არსებობს.

ფაზის მდგომარეობა - კონცეფცია, რომელიც ეფუძნება ტერმინ „ფაზის“ სტრუქტურულ წარმოდგენას. ნივთიერების ფაზური მდგომარეობა განისაზღვრება მხოლოდ ატომების ან მოლეკულების ურთიერთგანლაგების ბუნებით და არა მათი ფარდობითი მოძრაობით. გრძელვადიანი რიგის არსებობა (სრული რიგი) შეესაბამება კრისტალურ ფაზურ მდგომარეობას, მოკლე დიაპაზონის წესრიგს - ამორფულ ფაზურ მდგომარეობას, წესრიგის სრულ არარსებობას - აირისებრ ფაზურ მდგომარეობას.

ფაზის მდგომარეობა სულაც არ ემთხვევა აგრეგაციის მდგომარეობას. მაგალითად, ამორფული ფაზის მდგომარეობა შეესაბამება აგრეგაციის ჩვეულებრივ თხევად მდგომარეობას და მყარ მინის მდგომარეობას. აგრეგაციის მყარ მდგომარეობას შეესაბამება ორი ფაზა - კრისტალური და ამორფული (მინის).

ბრინჯი. 2. დიაგრამაპ-ტ ერთკომპონენტიანი სისტემის წონასწორობა

ნივთიერების გადასვლას ერთი ფაზური მდგომარეობიდან მეორეში ეწოდება ფაზურ გადასვლას, ანუ ტრანსფორმაციას. თუ ნივთიერების ორი ან მეტი განსხვავებული ფაზა მოცემულ ტემპერატურასა და წნევაზე ერთდროულად არსებობს, ერთმანეთთან კონტაქტში, მაშინ ისინი საუბრობენ ფაზურ წონასწორობაზე. ნახ. მაგალითად, სურათი 2 გვიჩვენებს ერთკომპონენტიანი სისტემის ფაზური წონასწორობის დიაგრამას, რომელიც გამოსახულია კოორდინატების წნევაზე ( რ) - ტემპერატურა ( თ). აქ არის იზობარი (ანუ მუდმივი წნევის სწორი ხაზი) აჰშეესაბამება პირდაპირ გადასვლებს მყარი - თხევადი (დნობა და გამაგრება) და თხევადი - აირი (აორთქლება და კონდენსაცია), იზობარი. ს-ს- გარდამავალი მყარი - აირი (სუბლიმაცია) და იზობარი in-ში- სამივე ფაზის თანაარსებობა ე.წ სამმაგ წერტილში, გარკვეულ მნიშვნელობებზე რდა თ.

უწონობის ეფექტი სითხეზე.როგორ მოქმედებს გრავიტაცია მატერიის ქცევაზე აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში? მყარ სხეულებში ატომები და მოლეკულები განლაგებულია მკაცრად განსაზღვრული თანმიმდევრობით და მიზიდულობის ძალას არ შეუძლია მნიშვნელოვანი გავლენა მოახდინოს ამ მდგომარეობაში მიმდინარე პროცესებზე.

ამ ძალას შეუძლია უფრო მნიშვნელოვნად იმოქმედოს აირებში არსებულ პროცესებზე. მაგალითად, ცნობილია, რომ ატმოსფეროში გაზის სხვადასხვა ფენების არათანაბარი გაცხელების პირობებში, თავისუფალი კონვექცია წარმოიქმნება გრავიტაციის მოქმედებით, ანუ ამ ფენებს შორის გაზის მოწესრიგებული გაცვლა. უწონად პირობებში, ეს ეფექტი შეიძლება არ მოხდეს.

მაგრამ გრავიტაციული ძალა განსაკუთრებით ძლიერ გავლენას ახდენს სითხეზე. სითხეში უწონად გადასვლისას ქრება არქიმედეს ძალა, მოქმედებს სხვადასხვა სიმკვრივის კომპონენტებზე და იწვევს მათ განცალკევებას, იცვლება კონვექციური ნაკადების ბუნება, იზრდება სითხეში ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ფარდობითი როლი და თავისუფლად ხდება შესაძლებელი. შეინარჩუნეთ იგი გემის გარეთ (ლევიტაციის ფენომენი). ამ მიზეზების გამო, მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ სითხეში მიმდინარე პროცესები.

როგორც გაზში, სითხეში მოლეკულები არ ინარჩუნებენ მუდმივ პოზიციას, მაგრამ მოძრაობენ ადგილიდან ადგილზე თერმული ენერგიის გამო. თუ თხევად ნაწილაკებში ნებისმიერ წერტილში ჭარბობს ერთი და იგივე ტიპის ნაწილაკები, მაშინ ერთმანეთთან უფრო ხშირი შეჯახების გამო ისინი თანდათან გადადიან ზონაში, სადაც მათი კონცენტრაცია უფრო დაბალია. ამ პროცესს დიფუზია ეწოდება. დროთა განმავლობაში დიფუზიის გამო ტნაწილაკები გადაადგილებულია მანძილით X = (2დტ) 1/2, სადაც დ- დიფუზიის კოეფიციენტი. თუ ნაწილაკებს რადიუსის მქონე სფეროებად განვიხილავთ რ, მაშინ დ = ვ · (?? რ) - ერთი. Აქ ვ- ნაწილაკების თერმული ენერგია, ? არის სითხის სიბლანტე, რომელიც დიდად არის დამოკიდებული მის ტემპერატურაზე. როდესაც სითხე გაცივდება, სიბლანტე იზრდება და, შესაბამისად, დიფუზიური პროცესები შენელდება.

თუ იმავე ტიპის ნაწილაკების კონცენტრაციის ცვლილება მანძილზე ? xსითხის შიგნით არის ? თან, მაშინ ნაწილაკების რაოდენობამ უნდა გაიაროს ერთეული ფართობი 1 წამში მე = - დ? გ/? x.

სითხე შეიძლება შეიცავდეს რამდენიმე კომპონენტს ერთდროულად. თუ რომელიმე კომპონენტის შემცველობა დაბალია, მაშინ ეს კომპონენტი განიხილება როგორც მინარევები. თუ საწყის მომენტში მინარევები სითხეში არათანაბრად ნაწილდება, მაშინ სითხეში დიფუზიური პროცესები იწვევს ერთგვაროვანი განაწილების დამყარებას (ჰომოგენიზაცია).

ზოგიერთ შემთხვევაში, სითხე შეიძლება შეიცავდეს სხვადასხვა სიმკვრივის კომპონენტებს. დედამიწაზე, არქიმედეს ძალის მოქმედებით, ეს კომპონენტები თანდათანობით გამოიყოფა (მაგალითად, ნაღები და უცხიმო რძე წარმოიქმნება რძისგან). უწონობის დროს ეს განცალკევება არ არსებობს და ასეთი სითხეების გამაგრების შემდეგ შესაძლებელია უნიკალური თვისებების მქონე ნივთიერებების მიღება. სითხე ასევე შეიძლება შეიცავდეს ერთმანეთთან შეუთავსებელ ფაზებს, როგორიცაა ნავთი და წყალი. დედამიწაზე მათ შორის მკაფიო საზღვრები იქმნება. უწონობის დროს, შერევით, შეიძლება მიიღოთ სტაბილური ნარევი, რომელიც შედგება ერთი ან მეორე ფაზის მცირე წვეთებისგან. გამკვრივების შემდეგ სხვადასხვა ფაზის ასეთი ნარევებიდან შეიძლება მივიღოთ ერთგვაროვანი კომპოზიციური მასალები, ქაფიანი ლითონები და ა.შ.

სითხეში სხვადასხვა ფაზას შორის ინტერფეისების გამოჩენა დაკავშირებულია ზედაპირული დაძაბულობის ძალის, ანუ კაპილარული ძალის არსებობასთან, რომელიც წარმოიქმნება სითხის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების გამო. ზედაპირული დაძაბულობა შეიძლება შევადაროთ ძალას, რომელიც აბრუნებს სტრიქონს პირვანდელ მდგომარეობას, როდესაც მოთამაშე ცდილობს მის განზე გაყვანას. ეს არის ზედაპირული დაძაბულობის ძალა, რომელიც იწვევს წვეთების ჩავარდნას ცუდად დახურული ონკანიდან და არა წყლის წვრილი წვეთი. მაგრამ დედამიწაზე ეს წვეთები მცირეა: მიზიდულობის ძალა ბევრად აღემატება ზედაპირული დაძაბულობის ძალებს და ძალიან დიდ მათ ნაწილებად ყოფს. უწონადობაში ვერაფერი შეუშლის ხელს ძალიან დიდი წვეთების წარმოქმნას და თავისთვის დარჩენილი თხევადი სხეული სფერულ ფორმას მიიღებს.

ფაქტობრივად, ხომალდის ბორტზე, სხვადასხვა სახის მცირე აჩქარების გამო, ირღვევა უწონობის მდგომარეობა. Თუ რ- სფეროს რადიუსი, რომლის ფორმას იღებს სითხე, მაშინ მასზე მოქმედი კაპილარული ძალა დაახლოებით ტოლია? რ, სად? - ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტი. სითხეზე მოქმედი ინერციული სხეულის ძალების სიდიდე უდრის? გრ 3 სად? არის სითხის სიმკვრივე, გ- მცირე აჩქარება. ცხადია, როდის ითამაშებს ზედაპირული დაძაბულობის ეფექტები მთავარ როლს? (? გრ 2) –1 > 1. ეს პირობა განაპირობებს უწონობის მიახლოებულ მდგომარეობაში რადიუსის მქონე თხევადი სფეროების მიღების შესაძლებლობას. რ. ასეთი თხევადი სფეროები კოსმოსურ ხომალდზე შეიძლება იყოს თავისუფლად მცურავ მდგომარეობაში, როდესაც მათ შესანახად ხომალდები არ არის საჭირო. თუ ის თხევადი დნებაა, მაშინ როცა დედამიწაზე მყარდება, ჭურჭლის კედლებიდან მავნე მინარევები მოდის. სივრცეში, თქვენ შეგიძლიათ გააკეთოთ ჭურჭლის გარეშე და, შესაბამისად, მიიღოთ მეტი სუფთა ნივთიერებები.

სითბოს და მასის გადაცემა უწონობაში.უწონობაზე გადასვლა ასევე მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს სითხეებსა და აირებში სითბოს და მასის გადაცემის პროცესებზე. სითბო შეიძლება გადავიდეს გამტარობით, კონვექციის ან რადიაციის ან ამ მექანიზმების ნებისმიერი კომბინაციით. თბოგამტარობა არის სითბოს გადაცემის პროცესი უფრო მაღალი ტემპერატურის ზონიდან ზონაში, სადაც ტემპერატურა დაბალია, ამ ზონებს შორის საშუალო მოლეკულების დიფუზიის გზით. ამ მიზეზით, თბოგამტარობის კოეფიციენტი დიფუზიის კოეფიციენტის პროპორციულია.

გამოსხივებით სითბოს გადაცემა ტიპიურია ძირითადად მყარი და თხევადი სხეულებისთვის და ხდება საკმარისად მაღალ ტემპერატურაზე. რადიაციული სითბოს გადაცემის და თბოგამტარობის პროცესები არ არის დამოკიდებული გრავიტაციაზე ან სხეულის მცირე ძალებზე, რომლებიც მოქმედებენ კოსმოსურ ხომალდზე.

კიდევ ერთი რამ არის კონვექციური სითბოს გადაცემა. კონვექცია არის სითბოს გადაცემა თხევად ან აირად გარემოში ამ ნივთიერების მაკროსკოპული მოძრაობით. კონვექციის უმარტივესი მაგალითი უკვე მოყვანილია ზემოთ - თავისუფალი (ან ბუნებრივი) კონვექცია, რომელიც წარმოიქმნება ტემპერატურის არათანაბარი განაწილებით გარემოში, რომელიც ექვემდებარება მასის ძალების მოქმედებას (მაგალითად, სიმძიმის ან ინერციული ძალები გამოწვეული მცირე აჩქარებით კოსმოსურ ხომალდზე). ყველას შეუძლია ადვილად დააკვირდეს ამ ფენომენს სახლში, ნებისმიერ ქვაბში, როდესაც სითხის ფენები, რომლებსაც აქვთ უფრო მაღალი ტემპერატურა და, შედეგად, უფრო დაბალი სიმკვრივე, ამოფრინდება და სითბოს გადაიტანს მათთან და მათ ადგილას, ქვაბის ცხელ ფსკერზე. , უფრო ცივი და მკვრივი ფენები.

სითბოს გადაცემის ფარდობითი როლი თავისუფალი კონვექციისა და თბოგამტარობის გამო განისაზღვრება რეილის რიცხვით:

Აქ გარის აჩქარება, რომელიც მოქმედებს სისტემაზე, ლარის სისტემის დამახასიათებელი ზომა, ? - მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი, ? თ- ტემპერატურის სხვაობა გარემოში, ? - თბოგამტარობის კოეფიციენტი, ? - საშუალო სიბლანტე. აქედან გამომდინარეობს, რომ უწონადობის მიახლოების პირობებში ( გ -> 0), რა-> 0 და, შესაბამისად, კონვექციის როლი, რომელიც იწვევს საშუალების ეფექტურ შერევას, შეიძლება უგულებელყო.

ამ დასკვნას ორმაგი მნიშვნელობა აქვს. პირველ რიგში, კონვექციის წვლილი სითბოს გადაცემის პროცესებში მცირდება და სითბოს გადაცემა ხორციელდება უფრო ნელი სითბოს გამტარობის პროცესით. მეორეც, გარემოში კონვექციის დენების გამორიცხვა იწვევს იმ ფაქტს, რომ მასის გადაცემაში მთავარ როლს შეასრულებს არა მატერიის მაკროსკოპული გადაადგილება, არამედ დიფუზიური პროცესები. და ეს, თავის მხრივ, ხსნის ნივთიერებების მიღების შესაძლებლობას, რომლებშიც მინარევების განაწილება ბევრად უფრო ერთგვაროვანი იქნება, ვიდრე დედამიწაზე.

გარდა თავისუფალი კონვექციისა, არსებობს მრავალი სხვა კონვექციის ეფექტი, რომელთაგან ზოგიერთი დამოკიდებულია სხეულის ძალებზე, ზოგი კი არა. ცნობილია აგრეთვე იძულებითი კონვექცია, რომელიც ხდება რაიმე გარეგანი ფაქტორის გავლენის ქვეშ (მაგალითად, სარეველა, ტუმბო და ა.შ.). კოსმოსურ პირობებში, ამ ტიპის კონვექცია გამოიყენება ოპერაციული ერთეულებიდან სითბოს მოცილების საჭირო სიჩქარის უზრუნველსაყოფად.

როგორც კონვექციის მაგალითი, რომელიც არ არის დამოკიდებული სხეულის ძალებზე, აღვნიშნოთ თერმოკაპილარული კონვექცია, რომელიც გამოიხატება იმით, რომ ტალღები შეიძლება წარმოიშვას და გავრცელდეს თხევადი ფაზის საზღვარზე. კაპილარული ტალღები გამოწვეულია ტემპერატურის ვარდნით, რომლის არსებობის გამო ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტის მნიშვნელობა არ არის მუდმივი ზედაპირის გასწვრივ. ამ ტიპის კონვექციური ნაკადი აშკარად არ არის დამოკიდებული g-ის მნიშვნელობაზე და შეიძლება გამოიწვიოს კოსმოსურ პირობებში მიღებული მასალების ერთგვაროვნების გაუარესება. ამ ეფექტის მავნე ზემოქმედების კომპენსაციის გზა არის ფაქტობრივი ტემპერატურის განსხვავებების შემცირება ინტერფეისის გასწვრივ.

კოსმოსური ხომალდი და სპეციალური აღჭურვილობა კოსმოსური წარმოებისთვის

აღჭურვილობა კოსმოსური ექსპერიმენტებისთვის.კოსმოსში ახალი მასალების წარმოების პრობლემაზე საუბრისას, ისინი ჩვეულებრივ გულისხმობენ კვლევისა და განვითარების ხუთ სფეროს:

1. კოსმოსური მეტალურგია.

2. ნახევარგამტარული მასალები.

3. მინა და კერამიკა.

4. სამკურნალო ბიოლოგიური პრეპარატები.

5. უწონობის დროს ფიზიკური ეფექტების შესწავლა.

პირველი ოთხი მიმართულება პირდაპირ მიზნად ისახავს კოსმოსურ ხომალდზე (SC) ახალი ან გაუმჯობესებული მასალებისა და პროდუქტების მოპოვებას. მეხუთე მიმართულების ამოცანაა კოსმოსურ პირობებში მატერიის ქცევის მეცნიერების განვითარება, რათა შეიქმნას კოსმოსური წარმოების თეორიული საფუძვლები.

ყველა ამ სფეროში კვლევის ჩატარება მოითხოვს სპეციალური საბორტო დანადგარების შემუშავებას. ამიტომ, სანამ კონკრეტული ტერიტორიების ანალიზს გავაგრძელებთ, მიზანშეწონილია განიხილოს, თუ როგორ დგას საქმე კოსმოსური ექსპერიმენტებისთვის სპეციალური აღჭურვილობის შექმნასთან დაკავშირებით. ამავდროულად, ამ განყოფილებაში ჩვენ შემოვიფარგლებით ინსტალაციის ყველაზე უნივერსალური ტიპების განხილვით, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალი სხვადასხვა პრობლემის გადასაჭრელად. უფრო მოსახერხებელია საუბარი იმ ექსპერიმენტულ ობიექტებზე, რომლებსაც უფრო ვიწრო დანიშნულება აქვთ ან გამიზნულია კონკრეტული კვლევების განსახორციელებლად, თავად ამ კვლევების განხილვით.

ყველა პრაქტიკული მიმართულებისთვის, გარდა ბიოლოგიური პრეპარატების მიღებისა, წარმოების პროცესის ძირითადი სქემა ასეთია. საწყისი მასალა (ნედლეული) ექვემდებარება თერმულ დამუშავებას კოსმოსური ხომალდის ბორტზე, დნება ან აორთქლდება. შემდეგ გამკვრივდება. ვინაიდან ეს პროცესი მიმდინარეობს უწონად პირობებში, მოსალოდნელია საბოლოო პროდუქტის მახასიათებლების გაუმჯობესება, წინა თავში ჩატარებული ანალიზის შესაბამისად. ამ მიზეზების გამო, არაორგანული მასალების გადამამუშავებელი აღჭურვილობის ძირითადი ვარიანტია სხვადასხვა ტიპის გათბობის დანადგარები.

ეგზოთერმული რეაქციების სითბო შეიძლება გამოყენებულ იქნას საწყისი მასალის გასათბობად. ამ ტიპის ტიპიური გამათბობელი შედგება ცილინდრული ვაზნისგან, რომელიც შევსებულია ქიმიკატების ნარევით და ამპულა ტესტის მასალით, რომელიც მოთავსებულია კარტრიჯის ღერძის გასწვრივ. დაბალი სიმძლავრის ელექტრული იმპულსი ჩვეულებრივ გამოიყენება ქიმიური რეაქციის დასაწყებად. ასეთი დანადგარების უპირატესობა ის არის, რომ მათში შედარებით მაღალი ტემპერატურის მიღება შესაძლებელია შედარებით მოკლე დროში (წამში ან ათეულ წამში). ამიტომ, ასეთი გათბობის დანადგარები ძირითადად გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც უწონადობის მდგომარეობის ხანგრძლივობა შეზღუდულია.

მასალის დამუშავების სხვა სახის გათბობის მოწყობილობებია ელექტრო გათბობის ღუმელები. ცნობილია ასეთი ღუმელის რამდენიმე სტრუქტურულად განსხვავებული ვარიანტი. იზოთერმული ღუმელის სამუშაო ზონაში შენარჩუნებულია 1200–2400 °C ტემპერატურა. ენერგიის მოხმარების შესამცირებლად, ამ ზონას აკრავს სპეციალური მასალებისგან დამზადებული მრავალფუნქციური იზოლაცია.

კრისტალების გასაზრდელად აუცილებელია, რომ ღუმელს ჰქონდეს ზონა ტემპერატურის სხვაობით. ნახ. 3 გვიჩვენებს ამ ტიპის ინსტალაციის ერთ-ერთ შესაძლო სქემას. ამპულა, რომელიც შეიცავს საცდელ ნივთიერებას, იწევს ზონაში ტემპერატურის სხვაობით. დნობის წერტილამდე მიღწეული ნედლეული დნება და როდესაც გამდნარი მასალა უფრო დაბალი ტემპერატურის რეგიონში შედის, ის იწყებს კრისტალიზაციას. ამ ტიპის არსებული დანადგარები უზრუნველყოფენ 1050-1150 °C ტემპერატურას, დაპროექტებულ დანადგარებში ის უნდა აიწიოს 2000 °C-მდე.

ბრინჯი. სურ. 3. დნობიდან ერთკრისტალების ზრდის სქემა (1 - დნობა; 2 - თესლის კრისტალი; 3 - გამწევი და ბრუნვის მექანიზმები; 4 - ღერო; 5 - ჭურჭელი; 6 - ინდუქტორი დნობის გასათბობად)

ინსტალაციის ნაკლოვანებები, როგორიცაა ნახ. 3 არის ის, რომ ამპულის (ჭურჭლის) კედლებიდან მინარევები შეიძლება შევიდეს დნობაში, რაც აბინძურებს მიღებულ მასალას და ამცირებს მის ხარისხს. ნახ. 4 გვიჩვენებს ელექტრო ღუმელის დიაგრამას, რომელშიც გამოიყენება ზონის დნობის მეთოდი, რაც შესაძლებელს ხდის ამ ნაკლის ნაწილობრივ აღმოფხვრას. ამ ინსტალაციაში ნივთიერება ასევე ექვემდებარება ხელახლა დნობას ზონაში ტემპერატურული სხვაობით, მაგრამ ამავე დროს ის არ შედის უშუალო კონტაქტში ამპულის კედლებთან. გათბობა შეიძლება განხორციელდეს მაღალი სიხშირის დენებით, ინფრაწითელი გამოსხივების წყაროებით ან ფოკუსირებული სარკეებით აღჭურვილი რკალის სინათლის წყაროებით და ა.შ. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში ამპულა დამზადებულია გამჭვირვალე მასალისგან, როგორიცაა კვარცი. ზონის დნობის მეთოდი ასევე შესაძლებელს ხდის უფრო მაღალი ტემპერატურის მიღებას. გამდნარი ნივთიერება არ ეხება ჭურჭლის კედლებს და ინარჩუნებს ზედაპირული დაძაბულობის ძალებს. აქედან გამომდინარე, ზონის მაქსიმალური ზომები განისაზღვრება დნობაზე მოქმედი მასობრივი ძალების ბალანსისა და ზედაპირული დაძაბულობის ძალების მდგომარეობიდან. მასობრივი ძალები კოსმოსურ ხომალდზე, მცირე აჩქარების გამო, გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე გრავიტაციის ძალა. ეს ნიშნავს, რომ გამდნარი ზონის ზომები კოსმოსურ პირობებში და, შესაბამისად, ასეთ ობიექტებში მიღებული კრისტალების ზომები შეიძლება იყოს გაცილებით დიდი ვიდრე დედამიწაზე.

ბრინჯი. 4. ზონის დნობის მეთოდი (1 - დნობის ზონა; 2 - ინდუქტორი; 3 - ღუმელის კედელი; 4 - ამპულა; 5 - საცდელი ნივთიერების ღერო; 6 - ღეროს გაყვანისა და ბრუნვის მექანიზმი)

ნახ. სურათი 5 გვიჩვენებს ორთქლის ფაზიდან კრისტალების ზრდის სქემას. ამპულა მოთავსებულია ღუმელში ტემპერატურის სხვაობით ისე, რომ წყაროს მასალა ცხელ ზონაშია. მასის გადატანა ხდება ორთქლის ფაზაში და ამპულის ცივ ბოლოში ის კონდენსირდება და ქმნის კრისტალებს. ორთქლის ფაზის მეთოდები გამოიყენება, მაგალითად, ეპიტაქსიური ფილმების მისაღებად, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ელექტროტექნიკაში.

ეპიტაქსია არის ერთკრისტალური ფენების დეპონირება ერთკრისტალურ სუბსტრატზე. ეპიტაქსიალური ფილმი, როგორც ეს იყო, იმეორებს სუბსტრატის სტრუქტურას და არის რაღაც ორგანზომილებიანი კრისტალის მსგავსი. მისი სრულყოფილება განისაზღვრება, კერძოდ, ორთქლის ფაზაში კონვექციის პროცესებით. კონვექცია იწვევს მზარდი ფენის ზედაპირზე უკონტროლო პირობებს და საბოლოოდ გისოსების დეფექტებს. სივრცეში შეიძლება იმედი ჰქონდეს კონვექციის როლის შეზღუდვას და, შესაბამისად, მიღებული მასალების ხარისხის გაუმჯობესებას.

ბრინჯი. 5. ორთქლის ფაზიდან კრისტალების ზრდის სქემა

მანამდე აღინიშნა, რომ კოსმოსურ პირობებში შესაძლებელია სითხეების უკონტეინერო შეკავება. დანადგარებს, რომლებშიც ეს პროცესი ხორციელდება, ლევიტორებს უწოდებენ. ვინაიდან 10–5 - 10–4 გ 0 რიგის აჩქარება მოქმედებს კოსმოსურ ხომალდზე, ზომები უნდა იქნას მიღებული ლევიტატორებში, რათა თავისუფალი მცურავი სითხე შეინარჩუნოს სამუშაო კამერის ცენტრში. ამ მიზნით შეიძლება გამოყენებულ იქნას ულტრაბგერითი ველები, აეროდინამიკური შეზღუდვა ან ალტერნატიული ელექტრომაგნიტური ველი. ეს უკანასკნელი მეთოდი შესაფერისია მხოლოდ გამტარ მასალებისთვის და არ არის შესაფერისი, მაგალითად, მინასთან მუშაობისთვის. მასალების გაცხელება შესაძლებელია ლევიტატორში ოპტიკური გამათბობლების, მაღალი სიხშირის დენების, ელექტრონული სხივების და ა.შ. ამ ტიპის ინსტალაციები, ცხადია, ძალიან რთულია, მაგრამ ისინი შესაძლებელს ხდის კოსმოსში მასალების წარმოების ისეთი მნიშვნელოვანი უპირატესობის პრაქტიკულად რეალიზებას, როგორიცაა. მათი უკონტეინერო დამუშავება. ამჟამად დამუშავების პროცესშია სხვადასხვა ტიპის ლევიტატორები.

ექსპერიმენტები კოსმოსური ტექნოლოგიების სფეროში.პირველი ტექნოლოგიური კოსმოსური ექსპერიმენტები ჩატარდა 1969 წელს საბჭოთა კავშირში. ამ მიზნით ელექტრული შედუღების ინსტიტუტში ე.წ E. O. Paton-მა შეიმუშავა სპეციალური ინსტალაცია "ვულკანი", რომელიც შექმნილია კოსმოსურ ხომალდზე ლითონების შედუღებისა და ჭრის მეთოდების შესასწავლად და დახვეწაზე. ვულკანის ინსტალაცია განთავსდა კოსმოსურ ხომალდზე Soyuz-6 და 1969 წლის 16 ოქტომბერს გემის ეკიპაჟმა, საბჭოთა კოსმონავტებმა G.S. Shonin-მა და V.N. Kubasov-მა წარმატებით გამოსცადეს იგი.

1973–1974 წლებში ამერიკულ კოსმოსურ სადგურ „სკაილაბზე“ ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების სერია ჩატარდა. ამ ექსპერიმენტების ჩასატარებლად შეერთებულ შტატებში შეიქმნა მასალების გადამამუშავებელი სპეციალური საწარმო. ეს დაყენება მოიცავდა ვაკუუმურ კამერას, ელექტრონულ იარაღს ნიმუშების დნობისთვის, ელექტრო გათბობის ღუმელს და სხვა აღჭურვილობას. Skylab-ის სადგურისთვის შემუშავებული უნივერსალური ღუმელი უზრუნველყოფდა მაქსიმალურ ტემპერატურას 1050 °C და საშუალებას აძლევდა მუშაობას სხვადასხვა ტემპერატურულ პირობებში (მუდმივი მაღალი ტემპერატურა, ტემპერატურის ვარდნა ამპულის სიგრძეზე, დაპროგრამებული გაგრილება). შესწავლილი ნიმუშები მოათავსეს ამპულებში, რომლებიც ღუმელში დაამონტაჟეს კოსმონავტებმა.

კოსმოსში ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების სფეროში მუშაობის განვითარების შემდეგი ნაბიჯი იყო ერთობლივი საბჭოთა-ამერიკული პროგრამა „სოიუზი“ - „აპოლო“ (ASTP). 1975 წლის ივლისში ამ გემების ფრენისას ჩატარდა მრავალი ახალი ტექნოლოგიური ექსპერიმენტი შეცვლილი ელექტრო ღუმელისა და დანადგარების გამოყენებით სუფთა ბიოსამედიცინო პრეპარატების მოპოვების მეთოდების შესასწავლად.

ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების ჩატარება საბჭოთა კოსმოსურ სადგურ Salyut-5-ზე კვლევით პროგრამაშიც შევიდა. ამ მიზნით შეიქმნა ინსტრუმენტების სპეციალური ნაკრები - "კრისტალი", "დიფუზია", "ნაკადი", "სფერო", "რეაქცია" (სურ. 6), რომელიც შექმნილია მეცნიერების სფეროს საკითხების ფართო სპექტრის შესასწავლად. კოსმოსში მატერიის შესახებ, ასევე კოსმოსურ პირობებში შედუღების მეთოდების შესამოწმებლად.

ამ მოწყობილობების ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები წარმატებით ჩატარდა 1976 წლის ივლის-აგვისტოში სსრკ მფრინავი კოსმონავტების B.V. Voltov-ისა და V.M. Zholobov-ის მიერ და 1977 წლის თებერვალში V.V.Gorbatko Yu.N.Glazkov-ის მიერ.

პილოტირებულ კოსმოსურ სადგურებსა და გემებზე ჩატარებულ კვლევებთან ერთად, როგორც საბჭოთა კავშირში, ასევე შეერთებულ შტატებში, ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები ავტომატურად ტარდებოდა მაღალ სიმაღლეზე რაკეტების გაშვებისას.

ამ ექსპერიმენტების გამორჩეული თვისებაა უწონობის მდგომარეობის შედარებით შეზღუდული ხანგრძლივობა (ამერიკულ რაკეტებზე 5-7 წუთი, საბჭოთა რაკეტებზე დაახლოებით 10 წუთი). ამიტომ საბჭოთა კავშირში ასეთი ექსპერიმენტების ჩასატარებლად შემუშავებულია დანადგარები, რომლებშიც ეგზოთერმული რეაქციების სითბო გამოიყენება ნიმუშების დნობისთვის.

ამერიკულ მაღალსიმაღლე რაკეტებზე გამოიყენება ელექტრო ამპულის ღუმელი, რომელიც ვერ უზრუნველყოფს ბლანკების ასეთ სწრაფ გათბობას და ამიტომ უნდა ჩართოთ წინასწარ, რაკეტის გაშვებამდე.

მაღალსიმაღლე რაკეტებზე კვლევა საშუალებას იძლევა კოსმოსური ექსპერიმენტების ჩატარება უფრო სწრაფად და მარტივი აღჭურვილობით და, შესაბამისად, ისინი უნდა ჩაითვალოს სასარგებლო დანამატად კოსმოსურ სადგურებსა და გემებზე მუშაობისთვის.

ბრინჯი. სურ. 6. მოწყობილობები სალიუტ-5 სადგურზე ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების ჩასატარებლად (a - კრისტალი მოწყობილობა; b - რეაქციის მოწყობილობა)

კოსმოსური მანქანები და ტექნოლოგიური მოდულები. კოსმოსში მასალების დამუშავების ტექნოლოგიის სფეროში მუშაობის განვითარების პერსპექტივა არის ის, რომ ექსპერიმენტული კვლევებიდან თანდათანობით გადავა ნახევრად ინდუსტრიულ წარმოებაზე ზოგიერთი მასალის კოსმოსურ ხომალდზე, შემდეგ კი წარმოებაზე ინდუსტრიული მასშტაბით. უცხოური შეფასებით, მოსალოდნელია, რომ 1990 წლისთვის კოსმოსური პროდუქტების ტვირთის ნაკადი, ისევე როგორც საჭირო აღჭურვილობა, წელიწადში რამდენიმე ათეულ ტონას მიაღწევს.

სსრკ-ში გრძელვადიანი ორბიტალური სადგურის "სალიუტის" შექმნა და მისი სატრანსპორტო მხარდაჭერის ეკონომიკური სისტემა პილოტირებული კოსმოსური ხომალდის "სოიუზის" და ავტომატური კოსმოსური ხომალდის "პროგრესის" დახმარებით ხსნის ახალ დიდ შესაძლებლობებს ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების ჩასატარებლად, ტესტირებისთვის. საჭირო აღჭურვილობა, ასევე ხანგრძლივი უწონობის პირობებში ტექნოლოგიური პროცესების ანალიზი.

ორბიტალური პილოტირებული კომპლექსების შემუშავება და გაუმჯობესება, რომლებიც შექმნილია სამეცნიერო და გამოყენებითი ხასიათის პრობლემების გადასაჭრელად, როგორც მოგეხსენებათ, მთავარი მიმართულებაა შიდა კოსმონავტიკის განვითარებაში. ერთ-ერთი მთავარი ამოცანა დაკავშირებულია უწონადობის პირობებში მატერიის ქცევის მეცნიერებების განვითარებასთან და სივრცეში მასალების წარმოების საჭიროებების დაკმაყოფილებასთან.

ამ პროგრამის ფარგლებში საბჭოთა კავშირში განხორციელდა ყველაზე გრძელი ფრენა კოსმონავტიკის ისტორიაში Salyut-6 - Soyuz-ის ორბიტალური კვლევითი კომპლექსი, რომელიც გაგრძელდა 96 დღე და წარმატებით დასრულდა 1978 წლის 16 მარტს. ამ კომპლექსმა სსრკ პილოტ-კოსმონავტებმა იუ ვ.რომანენკომ, გ.მ.გრეჩკომ, ა.ა.გუბარევმა და ჩეხოსლოვაკიის პილოტ-კოსმონავტმა ვ.რემეკმა ჩაატარეს მნიშვნელოვანი ახალი ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები.

სამომავლოდ ტვირთბრუნვის გაზრდით გაუმჯობესდება ორბიტალური სამეცნიერო კომპლექსების მომარაგების საშუალებები. გამოჩნდება ახალი სატვირთო გემები, რომლებიც აწვდიან აღჭურვილობას, ინსტრუმენტებს და ბლანკებს სხვადასხვა მასალისგან ორბიტალურ კომპლექსებში. კოსმოსში მიღებული პროდუქტები და მასალები გადაიგზავნება კოსმოსში და დაბრუნდება დედამიწაზე მრავალჯერადი გამოყენების კოსმოსური ხომალდის გამოყენებით.ორბიტალური კომპლექსები მოიცავს სპეციალიზებულ ტექნოლოგიურ მოდულებს.

ზოგიერთი ტექნოლოგიური ოპერაცია სივრცეში, როგორიცაა ულტრა მაღალი სისუფთავის მასალების მიღება, მოითხოვს ღრმა ვაკუუმის უზრუნველყოფას. ამ მიზნით, DOS-თან ერთად, შესაძლებელია ე.წ. მოლეკულური ეკრანის გამოყენება, რომელიც სპეციალური ღეროს გამოყენებით მოთავსებულია გემიდან დაახლოებით 100 მ მანძილზე. ეკრანის დიამეტრი - 3 მ.

ვინაიდან ნარჩენი გაზის მოლეკულების თერმული მოძრაობის სიჩქარე ნაკლებია კოსმოსური ხომალდის წინ მოძრაობის სიჩქარეზე ორბიტაზე ეკრანთან ერთად (8 კმ/წმ), ეკრანის უკან გამოჩნდება გაზრდილი იშვიათი ზონა. ნარჩენი გაზის წნევა ამ ზონაში იქნება დაახლოებით 10–13 - 10–14 მმ Hg. Ხელოვნება.

სატრანსპორტო კოსმოსური ხომალდის შემუშავება, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს ეკონომიური ტრანსპორტირება, საბჭოთა Salyut კოსმოსური სადგურების ტიპის გრძელვადიანი ორბიტალური სადგურების შექმნა გზას უხსნის კოსმოსში მოქმედი ქარხნების მშენებლობას სუფთა მასალების წარმოებისთვის.

ექსპერტების აზრით, ასეთი კოსმოსური ქარხნები 1990-იან წლებში დაიწყებენ მუშაობას.

კოსმოსური წარმოების ფიზიკური საფუძვლების შესწავლა

სითბოს და მასის გადაცემის პროცესები.სიცხისა და მასის გადაცემის პროცესების თავისებურებების გარკვევა უწონად მიახლოებულ პირობებში აუცილებელია სივრცეში ახალი მასალების წარმოების ოპტიმალური ორგანიზებისთვის. ამ თავისებურებების შესასწავლად ტარდება როგორც თეორიული, ასევე ექსპერიმენტული კვლევები.

ერთი ასეთი ექსპერიმენტი ჩატარდა Salyut-5 კოსმოსურ სადგურზე კოსმონავტებმა ვ.ვ.გორბატკოსა და იუ.ნ.გლაზკოვის მიერ 1977 წლის თებერვალში. ამ ექსპერიმენტის მიზანი იყო დნობის ნივთიერებების ურთიერთდიფუზიის პროცესის შესწავლა უწონადობის პირობებში.

Salyut-5 სადგურზე ეს კვლევები ჩატარდა სპეციალური დიფუზიური მოწყობილობის გამოყენებით - მოწყობილობა იყო ცილინდრული ელექტრო ღუმელი, რომელიც შეიცავს ორ კვარცის ამპულას შიგნით, რომელთაგან თითოეული ნაწილობრივ სავსე იყო დიბენზილით და ნაწილობრივ ტოლანით. ამ ორგანულ ნივთიერებებს განსხვავებული სიმკვრივე აქვთ და ოთახის ტემპერატურაზე კრისტალურ მდგომარეობაშია. ამპულები ცილინდრულ ელექტრო ღუმელში იყო მოწყობილი ისე, რომ მცირე მასის ძალა, რომელიც წარმოიქმნა სადგურის აეროდინამიკური შენელების გამო, მიმართული იყო მათი ღერძის გასწვრივ.

მოწყობილობის ჩართვის შემდეგ, ორივე ნივთიერება დნება და მათი ურთიერთდიფუზიის პროცესი დნობას შორის ინტერფეისით გაგრძელდა სამი დღის განმავლობაში. ტემპერატურა ამპულების სიგრძეზე შენარჩუნებული იყო მუდმივი. მოწყობილობის გამორთვის შემდეგ მოხდა შენადნობის გაციება და გამაგრება, რომლის სტრუქტურას ჰქონდა პოლიკრისტალური ხასიათი.

კოსმოსური ექსპერიმენტის შედეგების თეორიასთან შესადარებლად, გაკეთდა კომპიუტერული გამოთვლა მასის გადაცემის პროცესისთვის დიფუზიის მოწყობილობით ექსპერიმენტის შესაბამისი პირობებისთვის. გამოთვლებმა აჩვენა, რომ რადგან ექსპერიმენტის დროს ტემპერატურა უცვლელი იყო ამპულის სიგრძეზე, არ უნდა არსებობდეს თერმული კონვექცია და სითხეებს შორის ინტერფეისზე წარმოქმნილი კონცენტრაციის კონვექცია შესამჩნევად მოქმედებდა მასის გადაცემაზე მხოლოდ საწყის ეტაპზე. ექსპერიმენტი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შესრულებული გათვლებით, შესწავლილ პირობებში მასის გადატანაში ძირითადი წვლილი წმინდა დიფუზიური პროცესებიდან უნდა მოდიოდეს.

მას შემდეგ, რაც ექსპერიმენტი ჩატარდა და ასტრონავტები დედამიწაზე დაბრუნდნენ, კოსმოსიდან გამოტანილი ამპულები საგულდაგულოდ შეისწავლეს ლაბორატორიაში. ამპულის სიგრძეზე ნივთიერების განაწილების შესწავლამ შესაძლებელი გახადა დიფუზიის კოეფიციენტის მნიშვნელობის დადგენა. შედარებისთვის, საკონტროლო ექსპერიმენტები ჩატარდა დედამიწაზე იგივე ამპულებით. აღმოჩნდა, რომ დიფუზიის კოეფიციენტის სიდიდე, რომელიც განსაზღვრულია კოსმოსურ პირობებში დიბენზილის შენადნობის ტოლანთან ახლოს არის თეორიულ ცოდნასთან (დაახლოებით 9,5 10-6 სმ/წმ 2) და გარკვეულწილად აღემატება დედამიწაზე საკონტროლო ექსპერიმენტებში მიღებულ მნიშვნელობას, მაგრამ ეს შეუსაბამობა არის მეთოდის შეცდომის ფარგლებში. აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ დედამიწაზე არ არსებობს გზა იმ მიკროაჩქარებების ბუნების ზუსტად რეპროდუცირებისთვის, რომლებიც მოქმედებდნენ სივრცეში დნობაზე.

მსგავსი დიზაინის ექსპერიმენტი ასევე დაიდგა Skylab კოსმოსურ სადგურზე. სალიუტ-5 სადგურზე ჩატარებული კვლევებისგან განსხვავებით, ამერიკელმა მეცნიერებმა შეისწავლეს არა ორი განსხვავებული ნივთიერების ურთიერთდიფუზია, არამედ უფრო მარტივი შემთხვევა - თვითდიფუზიის პროცესი. ამ მიზნით თუთიის ცილინდრულ ღეროში ჩასვეს რადიოაქტიური თუთიის იზოტოპისგან Zn 65-ისგან დამზადებული დისკი. გახურებისას ღერო დნება, მის გასწვრივ დადგინდა ტემპერატურის სხვაობა, რის შედეგადაც დაიწყო რადიოაქტიური იზოტოპის საბაზისო მასალაში დიფუზიის პროცესი (თვითდიფუზია). თუ ვივარაუდებთ, რომ კოსმოსურ პირობებში კონვექციის ეფექტი მასის გადაცემაზე შეიძლება უგულებელყო და დიფუზიის პროცესი თამაშობს მთავარ როლს იქ, გამოითვალა რადიოაქტიური იზოტოპის განაწილება ღეროს სიგრძეზე. გაანგარიშების შედეგები კარგად ემთხვევა კოსმოსური ექსპერიმენტის მონაცემებს (ნახ. 7). დედამიწაზე მსგავსი ნიმუშებით ჩატარებულ საკონტროლო ექსპერიმენტებში, კონვექციის გამო რადიოაქტიური თუთიის ეფექტური დიფუზიის კოეფიციენტი 50-ჯერ მეტი აღმოჩნდა, ვიდრე კოსმოსური პირობებისთვის.

ბრინჯი. ნახ. 7. რადიოაქტიური თუთიის განაწილება ნიმუშის გასწვრივ (o და? - ექსპერიმენტები დედამიწაზე ნიმუშის ორი პოზიციისთვის, მყარი ხაზი - გამოთვლა და ექსპერიმენტები სივრცეში)

ამ ექსპერიმენტმა, ისევე როგორც "დიფუზიის" მოწყობილობასთან ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ შესწავლილი პირობებისთვის შეიძლება უგულებელყო კონვექციის გავლენა დნობაში მასის გადაცემაზე და რომ დიფუზიის გადაცემის პროცესი მთავარ როლს ასრულებს. ეს დასკვნა ადასტურებს კოსმოსში ერთგვაროვანი სტრუქტურის მქონე კრისტალური მასალების მიღების შესაძლებლობას, რომელიც ხმელეთის პირობებში შეწუხებულია, კერძოდ, კონვექციური დინებით. თუმცა, ყოველთვის არ არის შესაძლებელი ამ შესაძლებლობის პრაქტიკაში რეალიზება და მასალების წარმოების უზრუნველყოფა მინარევების უფრო ერთგვაროვანი განაწილებით სივრცეში.

მაგალითისთვის განვიხილოთ „უნივერსალური ღუმელის“ ექსპერიმენტი, რომელიც დაიდგა „სოიუზის“ და „აპოლოს“ კოსმოსური ხომალდის ერთობლივი ფრენისას. ამ ექსპერიმენტის დროს შესწავლილი იქნა გერმანიუმის ერთგვაროვანი ერთკრისტალების მიღების შესაძლებლობა, რომელიც შეიცავს სილიციუმის (წონის 0,5%) და ანტიმონის (პროცენტის მეასედი) მინარევებს. ცილინდრული ნიმუში თბებოდა დნობის ტემპერატურამდე, გარდა ცივი დასასრულისა, რომელიც კრისტალიზაციის დროს „თესლად“ უნდა გამოეყენებინათ. ნიმუში ინახებოდა მაქსიმალურ ტემპერატურაზე 1 საათის განმავლობაში, რის შემდეგაც იგი გაცივდა 5 საათის განმავლობაში 0,6 გ/წთ სიჩქარით, შემდეგ კი ღუმელი უკონტროლოდ გაცივდა სრულ გაგრილებამდე (ნახ. 8).

ბრინჯი. 8. ვაზნა ექსპერიმენტისთვის "უნივერსალური ღუმელი" (1 - გრაფიტის გამაცხელებელი ბლოკი; 2 - გრაფიტის თერმო ჩანართი; 3 - უჟანგავი ფოლადის გარსი; 4 - იზოლაცია; 5 - საკეტი მექანიზმი; 6 - სითბოს ამოღების ბლოკი; 7 - სპილენძის თერმო ჩანართი)

დედამიწაზე მიტანილი ნიმუშების ანალიზმა აჩვენა, რომ მოლოდინის საწინააღმდეგოდ, ხელახლა დნობისა და გამაგრების შემდეგ უწონადობის მიახლოებულ პირობებში, მინარევების განაწილება ნიმუშის განივი მონაკვეთზე გახდა ნაკლებად ერთგვაროვანი. ამ შემთხვევაში, მსუბუქი მინარევები (სილიციუმი) გადავიდა ერთი მიმართულებით ნიმუშის დიამეტრის გასწვრივ, ხოლო მძიმე (ანტიმონი) საპირისპირო მიმართულებით. ნიმუშში მინარევების ასეთი გადანაწილება შეიძლება გამოწვეული იყოს იმით, რომ სწორედ ამპულის დიამეტრის გასწვრივ მოქმედებდა ექსპერიმენტის დროს მცირე აჩქარებები, გემის ორიენტაციისა და სტაბილიზაციის სისტემის ძრავების მუშაობის გამო. თუმცა, პროცესების სპეციფიკური მექანიზმი, რამაც გამოიწვია ამ ექსპერიმენტში მინარევების განაწილების ერთგვაროვნების გაუარესება, ჯერ კიდევ არ არის ცალსახად დადგენილი.

შესაძლებელია, რომ აჩქარების დიაპაზონისთვის, რომელიც დაფიქსირდა კოსმოსურ ხომალდ Apollo-ზე უნივერსალური ღუმელის ექსპერიმენტის დროს, კონვექციური დენები განსაკუთრებით ინტენსიური იყო. ამ ექსპერიმენტის შესაბამისი პირობებისთვის საბჭოთა მეცნიერების მიერ კომპიუტერების დახმარებით ჩატარებული სითბოს და მასის გადაცემის პროცესების გამოთვლებმა დაადასტურა ეს შესაძლებლობა. ამ შემთხვევაში, დნობის მინარევების გადანაწილება და ნიმუშის ჰომოგენურობის გაუარესება სივრცეში მისი გადაკრისტალიზაციის შემდეგ ზუსტად უნდა იყოს დაკავშირებული დნობაში წარმოქმნილ კონვექციურ დენებთან. მაგრამ არსებობს სხვა შესაძლო ახსნა "უნივერსალური ღუმელის" ექსპერიმენტის შედეგებისთვის.

განხილულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ სივრცეში მასის გადაცემის პროცესების სწორი ორგანიზებისთვის აუცილებელია ისეთი პირობების უზრუნველყოფა, როდესაც შესაძლებელია კონვექციის ეფექტების უგულებელყოფა. წინააღმდეგ შემთხვევაში, კონკრეტული პირობებიდან გამომდინარე, შესაძლებელია შესწავლილ მასალებში მინარევების განაწილების ერთგვაროვნების ზრდაც და გაუარესებაც.

თუ მოცემულ მაგალითებში საჭირო იყო ბუნებრივი კონვექციის სითბოს და მასის გადაცემის პროცესებზე შესაძლო გავლენის ანალიზი, რაც დამოკიდებულია კოსმოსურ ხომალდზე მოქმედი მცირე აჩქარების სიდიდეზე, მაშინ სხვა შემთხვევებში, კონვექციის ეფექტები, რომლებიც არ არის დამოკიდებული. გასათვალისწინებელია აჩქარებებზე. მაგალითისთვის ავღნიშნოთ თერმოკაპილარული კონვექცია, რომელიც ზოგ შემთხვევაში ასევე შეიძლება გახდეს სივრცეში მიღებული მასალის სტრუქტურის გაუარესების მიზეზი.

მაგალითად, ზონაში დნობის დროს, რომელიც გამოიყენება კრისტალების გასაშენებლად, არსებობს შუალედი სითხესა და მის ზემოთ გაჯერებულ ორთქლს შორის. ტემპერატურა შეიძლება შეიცვალოს ამ ზედაპირის გასწვრივ და რადგან ზედაპირული დაძაბულობა დამოკიდებულია მასზე, ამ პირობებში შეიძლება მოხდეს კონვექციური ნაკადი. როდესაც ტემპერატურის ვარდნა იწყებს გარკვეულ კრიტიკულ მნიშვნელობას აღემატება, დნობაში ჩნდება კონვექციური დენები, რომლებიც რხევადია და იწვევს მინარევების არათანაბარ ნაკადს კრისტალიზაციის ზონაში. შედეგად, ბროლის შიგნით არსებული მინარევები ასევე არაჰომოგენურად გადანაწილდება (ბანდების ფენომენი). თავისუფალ კონვექციასთან შედარებით, რომლის ინტენსივობა დამოკიდებულია კოსმოსურ ხომალდზე აჩქარების დონეზე, თერმოკაპილარული ნაკადების გადალახვა მოითხოვს სხვა ღონისძიებებს (ტემპერატურული ვარდნის სიდიდის შეზღუდვა და ა.შ.).

ზემოაღნიშნული ექსპერიმენტული და თეორიული კვლევები მატერიის გადაცემის პროცესების უწონადობის მიახლოებულ პირობებში იყო დაკავშირებული დნობასთან. თუმცა, ამ პირობებში და მატერიის აირისებრი მდგომარეობისთვის, გადაცემის პროცესებს შეიძლება ჰქონდეთ საკუთარი მახასიათებლები. მაგალითისთვის ასევე მოვიყვანოთ ექსპერიმენტი Skylab სადგურზე, რომელშიც შესწავლილი იყო ნახევარგამტარული კრისტალების - გერმანიუმის სელენიდის და ტელურიდის ზრდა გაზის ფაზიდან. ეს მეთოდი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ დალუქული ამპულის ცხელ ბოლოში გაზის ფაზაში მყოფი ნივთიერება (გერმანიუმის იოდიდი) რეაგირებს მყარი წყაროს მასალის ზედაპირთან, შემდეგ კი დიფუზირდება ამპულის ცივ ბოლოში მოქმედების ქვეშ. ტემპერატურის სხვაობა. იქ, უფრო ცივ ზონაში, ორთქლი კონდენსირდება თესლ კრისტალზე და წარმოიქმნება სასურველი კრისტალები. მოსალოდნელი იყო, რომ პროდუქტის მასის გადაცემის სიჩქარე აირის ფაზაში განისაზღვრებოდა წმინდა დიფუზიური პროცესებით. ხმელეთის პირობებში, ეს სიჩქარე მნიშვნელოვნად იზრდება კონვექციის გამო. ამ ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ მასის გადაცემის რეალური სიჩქარე კოსმოსურ პირობებში უფრო დაბალია ვიდრე დედამიწაზე დაფიქსირებული, მაგრამ უფრო მაღალია ვიდრე წმინდა დიფუზიური მიახლოებით გამოთვლილი მნიშვნელობა.

მსგავსი შედეგები იქნა მიღებული ექსპერიმენტშიც, რომელიც ჩატარდა კოსმოსური ხომალდის სოიუზისა და აპოლოს ერთობლივი ფრენისას. დიფუზიის გადაცემის სიჩქარის ეს შეუსაბამობა შეიძლება დაკავშირებული იყოს აირისებრ მდგომარეობაში ქიმიური რეაქციების მახასიათებლებთან, რომლებიც არ არის გათვალისწინებული გაანგარიშების არსებულ მეთოდებში.

სითხის მექანიკა.ნულოვან გრავიტაციაში სითხის მექანიკის გათვალისწინებით, როგორც კოსმოსური წარმოების თეორიული საფუძვლების ერთ-ერთ მონაკვეთად, აუცილებელია შევისწავლოთ ზედაპირული დაძაბულობისა და დატენიანების, კაპილარული ეფექტების, სითხის ფორმების სტაბილურობისა და მასში შემავალი ჩანართების ქცევის საკითხები. - გაზის ბუშტები, მყარი ნაწილაკები და ა.შ. ამ საკითხების ხარისხობრივი შესწავლისთვის მოსახერხებელია ექსპერიმენტების ჩატარება კოსმოსურ ხომალდზე წყლისა და წყალხსნარების გამოყენებით.

მსგავსი საჩვენებელი ექსპერიმენტების სერია ჩატარდა, მაგალითად, ამერიკულ კოსმოსურ სადგურზე Skylab. გადაღების მეთოდით შეისწავლეს თავისუფლად მცურავი წყლის სფეროების ქცევა, შპრიცის ბიძგით გამოწვეული მათი ვიბრაცია და როტაციის დროს სფეროების ნგრევა. ზედაპირული დაძაბულობის გავლენა სითხის ვიბრაციების დამთრგუნვაზე და მის ურთიერთქმედებაზე მყარ ზედაპირთან შესწავლილი იქნა სითხეში საპნის ხსნარის დამატებით, რამაც გამოიწვია ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტის ცვლილება.

კიდევ ერთმა ექსპერიმენტულმა კონფიგურაციამ, რომელიც გამოიყენებოდა Skylab-ის სადგურზე სითხის მექანიკის საჩვენებელი ექსპერიმენტებისთვის, შესაძლებელი გახადა მცურავი ზონის ქცევის სიმულაცია. ამ ინსტალაციაში, ორ ღეროს შორის, რომელთა დაშორება და ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად ბრუნვა შეიძლებოდა, შეიქმნა თხევადი ხიდი სხვადასხვა ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტებით (წყალში საპნის ხსნარის დამატების გამო). ეს დაყენება გამოიყენებოდა თხევადი ზონის სტაბილურობის შესასწავლად ღეროების ბრუნვისა და გადაადგილების მიმართ ზედაპირული დაძაბულობის კოეფიციენტის მნიშვნელობის ცვლილებით.

სითხის მექანიკის შემდეგი ამოცანაა აირის და სხვა ჩანართების ქცევის შესწავლა. ამ კვლევების მნიშვნელობა ჯერ კიდევ 1969 წელს აღნიშნეს საბჭოთა მეცნიერებმა, რომლებმაც ჩაატარეს პირველი შედუღების ექსპერიმენტები Soyuz-6 კოსმოსურ ხომალდზე და აღნიშნეს შედუღების გაზის ჩანართების გამოჩენა. დედამიწაზე ბუშტები ამოღებულია სითხიდან არქიმედეს ძალის მოქმედებით, ეს არ ხდება სივრცეში. ზოგიერთ შემთხვევაში, ასეთმა ჩანართებმა შეიძლება გამოიწვიოს მასალის ხარისხის გაუარესება. სითხეებში აირისა და სხვა ჩანართების დინამიკის გასაკონტროლებლად, საბჭოთა მეცნიერებმა შესთავაზეს სითხეების ულტრაბგერითი ვიბრაციების გამოყენება და ჩაატარეს ექსპერიმენტები მფრინავი ლაბორატორიის ბორტზე მოკლევადიანი უწონადობის პირობებში, რამაც დაადასტურა ამ მეთოდის დაპირება.

სითხის მექანიკის დარგში კვლევების მნიშვნელობიდან გამომდინარე, შესაბამისი ექსპერიმენტები ასევე შევიდა სალიუტ-5 სადგურზე ექსპერიმენტების პროგრამაში. ამ ექსპერიმენტების მიზანი იყო სითხის მოძრაობის გამოკვლევა მხოლოდ კაპილარული ძალების გავლენის ქვეშ და ხარისხობრივი მონაცემების მოპოვება სითხეში ბუშტების ქცევის შესახებ უწონასთან მიახლოებულ პირობებში. ექსპერიმენტები ჩაატარეს კოსმონავტებმა ბ.ვ.ვოლტოვმა და ვ.მ.ჟოლობოვმა Potok და Reaktiya ინსტრუმენტების გამოყენებით.

Potok მოწყობილობა იყო მართკუთხა პარალელეპიპედი, რომელიც დამზადებული იყო გამჭვირვალე პლექსიგლასისგან და შეიცავდა ორ ღრუს შიგნით, რომელთაგან ერთის შიდა ზედაპირი სველდება წყლით, ხოლო მეორე არა. სფერული ღრუები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული კაპილარული და სადრენაჟო არხებით, რომლებიც აღჭურვილია ჩამკეტი სარქველებით. ექსპერიმენტის დაწყებამდე სარქველები გაიხსნა და ზედაპირული დაძაბულობის ძალების გავლენის ქვეშ წყალხსნარი მიედინებოდა ღრუდან თავდაპირველად სითხით სავსე არასველი კედლებით ღრუში, რომლის კედლები წყლით იყო დასველებული. სადრენაჟო არხის მეშვეობით ხვრელებს შორის ჰაერის წნევა გათანაბრდა. მფრინავ ლაბორატორიაში ინსტრუმენტის ტესტირებისას, ერთი ღრუდან მეორეში სითხის გადინების პროცესი დაფიქსირდა გადაღების გამოყენებით.

Salyut-5 სადგურზე მოწყობილობის ტესტირებისას შეისწავლეს სითხეში გაზის ბუშტის წინააღმდეგობა მექანიკური სტრესის მიმართ. როდესაც მოწყობილობა ენერგიულად შეირყევა, სითხით სავსე ღრუში გაზის ბუშტი დიდი რაოდენობით (დაახლოებით 100) პატარა ბუშტში შეიჭრა. შემდგომში, ეს ბუშტები თანდათან გაერთიანდა ერთ დიდში, მაგრამ ამ პროცესის ხანგრძლივობა მნიშვნელოვანი იყო - დაახლოებით ორი დღე.

ბრინჯი. 9. მილისა და შეერთების ადგილმდებარეობის სქემა მოწყობილობა „რეაქციაში“.

Reaktiya მოწყობილობა შედგებოდა კორპუსისგან და ორი კონტეინერისგან ცილინდრული ეგზო-პაკეტებით, რომელთაგან თითოეულის შიგნით იყო უჟანგავი ფოლადის მილი, რომელზეც დამაგრებული იყო (ნახ. 9). მილსა და ყდის შორის არსებული უფსკრული მოთავსებული იყო მანგანუმ-ნიკელის სამაგრი, რომელიც დნებოდა ექსპერიმენტის დროს, გავრცელდა უფსკრულის გასწვრივ და გაციებისას გამაგრდა და უზრუნველყო ძლიერი შედუღებული სახსრები ყდისა და მილის შორის. როგორც დედამიწაზე მიტანილი შედუღებული ნიმუშების შესწავლამ აჩვენა, თხევადი შედუღება ასველებდა ზედაპირებს და მიედინებოდა შეერთების შიდა ზედაპირსა და მილს შორის წარმოქმნილ კაპილარულ უფსკრულის მეშვეობით, უფრო დიდი რგოლოვანი ღრუდან პატარა რგოლოვან ღრუში (ნახ. 10). .

ამგვარად, „რეაქციის“ ხელსაწყოს დახმარებით გამოვლინდა სითხის გადინების შესაძლებლობა ზედაპირული დაძაბულობის ძალების მოქმედებით. სითხის ნაკადის კონტროლის ეს მეთოდი შეიძლება სასარგებლო იყოს პრაქტიკაში, მაგალითად, სივრცეში რთული ფორმის ჩამოსხმული პროდუქტების წარმოებისთვის. მსგავსი ექსპერიმენტები თხევადი ლითონის (კალის) გავრცელების შესასწავლად რთული ფორმის სპილენძის ფორმების გასწვრივ ზედაპირული დაძაბულობის ძალების გავლენის ქვეშ ასევე ჩატარდა 1976 წლის მარტში სსრკ-ში მაღალსიმაღლე რაკეტის გაშვების დროს.

ბრინჯი. 10. რეაქციის მოწყობილობაში შემაერთებელის განივი (a) და გრძივი (ბ) მონაკვეთები.

კრისტალიზაციის პროცესები. კოსმოსურ პირობებში მასალების მიღების ყველაზე მნიშვნელოვანი პროცესია მათი კრისტალიზაცია. ერთკრისტალების მიღება შესაძლებელია ხსნარებიდან, დნობისგან ან ორთქლის ფაზიდან. კრისტალების მიღების სამივე მეთოდის თავისებურებები შეისწავლეს სხვადასხვა კოსმოსურ ხომალდზე. მაგალითისთვის განვიხილოთ კრისტალების ზრდის ექსპერიმენტები, რომლებიც განხორციელდა სადგურ Salyut-5-ზე, ასევე Soyuz-ისა და Apollo-ს ერთობლივი ფრენისას.

Salyut-5 სადგურზე შეისწავლეს წყლის ხსნარებიდან კრისტალების ზრდის თავისებურებები. სივრცეში ასეთი ექსპერიმენტების მთავარი განმასხვავებელი მახასიათებელია სითხეში კონვექციის არარსებობა, რაც იწვევს ბროლის ზრდის სიჩქარისა და შემადგენლობის რყევებს. ამ თვალსაზრისით, სივრცეში მიღებული კრისტალების ხარისხი უფრო მაღალი უნდა იყოს. მაგრამ მეორე მხრივ, კოსმოსურ პირობებში, არქიმედეს ძალა არ მოქმედებს გაზის ბუშტებზე სითხეში და ამ ბუშტების დაჭერა შესაძლებელია მზარდი კრისტალური სახეებით.

ამ პროცესების შესწავლა სადგურ Salyut-5-ზე განხორციელდა Kristall მოწყობილობის გამოყენებით. ეს იყო თერმოსტატი სამი კრისტალიზატორით, რომელთაგან თითოეულში კალიუმის ალუმის კრისტალები გაიზარდა მათი წყალხსნარიდან (იხ. სურ. 6). შესასწავლ მასალად შეირჩა კალიუმის ალუმი, რადგან კარგად არის შესწავლილი მათი თვისებები და ზრდის თავისებურებები დედამიწაზე. კრისტალიზაციის პროცესის გამოწვევის მიზნით, თითოეულ ხსნარში შეიყვანეს ბროლის ნაჭერი („თესლი“). მის სახეებზე დაიწყო ბროლის ზრდა, რომლის მასალაც, დიფუზიის გამო, ხსნარიდან მოვიდა. ნახ. 11 გვიჩვენებს კალიუმის ალუმის კრისტალების ნიმუშებს, რომლებიც გაიზარდა Salyut-5 ორბიტალურ სადგურზე.

ექსპერიმენტი No1 კრისტალიზატორით გრძელდებოდა 24 დღე (1976 წლის 14 ივლისიდან 8 აგვისტომდე). პირველმა ექსპედიციამ Salyut-5 სადგურზე - კოსმონავტებმა B.V. ვოლინოვმა და V.M. ჟოლობოვმა - მიაწოდეს კრისტალები ამ კრისტალიზატორიდან დედამიწაზე, რომელიც გაიზარდა არა მხოლოდ "თესლზე", არამედ კრისტალიზატორის მოცულობაში (მასობრივი, ან მოცულობითი კრისტალიზაცია). ). ექსპერიმენტი No2 კრისტალიზატორით გრძელდებოდა 185 დღე (1976 წლის 9 აგვისტოდან 1977 წლის 11 თებერვლამდე). ამ ექსპერიმენტის უმეტესობა ჩატარდა მაშინ, როდესაც სადგური Salyut-5 უპილოტო კონტროლირებად რეჟიმში იყო. მეორე ექსპედიციამ - კოსმონავტებმა ვ.ვ.გორბატკომ და იუ.ნ.გლაზკოვმა დედამიწას მიაწოდეს მასობრივი კრისტალიზაციის დროს მიღებული კრისტალების დიდი რაოდენობა. აღინიშნა საინტერესო ფენომენი - ცალკეული კრისტალების შერწყმა ჯაჭვებში („ყელსაბამები“). ექსპერიმენტი No3 კრისტალიზატორში ჩატარდა 11 დღის განმავლობაში. კრისტალი, რომელიც გაიზარდა "თესლზე" მიიტანეს დედამიწაზე; ამ კრისტალიზატორში არ იყო მასობრივი კრისტალიზაცია (იხ. სურ. 11).

No1 კრისტალიზატორში გაზრდილი კრისტალების შესწავლამ აჩვენა, რომ „კოსმოსური“ კრისტალები განსხვავდებიან დედამიწაზე გაზრდილი კრისტალებისგან როგორც კრისტალების გარე ფენით (ის ბროლის სახეები, რომლებიც ჩვეულებრივ ცუდად არის განვითარებული ხმელეთის ნიმუშებში, კარგად არის განვითარებული) და შიდა სტრუქტურით. (კოსმოსური ნიმუშები შეიცავს გაზრდილი რაოდენობის გაზ-თხევადი ჩანართებს). No2 კრისტალიზატორში მასობრივი კრისტალიზაციის შედეგად მიღებული კრისტალების შესწავლამ აჩვენა, რომ ისინი ასევე შეიცავს აირ-თხევადი ჩანართებს. შეიმჩნევა ოთხიდან ხუთ ცალკეული კრისტალების ნაზავი. No3 ყალიბში მოყვანილი კრისტალისთვის დამახასიათებელია გაზის ჩანართების შემცველი ზონების მონაცვლეობა ჩანართებისგან თავისუფალი ზონებით.

ბრინჯი. სურ. 11. სალიუტ-5 სადგურზე გაზრდილი კალიუმის ალუმის კრისტალები (a - ნიმუშები ყალიბიდან No1; b - ყალიბიდან No2; c - ყალიბიდან No3)

კოსმოსიდან მიწოდებული კრისტალების კვლევებმა ასევე აჩვენა, რომ მათ არ ახასიათებთ ზოლები, რაც დამახასიათებელია ხმელეთის პირობებისთვის და მიუთითებს ზრდის ტემპის რყევებზე. ეს შედეგი შეიძლება გამოწვეული იყოს ხსნარში კონვექციის არარსებობით კოსმოსურ პირობებში.

კრისტალებში გაზის სითხის ჩანართების წყარო აშკარად არის სითხეში გახსნილი გაზის ბუშტები და გამოთავისუფლებული კრისტალიზაციის ფრონტზე. გაზის ბუშტები იჭერს მზარდი კრისტალს და იწვევს თხევადი ხსნარის შეწოვას. შემდგომ ექსპერიმენტებში დეგაზირებული ხსნარების გამოყენებით შესაძლებელი იქნება კოსმოსში კრისტალების გაზრდა, რომლებიც არ შეიცავს ასეთ ჩანართებს. მე-2 კრისტალიზატორში დაფიქსირებული კრისტალების ერთმანეთში ნამრავლები, რომლებშიც კრისტალიზაციის პროცესი დაახლოებით ნახევარი წელი გაგრძელდა, აშკარად განპირობებულია თხევადი მოცულობაში დიდი ხნის განმავლობაში მზარდი კრისტალების ურთიერთმიზიდვით.

დნობიდან კრისტალების ზრდის თავისებურებები ასევე შეისწავლეს გერმანიუმის, როგორც მაგალითის გამოყენებით, ასევე ექსპერიმენტში, რომელიც ჩატარდა კოსმოსური ხომალდის Soyuz-Apollo-ს ფრენისას. ტესტის ნიმუშები მოთავსებული იყო ამპულებში, რომლებიც დაყენებული იყო ელექტრო ღუმელში, სადაც გერმანიუმი ექვემდებარებოდა ნაწილობრივ დნობას, რასაც მოჰყვა გამაგრება დაპროგრამებული გაგრილების რეჟიმში 2,4 გრადუსი/წთ სიჩქარით. კრისტალების ზრდის ტემპის ექსპერიმენტულად დასადგენად, ინტერფეისის ნიშნები კეთდებოდა ყოველ ოთხ წამში დნობის მეშვეობით ელექტრული დენის მოკლე იმპულსების გავლის გზით. ნიმუშების ფრენის შემდგომი დამუშავებისას გამოვლინდა ეს ნიშნები და მათგან გაზომეს კრისტალების ზრდის ტემპი, რომელიც გაციების პერიოდის ბოლოს იყო დაახლოებით 10-3 სმ/წმ. დედამიწაზე დაყენებულ საკონტროლო ექსპერიმენტებში ეს სიჩქარე დაახლოებით იგივე აღმოჩნდა. ეს შედეგი ნიშნავს, რომ როგორც კოსმოსში, ისე დედამიწაზე, დნობაში სითბოს გადაცემა ამ შემთხვევაში ძირითადად თბოგამტარობით იყო განსაზღვრული, ხოლო კონვექციის როლი უმნიშვნელოდ მცირეა. კოსმოსში მიღებული კრისტალები გაცილებით დიდი იყო ვიდრე დედამიწაზე იმავე წყობაში მოყვანილი კრისტალები.

ექსპერიმენტში, რომელიც ასევე ჩატარდა სოიუზ-აპოლოს პროგრამის ფარგლებში, შეისწავლეს ორთქლის ფაზიდან კრისტალების ზრდა. გერმანიუმის - სელენი - თელურიუმის ტიპის კრისტალები იზრდებოდა დალუქულ ამპულებში, რომლებიც დამონტაჟებული იყო ელექტროღუმელში ტემპერატურის სხვაობის მქონე ზონაში. ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ კოსმოსიდან მიწოდებული კრისტალები უფრო სრულყოფილია, ვიდრე დედამიწაზე მიღებული საკონტროლო ნიმუშები (უფრო მაღალი ერთგვაროვნება, ნაკლები კრისტალური გისოსების დეფექტები და ა.შ.). ამავდროულად, აღმოჩნდა, რომ თეორიული მოლოდინის საწინააღმდეგოდ, მასის გადაცემის სიჩქარე აღემატება წმინდა დიფუზიური მიახლოებით გამოთვლილ მნიშვნელობას, მაგრამ ნაკლებია ვიდრე დედამიწაზე საკონტროლო ექსპერიმენტებში მიღებულ მნიშვნელობას, სადაც კონვექციამ მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა. ეს შედეგი ჯერ კიდევ მოითხოვს თეორიულ ახსნას.

ამრიგად, სივრცეში ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა ხსნარებიდან, დნობებიდან და ორთქლის ფაზიდან კრისტალების ზრდაზე აჩვენა, რომ კოსმოსურ პირობებში შესაძლებელია უფრო მაღალი სრულყოფილების და ერთგვაროვნების მქონე კრისტალური მასალების მიღება. ამავდროულად, დადგინდა, რომ კრისტალების ზრდის რიგმა ექსპერიმენტულად დაკვირვებულმა მახასიათებლებმა უწონადობაში ჯერ არ მიუღიათ საჭირო თეორიული გაშუქება და საჭიროებს შემდგომ გამოკვლევას.

უკონტეინერო გამაგრება უწონადობაში.თხევადი სხეულების ფორმირების პროცესებს და მათ გამაგრებას იმ პირობებში, როდესაც მათზე გავლენას არ ახდენს წონის ძალა, აქვს საკუთარი მახასიათებლები. პირველ რიგში, სითხე, რომელიც თავისთვის დარჩა ამ პირობებში, მიდრეკილია, როგორც ცნობილია, მიიღოს ბურთის ფორმა. თუმცა, სინამდვილეში, როდესაც სითხე მყარდება, წარმოიქმნება მთელი რიგი ეფექტები, რომლებიც ართულებს სფეროიდიზაციის პროცესს: სითხის მოცულობის თავისუფალი რყევები, სითხის სხვადასხვა გაციების სიჩქარე ზედაპირზე და მოცულობაში და ა.შ. მეორე, პროცესები. ასეთი სითხის უწონობაში გამაგრება და კრისტალიზაცია ასევე შეიძლება მიმდინარეობდეს -სხვას მიხედვით. უპირველეს ყოვლისა, ეს ეხება კონვექციას, რომელიც ხმელეთის პირობებში არბილებს დნობის ტემპერატურის რყევებს და ხელს უწყობს კრისტალიზაციის პროცესის სტაბილურობას. მესამე, მრავალკომპონენტიანი შენადნობების შემთხვევაში, გრავიტაციის არარსებობამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს კომპონენტების გადანაწილებაზე სითხის შიგნით და, შესაბამისად, ნიმუშის ერთგვაროვნებაზე.

ამ საკითხების მთლიანობა გამოიკვლია Skylab-ის სადგურზე ექსპერიმენტებში, ასევე Sphere მოწყობილობის ექსპერიმენტში Salyut-5 სადგურზე. ამ ექსპერიმენტებიდან პირველში სუფთა ნიკელის ან მისი შენადნობების ბლანკები დნება ელექტრონული სხივით და შემდეგ გაცივდა სკაილაბის სადგურზე ვაკუუმში თავისუფლად ცურვით. მიღებული ნიმუშების მიწისზედა კვლევებმა აჩვენა, რომ მათი ფორმის გადახრა სფერულიდან არის დაახლოებით 1%, ხოლო შენადნობებისგან მომზადებული ნიმუშები შეიცავს შიდა ფორებს. კიდევ ერთი ექსპერიმენტის მიზანი იყო ვერცხლის ბადეების ხელახალი დნობის გზით უწონასწორო მასალების მიღება ერთიანი ფორიანობით. ამერიკელმა მეცნიერებმა ვერ მიიღეს ასეთი მასალები, მაგრამ ამპულებში თხელი ვერცხლის ბადეების ხელახალი დნობისას დაფიქსირდა თხევადი ვერცხლის წვეთების სფეროიდიზაცია. გამაგრებული წვეთების იმ ნაწილის მიწაზე დაფუძნებულმა კვლევებმა, რომლებსაც არ ჰქონდათ შეხება ამპულის კედლებთან გაგრილების დროს, აჩვენა, რომ მათი ფორმა შორს არის სრულყოფილი. ნიმუშების ზედაპირი დაფარულია ღარების ბადით, მათ მოცულობაში არის შეკუმშვის ღრუები. ნიმუშების შიდა სტრუქტურას ფიჭური ხასიათი ჰქონდა. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ეს იყო უჯრედული გამაგრება და ჭურვების წარმოქმნა, რამაც ხელი შეუშალა უფრო რეგულარული სფეროების წარმოქმნას უწონადობის მიახლოებულ პირობებში.

სალიუტ-5 სადგურზე თხევადი ლითონის უკონტეინერო გამაგრების თანმხლები პროცესების შესახებ ახალი ინფორმაციის მისაღებად, მოეწყო ექსპერიმენტი Sphere მოწყობილობით. საცდელ ნივთიერებად შეირჩა ვუდის ევტექტიკური შენადნობი, რომელსაც აქვს მინიმალური დნობის წერტილი (დაახლოებით 70 °C) და შესაბამისად იძლევა ენერგიის მოხმარების მინიმიზაციის საშუალებას (10 W). გამოკვლეული შენადნობის ქიმიური შემადგენლობა (წონის მიხედვით): ბისმუტი - 40, ტყვია - 40, კადმიუმი - 10, კალა - 10%. „სფეროს“ მოწყობილობა წარმოადგენდა ელექტრო გამათბობელს, რომლის შიგნით დნებოდა გამოკვლეული სამუშაო ნაწილი, რომლის წონა იყო 0,25 გრამი, რომელიც შემდეგ ღეროს გამოყენებით ლავსანის ტომარაში ჩასვეს. ამ ჩანთაში ჩამოსხმა გაცივდა და გამაგრდა კედლებთან შეხების გარეშე. დრო, რომლის დროსაც გამათბობელში მოთავსებული სამუშაო ნაწილი თბებოდა დნობის ტემპერატურამდე, იყო 30 წმ დედამიწაზე. უწონადობის დროს, სამუშაო ნაწილსა და გამათბობლის კედლებს შორის კონტაქტი უნდა გაუარესდეს, ამიტომ ნიმუშის გაცხელების დრო გაიზარდა 2 წთ-მდე.

ექსპერიმენტების დასრულების შემდეგ დედამიწაზე მიტანილ ნიმუშს ელიფსოიდური ფორმა ჰქონდა და მისი ზედაპირი შემთხვევით მოწყობილი ბოჭკოებით იყო დაფარული (კოსმონავტ ვ.მ. ჟოლობოვის მიხედვით, ნიმუში ზღარბს ჰგავდა). როგორც ანალიზმა აჩვენა, ნიმუშის შიდა სტრუქტურა ასევე მნიშვნელოვნად შეიცვალა სივრცეში ხელახლა დნობის გამო: დარღვეული იყო შენადნობის კომპონენტების ერთგვაროვანი განაწილება მოცულობაზე, წარმოიქმნა ნემსისმაგვარი კრისტალები სხვადასხვა ქიმიური შემადგენლობით და ა.შ. ამის სავარაუდო მიზეზი. ცვლილებები, როგორც ჩანს, არის დნობის თერმული რეჟიმის თავისებურებები მისი გამაგრების დროს უკონტეინერის პირობებში. ხის შენადნობის ბილეტის დასამუშავებლად ლაბორატორიულ პირობებში ისეთი თერმული რეჟიმის არჩევის მცდელობამ, რომელიც გამოიწვევდა ჩამოსხმის მსგავს სტრუქტურას, დადებითი შედეგი არ მოჰყოლია, ცხადია, იმიტომ, რომ შეუძლებელია კონტეინერის გარეშე ნიმუშის შენახვა დედამიწაზე.

ამრიგად, კოსმოსური წარმოების ფიზიკური საფუძვლების სფეროში დღემდე ჩატარებულმა კვლევებმა, მათ შორის სხვადასხვა კოსმოსურ ხომალდზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა, დაადასტურა ზოგადი იდეების სისწორე ფიზიკური პროცესების თავისებურებების შესახებ უწონადობაში და წარმოადგინა პირდაპირი ექსპერიმენტული მტკიცებულება. გაუმჯობესებული მახასიათებლების მქონე მასალების მოპოვების შესაძლებლობა სივრცეში. ამავდროულად, ექსპერიმენტებმა აჩვენა ამ პროცესების არსებული რაოდენობრივი თეორიების არასაკმარისიობა და გამოავლინა სპეციალური კვლევების საჭიროება, რომელიც მიმართული იყო სივრცეში ახალი მასალების წარმოების თეორიული საფუძვლების შემუშავებაზე.

კოსმოსური მეტალურგია

მეტალურგია ეხება ლითონების წარმოებას და პროცესებს, რომლებიც ანიჭებენ ლითონის შენადნობებს საჭირო თვისებებს მათი შემადგენლობისა და სტრუქტურის შეცვლით. მეტალურგია მოიცავს ლითონების არასასურველი მინარევებისაგან გაწმენდის პროცესებს, ლითონებისა და შენადნობების წარმოებას, ლითონების თერმული დამუშავებას, ჩამოსხმას, პროდუქციის ზედაპირზე დაფარვას და ა.შ. ამ პროცესების უმეტესობა მოიცავს ფაზურ გადასვლას თხევად ან აირად მდგომარეობაში, რისთვისაც მასის ძალების გავლენა საბოლოო მასალის შემადგენლობასა და სტრუქტურაზე შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი. ამრიგად, მეტალურგიული პროცესების კოსმოსში გადატანა ხსნის ფუნდამენტურ შესაძლებლობებს გაუმჯობესებული მახასიათებლების მქონე მასალების წარმოებისთვის, ისევე როგორც მასალები, რომელთა მიღება შეუძლებელია დედამიწაზე.

კოსმოსურ პირობებში მეტალურგიული პროცესები შეიძლება გამოყენებულ იქნას შემდეგი ამოცანების გადასაჭრელად.

1. შენადნობების მომზადება, რომლებშიც არქიმედეს ძალის გამო განცალკევება არ არის (კომპოზიტური მასალების მიღება, მაღალი ერთგვაროვნებისა და სისუფთავის შენადნობები, ქაფიანი ლითონები).

2. შენადნობების მომზადება კონვექციური დენების არარსებობის შემთხვევაში (უნაკლო ერთკრისტალები, გაუმჯობესებული ევტექტიკა და მაგნიტური მასალები).

3. გრავიტაციის გარეშე ჩამოსხმა (ფილმების, მავთულის, რთული ფორმის ჩამოსხმის პროდუქტების მომზადება).

4. ლითონებისა და შენადნობების უნაწნო დნობა (ლითონებისა და შენადნობების გაწმენდა, მათი ერთგვაროვანი გამაგრება).

5. კოსმოსურ სატრანსპორტო საშუალებებზე მუდმივი შეერთების მიღების მეთოდების შემუშავება (შედუღება, შედუღება და სხვა).

მოკლედ განვიხილოთ კვლევის მდგომარეობა, რომელიც მიმართულია კოსმოსში მასალების მეტალურგიული მეთოდებით მოპოვებაზე.

დეფექტების გარეშე კრისტალები და შენადნობები.შენადნობების წარმოებისთვის, საწყისი კომპონენტები შეიძლება მომზადდეს როგორც თხევადი, ასევე აირისებრი (ორთქლის) ფაზაში, რასაც მოჰყვება კრისტალიზაცია. უწონადობის დროს, ფაზის განცალკევების არარსებობის გამო, შეიძლება დაზუსტდეს კომპონენტების თვითნებური კომბინაციები ნებისმიერ მდგომარეობაში. შესაძლებელია, კერძოდ, ორთქლის ფაზიდან მყარზე პირდაპირი გადასვლა, დნობის გვერდის ავლით. აორთქლებისა და კონდენსაციის შედეგად მიღებულ მასალებს აქვთ უფრო თხელი სტრუქტურა, რომლის მიღება, როგორც წესი, რთულია დნობისა და გამაგრების პროცესებით (სივრცის დნობა შეიძლება ჩაითვალოს გაწმენდის მეთოდად). ამ შემთხვევაში დნობისას შესაძლებელია შემდეგი ეფექტები: უფრო აქროლადი კომპონენტის აორთქლება, ქიმიური ნაერთების (ოქსიდები, ნიტრიდები და ა.შ.) განადგურება.

შენადნობების წარმოებისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი პროცესია გამაგრება. ეს პროცესი მნიშვნელოვნად მოქმედებს ლითონის სტრუქტურაზე. გამაგრების დროს ლითონის სტრუქტურაში შეიძლება წარმოიშვას სხვადასხვა დეფექტი: შენადნობის ჰეტეროგენულობა ქიმიური შემადგენლობის, ფორიანობის და ა.შ. დნობაში ტემპერატურისა და კონცენტრაციის ვარდნის არსებობამ შეიძლება გამოიწვიოს კონვექცია. თუ დნება მყარდება ტემპერატურის მერყეობის პირობებში, მაშინ ხდება კრისტალების ზრდის ტემპის ადგილობრივი რყევები, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი დეფექტი, როგორიცაა ზოლიანი კრისტალური სტრუქტურა. ამ სტრუქტურული დეფექტის დასაძლევად საჭიროა ზომები კონვექციის შესამცირებლად.

კოსმოსურ პირობებში იხსნება სხვადასხვა სიმკვრივის და სხვადასხვა დნობის წერტილის კომპონენტებისგან შემდგარი ერთგვაროვანი ნარევების მომზადების შესაძლებლობა. დედამიწაზე ასეთი ნარევები არ შეიძლება იყოს სტაბილური არქიმედეს ძალის გამო. ამ ტიპის შენადნობების სპეციალური კლასი არის მაგნიტური მასალები, მათ შორის ახალი სუპერგამტარები.

ადრე აღინიშნა, რომ ზონის დნობის მეთოდის ერთ-ერთი უპირატესობა კოსმოსურ პირობებში არის ის, რომ შესაძლებელია უფრო დიდი ზომის ერთკრისტალების მიღება, ვიდრე დედამიწაზე. გრავიტაციის არარსებობა ასევე შესაძლებელს ხდის მიმართული კრისტალიზაციის პროცესების ახლებურად ორგანიზებას. ამ გზით შეგიძლიათ მიიღოთ დიდი სიგრძის ულვაში ("ულვაშები" ან "ულვაშები") გაზრდილი სიმტკიცით.

განვიხილოთ ექსპერიმენტები, რომლებშიც გამოიკვლია კოსმოსური მეტალურგიის პრაქტიკული შესაძლებლობები. ასე რომ, Skylab სადგურზე ჩატარებული ექსპერიმენტის დროს, შენადნობები მიიღეს კომპონენტებისგან, რომლებიც ცუდად არის შერეული ხმელეთის პირობებში. სამ ამპულაში მოთავსებული იყო ოქრო-გერმანიუმის, ტყვია-თუთია-ანტიმონის, ტყვია-კალა-ინდიუმის შენადნობების ბლანკები. კოსმოსურ პირობებში ნიმუშები ხელახლა დნებოდა რამდენიმე საათის განმავლობაში, ინახებოდა დნობის წერტილის ზემოთ ტემპერატურაზე და შემდეგ გაცივდა. დედამიწაზე მიტანილ ნიმუშებს აქვთ უნიკალური თვისებები: მასალების ერთგვაროვნება უფრო მაღალი იყო, ვიდრე დედამიწაზე მიღებული საკონტროლო ნიმუშები, ხოლო ოქროს შენადნობი გერმანიუმთან ზეგამტარი აღმოჩნდა დაახლოებით 1,5 კ ტემპერატურაზე. ანალოგიური ნარევები. დედამიწაზე დნობის შედეგად მიღებულს არ გააჩნია ეს თვისება. , როგორც ჩანს, ერთგვაროვნების ნაკლებობის გამო.

საბჭოთა-ამერიკული ASTP პროგრამის ფარგლებში ჩატარდა ასეთი ექსპერიმენტი, რომლის მიზანი იყო გაუმჯობესებული მახასიათებლების მქონე მაგნიტური მასალების მიღების შესაძლებლობის შესწავლა. კვლევისთვის შეირჩა მანგანუმ-ბისმუტის და სპილენძ-კობალტ-ცერიუმის შენადნობები. მაქსიმალური ტემპერატურა 1075 °C შენარჩუნდა ელექტრო ღუმელის სამუშაო ზონაში 0,75 საათის განმავლობაში, შემდეგ კი ღუმელი გაცივდა 10,5 საათის განმავლობაში. გამყარება მოხდა ასტრონავტების ძილის პერიოდში, რათა შემცირდეს ვიბრაციების არასასურველი ზემოქმედება მათი სადგურის შიგნით გადაადგილებისას. ამ ექსპერიმენტის ყველაზე მნიშვნელოვანი შედეგია ის, რომ კოსმოსურ ხომალდზე გამაგრებულ პირველი ტიპის ნიმუშებს აქვთ იძულებითი ძალა, რომელიც 60%-ით აღემატება დედამიწაზე მიღებულ საკონტროლო ნიმუშებს.

კომპოზიტური მასალები.კომპოზიტური მასალები, ან კომპოზიტები, არის ხელოვნურად შექმნილი მასალები, რომლებიც შედგება ძირითადი შემკვრელისა და გამძლე გამაძლიერებელი შემავსებლისგან. მაგალითები მოიცავს ალუმინის (შემაკავშირებელი მასალა) კომბინაციას ფოლადთან, რომელიც მომზადებულია ძაფების სახით (გამამაგრებელი მასალა). ეს ასევე მოიცავს ქაფის ლითონებს, ანუ ლითონებს, რომელთა მოცულობა შეიცავს დიდი რაოდენობით თანაბრად განაწილებულ გაზის ბუშტებს. კომპონენტებთან შედარებით, რომლებიც ქმნიან მათ, კომპოზიტურ მასალებს აქვთ ახალი თვისებები - გაზრდილი სიმტკიცე დაბალი სპეციფიკური სიმძიმით. ხმელეთის პირობებში თხევად მდგომარეობაში ფუძის მქონე კომპოზიტების მოპოვების მცდელობა იწვევს მასალის დაშლას. კომპოზიტების მომზადებას კოსმოსურ პირობებში შეუძლია უზრუნველყოს გამაძლიერებელი შემავსებლის უფრო ერთგვაროვანი განაწილება.

Skylab-ის სადგურზე ასევე მოეწყო ექსპერიმენტი, რომლის მიზანი იყო სილიციუმის კარბიდის „ულვაშებით“ გამაგრებული კომპოზიციური მასალების მიღება (სპეციფიკური წონა 3.1). მთავარ (მატრიცულ) მასალად ვერცხლი (სპეციფიკური წონა 9.4) შეირჩა. კომპოზიტური მასალები ლითონის ძირით გამაგრებული „ულვაშებით“ პრაქტიკულ ინტერესს იწვევს მათი მაღალი სიმტკიცის გამო. მათი წარმოების ტექნიკა ემყარება შერევის, დაჭერის და აგლომერაციის თანმიმდევრულ პროცესებს.

კოსმოსური ექსპერიმენტის ჩატარებისას ვერცხლის ფხვნილის ნაწილაკების ზომები იყო ~ 0,5 მმ, სილიციუმის კარბიდის ულვაშის დიამეტრი ~ 0,1 მკმ, ხოლო საშუალო სიგრძე ~ 10 მკმ. კვარცის მილს, რომელშიც ნიმუში იყო განთავსებული, ჰქონდა გრაფიტ-კვარცის დგუში ზამბარით, რათა შეკუმშულიყო ნიმუში დნობის შემდეგ, რათა დნობისგან გამოეყო სიცარიელე. კოსმოსში მიწოდებული კომპოზიციური მასალების შესწავლამ აჩვენა, რომ საკონტროლო ნიმუშებთან შედარებით, მათ აქვთ ბევრად უფრო ერთგვაროვანი სტრუქტურა და უფრო მაღალი სიმტკიცე. დედამიწაზე მიღებული მასალების შემთხვევაში, სტრუქტურული სტრატიფიკაცია აშკარად ჩანს და "ულვაშები" ცურავს ზემოთ.

ევტექტიკა.ევტექტიკა არის მყარი ნივთიერებების თხელი ნაზავი, რომელიც ერთდროულად კრისტალიზდება რომელიმე კომპონენტის დნობის წერტილზე დაბალ ტემპერატურაზე ან ამ კომპონენტების სხვა ნარევებზე. ტემპერატურას, რომლის დროსაც ასეთი დნობა კრისტალიზდება, ევტექტიკური ტემპერატურა ეწოდება. ამ ტიპის შენადნობები ხშირად წარმოიქმნება კომპონენტებისგან, რომლებიც ძალიან განსხვავდება ერთმანეთისგან (მაგალითად, ვუდის ევტექტიკური შენადნობი მოიცავს ბისმუტს, ტყვიას, კალის, კადმიუმს). ევტექტიკური მასალები ფართოდ გამოიყენება მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში: ისინი გამოიყენება გაზის ტურბინის პირების დასამზადებლად, როგორც სუპერგამტარი და სპეციალური ოპტიკური მასალები.

ევტექტიკის მოსამზადებლად ჩვეულებრივ გამოიყენება მიმართულების გამაგრების მეთოდი, ანუ გამაგრება ერთი მოცემული მიმართულებით. ამ მეთოდის გამოყენება კოსმოსურ პირობებში უდავო ინტერესს იწვევს, რადგან კონვექციის არარსებობის გამო, მასალის ერთგვაროვნება შეიძლება გაუმჯობესდეს, ხოლო დნობის კედლებთან კონტაქტის აღმოფხვრით, შესაძლებელია ოქსიდის გარეშე მიღება. მასალები, რომლებსაც ექნებათ სასარგებლო ოპტიკური თვისებები.

მრავალფეროვანი ევტექტიკა არის ორფაზიანი სისტემები, როგორიცაა "ულვაშები". ეს არის ძალიან სრულყოფილი სტრუქტურის მქონე აცრისებრი ერთკრისტალები, რომელთა სიძლიერე, უცხო ჩანართების არარსებობის გამო, უახლოვდება თეორიულად შესაძლებელს. უწონადობის პირობებში, ასეთი მასალები შეიძლება გაიზარდოს და შევიდეს თხევად ლითონში კომპოზიტური ჩამოსხმის მეთოდებით. ევტექტიკის კიდევ ერთი სახეობაა თხელი ეპიტაქსიალური ფირები. ასეთი ფილმები ფართოდ გამოიყენება ტრანზისტორების წარმოებაში მასალის მყარ ბაზაზე დეპონირების გზით - სუბსტრატი თხევადი ან ორთქლის ფაზიდან. სითხეში ან აირში კონვექციის გამოვლინება იწვევს ეპიტაქსიური ფილმების გისოსების დამახინჯებას, მათში არასასურველი ჩანართების და სხვა სტრუქტურული დეფექტების გაჩენას.

არაერთი ექსპერიმენტი ჩატარდა კოსმოსურ პირობებში ევტექტიკური შენადნობების შესასწავლად. მაგალითად, Skylab-ის სადგურზე ერთ-ერთ ექსპერიმენტში გამოიკვლია უწონობის ეფექტი სპილენძ-ალუმინის შენადნობის სტრუქტურაზე მიმართულების გამაგრების დროს. კოსმოსიდან მიწოდებულ ნიმუშებში დეფექტების რაოდენობა 12-20%-ით შემცირდა. სხვა ექსპერიმენტში Skylab სადგურზე და MA 131-ში Soyuz-ისა და Apollo-ს ერთობლივი ფრენის დროს შესწავლილი იქნა ორფაზიანი ჰალოგენური ევტექტიკის წარმოება (პირველ შემთხვევაში NaCl-NaF და მეორეში NaCl-LiF). ასეთი ევტექტიკის გამაგრებისას, ერთ-ერთ ფაზას (NaF ან LiF) შეუძლია წარმოქმნას ძაფები, რომლებიც ჩაშენებულია მეორე ფაზაში, როგორც მატრიცის მასალა.

ასეთი ევტექტიკა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ოპტიკური ბოჭკოები სპექტრის ინფრაწითელი რეგიონისთვის. დედამიწაზე წარმოქმნილ ძაფისებრ ევტექტიკას აქვს დეფექტების დიდი რაოდენობა, რომელთა წარმოქმნა დაკავშირებულია სითხეში რხევითი კონვექციის მოძრაობებთან. სივრცეში მიღებული ჰალოგენური ევტექტიკების სტრუქტურა უფრო სრულყოფილი აღმოჩნდა, რამაც გამოიწვია მათი ტექნიკური მახასიათებლების გაუმჯობესება. ამრიგად, პირველი ტიპის ნიმუშისთვის სინათლის გადაცემის კოეფიციენტი 40-ჯერ გაიზარდა, ხოლო მეორე ტიპის - 2-ჯერ დედამიწაზე მოყვანილ ანალოგიურ ნიმუშებთან შედარებით.

მუდმივი კავშირების მოპოვების ტექნოლოგია.როგორც ზემოთ აღინიშნა, მსოფლიოში პირველი სამუშაო ამ სფეროში ჩატარდა საბჭოთა კავშირში 1969 წელს კოსმოსურ ხომალდზე Soyuz-6. საბჭოთა კოსმოსურ სადგურ Salyut-5-ზე კოსმონავტებმა B.V. Volynov-მა და V.M. Zholobov-მა განაგრძეს კვლევა ამ მიმართულებით, წარმატებით ჩაატარეს ექსპერიმენტები ლითონების შედუღებაზე Reaction მოწყობილობის გამოყენებით. "რეაქციის" მოწყობილობა (იხ. სურ. 6) და მასში მოთავსებული ეგზოკონტეინერი დიზაინით არ იყო ჰერმეტული და, შესაბამისად, გარე სივრცეში შედუღების პირობების სიმულაციისთვის, ჰაერი წინასწარ იყო ევაკუირებული ყდისა და მილს შორის დალუქული ადგილიდან ( იხილეთ ნახ. 9). მილი და შეერთება დამზადებულია უჟანგავი ფოლადისგან და მათ შორის კაპილარული უფსკრულის შესაქმნელად, მილის ზედაპირზე 0,25 მმ სიღრმის კრახი გაკეთდა. შედუღებად არჩეული იქნა მაღალი ტემპერატურის მანგანუმ-ნიკელის შედუღება (შედუღების ტემპერატურა 1200–1220 °C), რომელიც ხასიათდება მაღალი მექანიკური თვისებებით და კარგი კოროზიის წინააღმდეგობით.

მიწისზე დაფუძნებული მეტალოგრაფიული კვლევები და შედუღების ტესტები (ვაკუუმის სიმკვრივისთვის, მექანიკური სიძლიერისთვის 500 ატმ-მდე შიდა წნევით დაჭიმვის ტესტერში) აჩვენა, რომ სივრცეში მიღებული შედუღების სახსრები არ ჩამოუვარდება ხარისხობრივად მიღებულ ხმელეთის პირობებში. , და გადააჭარბეთ მათ რიგი მაჩვენებლებით. კერძოდ, შეიმჩნევა ხარვეზების ერთგვაროვანი შევსება შედუღებით და მეტალის მიკროსტრუქტურა უფრო ერთგვაროვანია (იხ. სურ. 10).

შედუღებისა და შედუღების სხვადასხვა მეთოდების კოსმოსურ ხომალდზე ჩატარებული ტესტების შედეგები ადასტურებს, რომ მუდმივი სახსრების მოპოვების ეს მეთოდები ფართო გამოყენებას მოიპოვებს პერსპექტიულ კოსმოსურ ობიექტებზე სამონტაჟო და აწყობის სამუშაოების შესრულებისას.

ნახევარგამტარული მასალები

ნახევარგამტარები - ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ ელექტრონული გამტარობა და ელექტროგამტარობის თვალსაზრისით, შუალედურ პოზიციას იკავებენ კარგ გამტარებს (ლითონებს) და იზოლატორებს (დიელექტრიკებს) შორის. ტიპიური ნახევარგამტარებია, მაგალითად, გერმანიუმი და სილიციუმი. ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობა დიდად არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე. სინათლის მოქმედებით ზოგიერთი ნახევარგამტარის ელექტრული გამტარობა იზრდება; ასეთ მასალებს ზოგჯერ უწოდებენ ფოტოგამტარებს. ნახევარგამტარების თვისებები ასევე ძალიან მგრძნობიარეა მათი ბროლის გისოსების სრულყოფისა და მინარევების არსებობის მიმართ. ზოგიერთ შემთხვევაში, მინარევების არსებობა ყველაზე მცირე კონცენტრაციაში (მაგალითად, 10 -6 ან 10 -7) არის გადამწყვეტი ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს ნახევარგამტარის ელექტრულ თვისებებს. ნახევარგამტარული მასალების ეს უნიკალური თვისებები უზრუნველყოფდა მათ ფართო გამოყენებას მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების თითქმის ყველა სფეროში.

კოსმოსში ნახევარგამტარული მასალების წარმოებას შეუძლია მნიშვნელოვანი სარგებელი მოახდინოს რამდენიმე მიზეზის გამო. პირველ რიგში, ამ მასალების თვისებები ძლიერ არის დამოკიდებული მათი მომზადების ტექნოლოგიაზე და მრავალი არასასურველი ეფექტი გამოწვეულია წონის ძალის გამოვლინებით (დნობის კონვექცია, სხვადასხვა სიმკვრივის კომპონენტების გამოყოფა და ა.შ.). მეორეც, კოსმოსურ პირობებში, ნახევარგამტარში დოპანტების განაწილების ერთგვაროვნება შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს.

მოდით მივმართოთ კონკრეტული ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების განხილვას, რომლებიც მიზნად ისახავს სივრცეში ნახევარგამტარული მასალების წარმოების უპირატესობების რეალიზებას.

ერთკრისტალების ზრდა დნობისგან.ნახევარგამტარული ერთკრისტალების დეფექტები დნობიდან მათი ზრდის დროს წარმოიქმნება დნობის სხვადასხვა ტიპის კონვექციური ნაკადების გამოჩენის გამო, აგრეთვე მასში არასასურველი მინარევების შეღწევის გამო. დნობიდან ერთი კრისტალის გასაზრდელად საჭიროა ტემპერატურის სხვაობა და ამ შემთხვევაში დედამიწაზე ხშირად ხდება თერმული კონვექცია. კონვექციური დენები იწვევს სითხეში ადგილობრივი ტემპერატურის რყევების გაჩენას და იმის გამო, რომ დნობის მინარევების ხსნადობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, მინარევების არაჰომოგენურ განაწილებამდე მზარდ კრისტალში. ამ ფენომენს, კონვექციის გამო, ეწოდება ზოლები, ან მიკროსეგრეგაცია. ზოლები არის ერთ-ერთი დეფექტი ნახევარგამტარული ერთკრისტალების სტრუქტურაში. კოსმოსში კონვექციის როლის შემცირების შესაძლებლობის გამო, მოსალოდნელია, რომ კოსმოსურ ხომალდზე გაზრდილ ერთკრისტალებს უფრო ერთგვაროვანი სტრუქტურა ექნებათ.

კონვექციური დენების გავლენის შესაფასებლად სეგრეგაციის ფენომენზე, მინარევებით შემოსილი გერმანიუმის ერთკრისტალების მაგალითის გამოყენებით, ჩატარდა ექსპერიმენტი Skylab-ის სადგურზე. ამპულებში მოთავსებულ კრისტალებს ათავსებდნენ ელექტრო გამათბობელ ღუმელში, სადაც ჯერ ნაწილობრივ დნებოდნენ, შემდეგ კი თითქმის მუდმივი ტემპერატურის სხვაობის პირობებში გაცივდნენ და კრისტალიზებოდნენ. გალიუმი, ანტიმონი და ბორი გამოიყენებოდა როგორც დოპანტი სხვადასხვა ამპულაში. დედამიწაზე იგივე მეთოდით მიღებულ საკონტროლო ნიმუშებთან შედარებამ აჩვენა, რომ კოსმოსიდან მიწოდებულ გერმანიუმის კრისტალებში მინარევების სეგრეგაცია რამდენჯერმე ნაკლები აღმოჩნდა. გალიუმით დოპირებული გერმანიუმის შემთხვევაში ასევე შესწავლილი იქნა მასალის წინაღობის შედარებით ერთგვაროვნება ნიმუშის სიგრძეზე. ხმელეთის ნიმუშებისთვის ეს იყო ? ?/? ? 6.4 10 -2, ხოლო სივრცისთვის - 0.8 10 -2.

გალიუმ-დოპირებული გერმანიუმის კრისტალიზაციის პროცესი ასევე შეისწავლეს 1976 წლის დეკემბერში საბჭოთა მაღალსიმაღლე რაკეტის გაშვებისას. ამ ექსპერიმენტში ნიმუშების გასათბობად გამოიყენეს ეგზოთერმული სითბოს წყარო. დედამიწაზე მიტანილი ამპულების შესწავლამ აჩვენა, რომ დნობის ფრონტს საკმაოდ ბრტყელი ფორმა ჰქონდა. ამ შედეგმა დაადასტურა ამ ტიპის მოწყობილობების გამოყენების დაპირება c. ექსპერიმენტები ნახევარგამტარული მასალების მისაღებად.

Skylab სადგურზე სხვა ექსპერიმენტებში მიიღეს ინდიუმის ანტიმონიდის ერთკრისტალები. პირველ მათგანში, გრაფიტის კაფსულის შიგნით დამონტაჟდა ინდიუმის ანტიმონიდის ღერო ისე, რომ მისი თავისუფალი ბოლო იყო ღრუ ნახევარსფეროში. ექსპერიმენტის მიზანია სფერული კრისტალების მიღების მცდელობა. თუმცა, იმის გამო, რომ დნობა ნაწილობრივ ეკვროდა ღრუს გრაფიტის კედელს, მიღებული კრისტალების ფორმა არა სფერული, არამედ წვეთოვანი აღმოჩნდა. თუმცა, კრისტალური სტრუქტურა უფრო სრულყოფილი გახდა: დისლოკაციის სიმკვრივე შემცირდა 5-10 ფაქტორით და მინარევები (სელენი) უფრო თანაბრად ნაწილდებოდა, ვიდრე დედამიწაზე მიღებულ საკონტროლო ნიმუშებში.

კიდევ ერთი ექსპერიმენტი მოიცავდა ინდიუმის ანტიმონიდის ნიმუშების ხელახლა დნობას და შემდგომ გამაგრებას, რომლებიც მოთავსებულია სამ დალუქულ ამპულაში: ერთში - სუფთა ინდიუმის ანტიმონიდი, მეორეში - შენადნობი ტელურით, მესამეში - კალის შენადნობი. მიღებული კრისტალების შესწავლამ ასევე აჩვენა მათი მაღალი ერთგვაროვნება.

რიგ ექსპერიმენტებში შესწავლილი იქნა ნახევარგამტარული მასალების მიღების შესაძლებლობა დნობიდან, რომელიც შედგება კომპონენტებისგან, რომლებიც ძლიერ განსხვავდებიან სპეციფიკური სიმძიმით. მაგალითად, სოიუზისა და აპოლოს კოსმოსური ხომალდის ერთობლივი ფრენისას ჩატარებულ ერთ ექსპერიმენტში შესწავლილი იქნა უწონობის ეფექტი ნახევარგამტარული მასალების მიმართულ გამაგრებაზე. გამოყენებული იყო ტყვია-თუთიისა და ანტიმონი-ალუმინის წყვილი. ანტიმონი-ალუმინის შენადნობის კოსმოსური ნიმუშები უფრო ერთგვაროვანი აღმოჩნდა, ვიდრე დედამიწაზე. ტყვია-თუთიის შენადნობის შემთხვევაში სრული ერთგვაროვნება ვერ მიიღწევა.

ხსნარებიდან ერთკრისტალების გაზრდა.თუ თესლის კრისტალი შეყვანილია სასურველი ნივთიერების ზეგაჯერებულ ხსნარში, მაშინ მასზე ბროლი გაიზრდება მუდმივ ტემპერატურაზე. ეს მეთოდი გამოიყენება კრისტალების გასაშენებლად, რომლებიც გამოიყენება ხმის ტალღების დეტექტორებად, ოპტიკაში და ა.შ. მზარდი კრისტალი მგრძნობიარეა ზრდის პირობების ნებისმიერი ცვლილების მიმართ: ტემპერატურისა და კონცენტრაციის რყევები, კონვექციური დენების გამოჩენა, უცხო მინარევების არსებობა. ა.შ. აგზნების პირობების შეცვლა კონვექციური დენების ხსნარში, მინარევების განსხვავებული ქცევა უწონადობაში გავლენას მოახდენს კოსმოსურ ხომალდზე კრისტალების ზრდის მახასიათებლებზე.

წინა თავში წარმოდგენილია კალიუმის ალუმის კრისტალების მათი ზეგაჯერებული წყალხსნარიდან მზარდი კალიუმის ალუმის კრისტალების ექსპერიმენტული კვლევის შედეგები, რომელიც ჩატარდა სადგურ Salyut-5-ში.

ორთქლის ფაზიდან კრისტალების ზრდა.კრისტალების ზრდა ორთქლის ფაზის მეთოდით ფართოდ გამოიყენება ნახევარგამტარული მასალების ეპიტაქსიალური ფილმების მისაღებად. ორთქლის ფაზიდან კრისტალების ზრდის მოწყობილობის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 5. ნორმალურ პირობებში მეთოდი მგრძნობიარეა კონვექციის აგზნების მიმართ, რაც იწვევს ბროლის გისოსში დეფექტების გაჩენას. გარდა ამისა, არსებობს პოლიკრისტალიზაციის ტენდენცია, დედამიწაზე ამ მეთოდით ძნელია დიდი კრისტალების მოპოვება.კოსმოსურ პირობებში შეიძლება იმედი ჰქონდეს კონვექციის როლის შეზღუდვას და მიღებული მასალების ხარისხის გაუმჯობესებას, ასევე გაზრდის ერთკრისტალების ზომა.

მოსალოდნელი ეფექტები ასევე გამოიკვლია Skylab-ის ექსპერიმენტში. ორთქლის ფაზის კრისტალური ზრდის ტექნიკა გამოყენებული იყო გერმანიუმის სელენიდსა და გერმანიუმის ტელურიდზე. მიიღეს კრისტალები, რომელთა ხარისხი უფრო მაღალი აღმოჩნდა, ვიდრე დედამიწაზე მომზადებული საკონტროლო ნიმუშები. შესაძლებელი გახდა გერმანიუმის სელენიდის ბრტყელი ერთკრისტალების მიღება ზომით 4 x 17 მმ და დაახლოებით 0,1 მმ სისქით. დედამიწაზე მხოლოდ მცირე ზომის კრისტალები იქნა მიღებული არასრულყოფილი სტრუქტურით.

ამ შედეგების გათვალისწინებით, სოიუზისა და აპოლოს ერთობლივი ფრენისას ასეთი ექსპერიმენტი ჩატარდა. აქ ორთქლის ფაზიდან კრისტალების ზრდის ტექნიკა გამოიყენებოდა უფრო რთულ სისტემებზე: გერმანიუმი-სელენი-ტელურიუმი და გერმანიუმი-გოგირდ-სელენი. კოსმოსურ პირობებში მიღებული ნიმუშები ასევე უფრო სრულყოფილი აღმოჩნდა და მათი სტრუქტურა უფრო ერთგვაროვანი.

ოპტიკური მინა და კერამიკა

უწონად მიახლოებული პირობების გავლენა მინის წარმოების ტექნოლოგიაზე შეიძლება განსხვავებული იყოს. პირველ რიგში, კონტეინერის გარეშე დნობა შეიძლება განხორციელდეს უწონად, რითაც მკვეთრად შემცირდება მავნე მინარევების შეღწევა მასალაში ჭურჭლის კედლებიდან, რომელშიც მინა დნება. მეორეც, შესაძლებელია თხევადი ნარევების სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად, რომელთა კომპონენტები ძალიან განსხვავდება სიმკვრივით. მესამე, თავისუფალი კონვექციის არარსებობა ამცირებს შემთხვევითი კრისტალიზაციის ცენტრების გაჩენის ალბათობას და აუმჯობესებს ერთგვაროვნებას. მეოთხე, კაპილარული ძალების უპირატესი როლი შეიძლება გამოყენებულ იქნას, რათა თხევადი დნობისთვის აუცილებელი ფორმა (ბოჭკოები, ფილმები და ა.შ.) მისცეს გამაგრებამდე. ამ ფაქტორების გამოყენება შესაძლებელს ხდის კოსმოსური წარმოების პროცესში დაყრდნობა (გაუმჯობესებული ან ხარისხობრივად ახალი ტიპის სათვალეების, აგრეთვე მინის პროდუქტების მიღებას.

ნახ. 12 გვიჩვენებს, თუ როგორ იცვლება გამდნარი მინის წარმომქმნელი მასის მოცულობა ტემპერატურასთან ერთად. როდესაც დნობის გაციება, გამაგრების ტემპერატურა მიიღწევა თ მ, შემდგომი პროცესი შეიძლება განვითარდეს ორი გზით. თუ დნობაში არის ბირთვები (ჭურჭლის კედლებიდან გამომავალი მინარევები, ქიმიური შემადგენლობის ადგილობრივი არაერთგვაროვნება და ა.შ.), მაშინ კრისტალიზაცია შეიძლება დაიწყოს მოცულობაში და მოცულობა შემცირდება ქვედა მრუდის შესაბამისად. თუ მეორეს მხრივ, კრისტალიზაციის ბირთვების წარმოქმნა შეიძლება შეჩერდეს და გაგრილების სიჩქარე შეიძლება იყოს საკმარისად დიდი, მაშინ პირველად გამოჩნდება სუპერგაციებული სითხის მდგომარეობა, რომელიც მინის გარდამავალი ტემპერატურის მიღწევისას, თ გგადადის მინაში (ზედა მრუდი სურ. 12). სივრცეში შესაძლებელია მინის დნობის გარეშე დნობის პროცესი, ხოლო დნობის ერთგვაროვნება უფრო მაღალი იქნება კონვექციის არარსებობის გამო. ეს უპირატესობები ხსნის კოსმოსურ ხომალდზე გაუმჯობესებული და ახალი ტიპის ოპტიკური მინის მიღების შესაძლებლობას.

ბრინჯი. 12. სითხის მოცულობის ცვლილება მინის დნობის დროს ტემპერატურასთან ერთად (თ მ - კრისტალიზაციის ტემპერატურა;თ გ - მინის გადასვლის ტემპერატურა. 1 - დნება; 2 - სუპერგაციებული სითხე; 3 - მინა; 4 - კრისტალი)

ამავდროულად, კოსმოსურ პირობებში მინის წარმოების წარმატებული განვითარებისთვის, როგორც ჩანს, უნდა გადაილახოს მთელი რიგი ტექნიკური სირთულეები: არასასურველი გაზის ბუშტების ამოღება შუშის მასიდან ბუასუს არარსებობის შემთხვევაში, უზრუნველყოფილი გაგრილების სიჩქარის გარეშე. ბუნებრივი კონვექცია, გაგრილების ტემპერატურული რეჟიმის კონტროლი და შემთხვევითი აჩქარების დასაშვები დონე მინის მასის უკონტეინერო შეკავების პირობებში.

ყველაფერი, რაც ითქვა კოსმოსურ პირობებში მინის წარმოების თავისებურებებზე, ასევე ეხება კერამიკის წარმოებას.

მოდით მოკლედ განვიხილოთ შუშისა და კერამიკის კოსმოსური წარმოების რამდენიმე პერსპექტიული სფერო. ამ კვლევების მიზანია გამოიკვლიოს გაუმჯობესებული ოპტიკური მახასიათებლებით, მაღალი დნობის წერტილით, შთანთქმის და ამრეკლავი სითბოს მქონე სათვალეების მიღების შესაძლებლობა, მყარი მდგომარეობის ლაზერების წარმოებისთვის, რომლებიც მდგრადია ქიმიურად აქტიური მედიის მიმართ და ინარჩუნებენ თავის თვისებებს დიდი ხნის განმავლობაში. დროის მონაკვეთები, ნახევარგამტარული სათვალეები "მეხსიერებით" ინტეგრირებული სქემებისთვის.

ამ სათვალეების კოსმოსურ წარმოებას მრავალი უპირატესობა შეუძლია. მაგალითად, ნახევარგამტარ სათვალეებს აქვთ მაღალი რეფრაქციული ინდექსი ინფრაწითელ რეგიონში. დედამიწაზე მათი დნობისას ძნელია საკმარისი ოპტიკური ერთგვაროვნების უზრუნველყოფა. კიდევ ერთი მაგალითია სათვალეების წარმოება მყარი მდგომარეობის ლაზერებისთვის, რომლებიც შეიცავს მაღალი კონცენტრაციის მინარევებს (ნეოდიმი, იტერბიუმი და ა.შ.). სივრცეში შესაძლებელია მინარევების განაწილების ერთგვაროვნების გაზრდა და ამავე დროს კონტეინერის კედლებიდან მავნე დამაბინძურებლების გადინების შემცირება.

არქიმედეს ძალის არარსებობის და კაპილარული ძალების გაბატონებული როლის გამო უწონადობის პირობებში, შესაძლებელია მინის პროდუქტების წარმოება, რომლებიც შედგება განსხვავებული ნედლეულისგან და ზედაპირის მაღალი სრულყოფილებით უკონტეინერო მეთოდის გამოყენებით. მაგალითად, განვიხილოთ მყარი ფილტრები, რომლებიც წარმოადგენს გამჭვირვალე მასალის შიგნით მცირე გამჭვირვალე ნაწილაკების სუსპენზიას, შერჩეული ისე, რომ ამ ნაწილაკებისა და მასალის გარდატეხის ინდექსები ემთხვევა მხოლოდ ერთ ტალღის სიგრძეს. შედეგად, მხოლოდ ამ ტალღის სიგრძის სინათლის გამოსხივება გაივლის ფილტრში დანაკარგის გარეშე, ხოლო ყველა სხვა ტალღის სიგრძეზე იქნება სინათლის ძლიერი გაფანტვა და შთანთქმა ნაწილაკებს შორის მრავალჯერადი არეკვლის გამო. უწონობის დროს შესაძლებელია საბაზისო მასალაში ნაწილაკების განაწილების მაღალი ერთგვაროვნების მიღწევა.

უკონტეინერო მინის წარმოება კოსმოსურ პირობებში შეიძლება გამოიწვიოს ზოგიერთი ყველაზე გავრცელებული დეფექტების შედარებითი რაოდენობის შემცირება. ეს დეფექტები მოიცავს:

1) კრისტალები, ანუ ჩანართები, რომლებიც გამოირჩევიან თვით მინისგან გამაგრების დროს;

2) უცხო ჩანართები (უკონტეინერო ვიტრიფიკაციას შეუძლია მკვეთრად შეამციროს მათი კონცენტრაცია);

3) ზოლები, ანუ ერთი შუშის შრეები მეორეში, რომელსაც აქვს განსხვავებული ქიმიური შემადგენლობა (ზოლების წყარო ასევე დიდწილად არის ჭურჭლის კედლებიდან დამაბინძურებლების შემოდინება);

4) ბუშტები, ანუ აირის ჩანართები, მათი აღმოსაფხვრელად უწონადობის მიახლოებულ პირობებში, თხევადი მინის მასა შეიძლება დაექვემდებაროს სპეციალურ დამუშავებას (როტაცია, ვიბრაცია და ა.შ.).

მასალის მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება შეიძლება მოსალოდნელი იყოს კოსმოსში ოპტიკური ბოჭკოების წარმოების შემთხვევაშიც. ასეთი მსუბუქი სახელმძღვანელო, როგორც წესი, არის მაღალი რეფრაქციული მინის ღერო, რომელიც გარშემორტყმულია ქვედა რეფრაქციული მინის საფარით. ამ კოეფიციენტებს შორის დიდი განსხვავება უზრუნველყოფს დაბალ შთანთქმას და მაღალ გამტარობას სინათლის სახელმძღვანელოს მეშვეობით.

მსუბუქი სახელმძღვანელოს ხარისხი დამოკიდებულია ღეროსა და ჭურვის დიამეტრებს შორის ურთიერთობის სიზუსტეზე, აგრეთვე მათ რეფრაქციულ მაჩვენებლებს შორის. თუ ღეროსა და გარსს შორის არის არაერთგვაროვნება სინათლის ტალღის სიგრძეზე არანაკლებ (დიამეტრის განსხვავება, შუშის სტრუქტურის დეფექტები, გარდატეხის მაჩვენებლების არაერთგვაროვნება და ა.შ.), მაშინ სინათლის ენერგია ნაწილობრივ გაიფანტება და შეიწოვება. მათ. შუშის დაბინძურება (მძიმე იონებით, წყლის ორთქლით და ა.შ.) ასევე ძლიერ გავლენას ახდენს შთანთქმის სიდიდეზე.კოსმოსურ პირობებში შესაძლებელია ბოჭკოვანი სინათლის გიდების წარმოების ტექნოლოგიის გაუმჯობესება კონტეინერის დნობის დროს არასასურველი მინარევების მოცილებით, დიამეტრის გათანაბრების გამო. ზედაპირული დაძაბულობის ძალების უპირატესი როლი დნობაში.

როგორც პერსპექტიული კერამიკული მასალების მაგალითი, რომლის წარმოება კოსმოსში შეიძლება იყოს მომგებიანი, წარმოგიდგენთ ევტექტიკას, რომელიც მყარდება ერთი მიმართულებით. ამ მეთოდით შესაძლებელია ლითონის ძაფების ჩადგმა კერამიკულ ძირში.

ასევე არსებობს წინადადებები სივრცეში წარმოების სხვა ტიპის კერამიკული მასალების - კომპოზიტური მიკროსქემები. ეს კერამიკა შედგება მინის მასისგან, რომელიც შეიცავს შეჩერებულ ნაწილაკებს, რომლებიც განსაზღვრავენ მასალების ელექტრონულ მახასიათებლებს. უწონად პირობებში შეიძლება მათი ჰომოგენურობის მატება.

შუშის მოპოვების ტექნოლოგიის სირთულის გამო, ამ მიმართულებით კოსმოსურ ხომალდებზე ექსპერიმენტული კვლევები მნიშვნელოვნად ჩამორჩება კოსმოსური წარმოების სხვა სფეროებში მუშაობას. 1976 წლის მარტსა და დეკემბერში, როდესაც სსრკ-ში მაღალსიმაღლე რაკეტები გაუშვეს, პირველად ჩატარდა მინის დნობის ექსპერიმენტები. ეგზოთერმული ენერგიის წყაროების გამოყენებით შესწავლილი იქნა დნობის და მინის წარმოქმნის პროცესები უწონადობის მახლობლად მინის მაგალითზე შემავსებლით (მინა ალუმინის), ასევე განსაკუთრებით ძლიერი ფოსფატის მინის გამოყენებით. კოსმოსიდან მიწოდებული ფოსფატის შუშის ნიმუში ნაწილობრივ შედგება ზონებისგან გაზის ჩანართებით, ნაწილობრივ კი - ერთგვაროვანი მასალის ზონიდან. მიღებულ ალუმინის-მინის შენადნობას აქვს ნახევარგამტარი თვისებები.

ბიოსამედიცინო პროდუქტები

ბიოსამედიცინო პროდუქტების (ვაქცინები, ფერმენტები, ჰორმონები და ა.შ.) წარმოებასთან დაკავშირებული ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ამოცანაა მათი გაწმენდა. მაგალითად, ცნობილია, რომ გამოყენებული ვაქცინების სისუფთავის გაზრდა ამცირებს მავნე გვერდითი ეფექტების ალბათობას მათი გამოყენებისას და ეს, თავის მხრივ, საშუალებას გაძლევთ გაზარდოთ დოზა და გაზარდოთ თერაპიული პრეპარატის ეფექტურობა.

ფიჭური ბიოლოგიური მასალის გაწმენდისა და გამოყოფის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მეთოდი ეფუძნება ელექტროფორეზის გამოყენებას. ეს ფენომენი შეინიშნება დისპერსიულ სისტემებში, ანუ ისეთ სისტემებში, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ფაზისგან, მათ შორის მაღალგანვითარებული ინტერფეისით, ხოლო ერთ-ერთი ფაზა (დისპერსიული ფაზა) ნაწილდება მცირე ნაწილაკების სახით - წვეთები, ბუშტები. სხვა ფაზაში (დისპერსიული საშუალება). დისპერსიული სისტემები მოიცავს ბიოლოგიურ ნივთიერებებს. თუ გარე ელექტრული ველი გამოიყენება ასეთ გარემოზე, მაშინ მისი გავლენით სითხეში შეჩერებული დისპერსიული ნაწილაკები იწყებენ მოძრაობას. ეს არის ელექტროფორეზის ფენომენი.

თხევად გარემოში შეჩერებული დისპერსიული ნაწილაკები ექვემდებარება ელექტრული ველის მოქმედების მოძრაობას, რადგან მათ აქვთ ელექტრული მუხტი. ვინაიდან სხვადასხვა ორგანულ მოლეკულას განსხვავებული ელექტრული მუხტი აქვს, სიჩქარე, რომელსაც ისინი იძენენ ელექტრულ ველში, განსხვავებულია. სიჩქარის ეს განსხვავება საფუძვლად უდევს დისპერსიული გარემოდან საჭირო ფრაქციების ელექტროფორეზული გამოყოფისა და ბიოლოგიური მასალების გაწმენდის მეთოდს. ამ პრინციპების საფუძველზე აგებული ექსპერიმენტული დაყენების სქემა ნაჩვენებია ნახ. ცამეტი.

ბრინჯი. 13. ელექტროფორეზი თავისუფალ სითხეში (1 - ხსნარის მიწოდება; 2 - ფრაქციების შერჩევა). ფრაქციების გამოყოფა ხორციელდება ელექტროდებს შორის ხსნარის ნაკადის პერპენდიკულარული მიმართულებით.

ხმელეთის პირობებში, ელექტროფორეზის გამოყენება სითხის კომპონენტების გამოსაყოფად რამდენიმე სირთულეს აწყდება. პირველ რიგში, არსებობს ფრაქციების ნაწილობრივი გადახურვა, რომელიც გამოწვეულია თავისუფალი კონვექციის შედეგად, ისევე როგორც თერმული კონვექცია, ხსნარში დამატებითი ტემპერატურისა და სიმკვრივის ვარდნის გამო ელექტრული დენის გავლისას მისი გაცხელების გამო. ამ მიზეზით, დენის რაოდენობა, რომელიც შეიძლება გაიაროს ხსნარში, მკაცრად შეზღუდულია სითხის არასასურველი გადახურების თავიდან ასაცილებლად. და ეს ნიშნავს, რომ ბიოლოგიური მასალების გამოყოფის ინსტალაციის პროდუქტიულობა შედარებით დაბალია. გარდა ამისა, დისპერსიული ფაზისა და დისპერსიული გარემოს სიმკვრივეებში განსხვავების გამო, არქიმედეს ძალის მოქმედებით, შესაძლებელია მათი გამოყოფა.

კოსმოსურ პირობებში, ამ სირთულეების დაძლევა შესაძლებელია. უპირველეს ყოვლისა, ეს ეხება კონვექციის როლის შეზღუდვის უნარს და, შესაბამისად, გაწმენდის ხარისხის გაუმჯობესებას და დანადგარების პროდუქტიულობის გაზრდას. ელექტროფორეზული მეთოდის კიდევ ერთი შესაძლო უპირატესობა უწონად პირობებში დაკავშირებულია იმ ფაქტთან, რომ სიმკვრივე გავლენას არ ახდენს ფაზურ განცალკევებაზე. ხმელეთის პირობებში სიმკვრივე დამოკიდებულია სიბლანტეზე, რომლის მნიშვნელობა შეიძლება შეიცვალოს ხსნარში დიდი რაოდენობით მცირე მოლეკულების ან მცირე რაოდენობით დიდი მოლეკულების დამატებით. უწონობის დროს ხსნარის სიბლანტის კონტროლის ეს მეთოდი განსაკუთრებით მოსახერხებელი ხდება არქიმედეს ძალის არარსებობის გამო. შედეგად, შესაძლებელი ხდება საშუალების სიბლანტის კონტროლი, როგორც დამოუკიდებელი პარამეტრები, რომლებიც არ არის დაკავშირებული სიმკვრივესთან. რა თქმა უნდა, ეს შესაძლებლობა დედამიწაზე შეუძლებელია.

კოსმოსურ პირობებში ამ დასკვნების უშუალო გადამოწმების მიზნით, დასავლეთ გერმანელმა და ამერიკელმა მეცნიერებმა ჩაატარეს არაერთი ექსპერიმენტი, რომელიც ჩატარდა Skylab სადგურზე და Soyuz-ისა და Apollo-ს კოსმოსური ხომალდების ერთობლივი ფრენის დროს. Skylab-ში ჩატარებულ ექსპერიმენტში გამოსცადეს მოწყობილობა, რომლის დროსაც დაუბრკოლებელი სითხის ნაკადი მიედინებოდა ორ ფირფიტას შორის, რომლებზეც ელექტრული ველი იყო გამოყენებული. ნაწილაკები შეჰყავდათ ხსნარში მოწყობილობის ერთ ბოლოში და ამოღებულ იქნა მეორე ბოლოში მდებარე ხვრელების მეშვეობით. ხმელეთის პირობებში, კონვექციური დენების შერევის გამო, ფირფიტებს შორის მანძილი არ შეიძლება იყოს 1-2 მმ-ზე მეტი. კოსმოსურ პირობებში შესაძლებელი გახდა მისი გაზრდა 5 - 10 მმ-მდე. ამ შედეგმა დაადასტურა ინსტრუმენტის მუშაობის გაზრდისა და მისი გარჩევადობის გაუმჯობესების შესაძლებლობა.

ექსპერიმენტში მსგავსი ტიპის მოწყობილობა გამოიყენეს სისხლის უჯრედების განცალკევებისთვის და კონვექციისა და ნაწილაკების დაბინძურებით დაწესებული შეზღუდვების შესასწავლად. კონვექციის გავლენის შემცირებით, შესაძლებელი გახდა კამერის სიღრმის გაზრდა და, შედეგად, ინსტალაციის პროდუქტიულობის გაზრდა 6,5-ჯერ. გამხსნელი ძალა 1,5-ჯერ გაიზარდა დედამიწაზე ჩატარებულ ექსპერიმენტებთან შედარებით.

სხვა ექსპერიმენტში ასევე შესწავლილი იქნა სუფთა ბიოლოგიური პრეპარატების მიღების შესაძლებლობა დათრგუნული კონვექციის პირობებში სისხლისა და თირკმლის უჯრედების მაგალითის გამოყენებით, კერძოდ, ამოცანა იყო უროკენაზას იზოლირება მისი სუფთა სახით. უროკენაზა არის ერთადერთი ფერმენტი, რომელიც წარმოიქმნება ადამიანის ორგანიზმში, რომელსაც შეუძლია დაშალოს წარმოქმნილი სისხლის კოლტები. თუკი შესაძლებელი იქნება ფერმენტ უროკენაზას სუფთა სახით გამოყოფა და თირკმლის უჯრედების მიერ მისი წარმოების პროცესის გარკვევა, მაშინ შესაძლებელი იქნება მისი საკმარისი რაოდენობით გამომუშავება დედამიწაზე. უროკენაზა ეფექტური საშუალებაა თრომბოფლებიტთან და გულ-სისხლძარღვთა დაავადებებთან საბრძოლველად, როგორიცაა ინფარქტი, ინსულტი და ა.შ. გავრცელებული ინფორმაციით, ეს ექსპერიმენტიც წარმატებით ჩატარდა. თუმცა, მთლიანობაში, ჯერჯერობით გაცილებით ნაკლები სამუშაოა გაკეთებული ელექტროფორეზის სფეროში, ვიდრე კოსმოსური ტექნოლოგიების კვლევის სხვა სფეროებში.

რთული ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები

იმ მახასიათებლების ყოვლისმომცველი შესწავლისთვის, რომლებიც წარმოიქმნება უწონად ფიზიკური პროცესების დროს, ასევე კონკრეტული ტექნოლოგიური პროცესების შედარებითი პერსპექტივების (კოსმოსური წარმოების) იდენტიფიცირებისთვის, აუცილებელია გადავიდეთ კოსმოსურ ხომალდებზე მასობრივი ექსპერიმენტული კვლევების ჩატარებაზე. სხვადასხვა სახის. კოსმოსური წარმოების სფეროში არსებული კვლევისა და განვითარების მდგომარეობა, რომელიც მიმდინარეობს საბჭოთა კავშირში, ხასიათდება სწორედ ამ ეტაპზე გადასვლით.

ტექნოლოგიისა და წარმოების სფეროში კოსმოსური კვლევის საბჭოთა პროგრამა ითვალისწინებს ასეთი რთული ექსპერიმენტების ჩატარებას და ეს იქნება ახალი ეტაპი ამ სფეროში საბჭოთა მეცნიერების კვლევა-განვითარებაში და, თავის მხრივ, განისაზღვრება წარმატებებით. წინა ეტაპზე მიღწეული. კერძოდ, ყველაზე მასიური ხასიათის ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების ვრცელი კომპლექსი ახლახან განხორციელდა მაღალსიმაღლე რაკეტების გაშვებისას და Salyut-6 ორბიტალური კოსმოსური სადგურის ფრენის დროს, ბორტზე კოსმონავტებით. ერთიანი კვლევითი პროგრამის ფარგლებში განხორციელებული ეს ექსპერიმენტები ერთმანეთს ავსებდა.

1977 წლის 27 დეკემბერს საბჭოთა კავშირში გაუშვა მაღალი სიმაღლის რაკეტა, რამაც შესაძლებელი გახადა ერთდროულად რამდენიმე ათეული მრავალფეროვანი ტექნოლოგიური ექსპერიმენტის ჩატარება. მათი განსახორციელებლად შემუშავდა ტექნოლოგიური მოწყობილობების სპეციალური ნაკრები - SKAT, რომელშიც ეგზოთერმული ქიმიური რეაქციების სითბო გამოიყენებოდა შესასწავლი ნივთიერებების გასათბობად და დნობისთვის. შესწავლილი ნიმუშები მოთავსდა ამპულებში, რომლებიც დამონტაჟდა ცილინდრული გამათბობელი უჯრედების ღერძის გასწვრივ.

ამ ექსპერიმენტში უწონადობის მდგომარეობის ხანგრძლივობა იყო დაახლოებით 10 წუთი. ამიტომ, დნობის ნივთიერებების საკმარისად სწრაფი გამაგრების უზრუნველსაყოფად უწონადობის მდგომარეობის შეწყვეტამდე (როდესაც რაკეტა ატმოსფეროს მკვრივ ფენებში შედის), გამოიყენეს სითბოს გათავისუფლების სპეციალური სისტემა. იგი მუშაობდა "თერმული ღრუბლის" პრინციპზე, რომელიც ეფუძნება გამოთავისუფლებული სითბოს მასიური ალუმინის კლიპში მოცილებას.

SKAT ინსტრუმენტების ნაკრების მთლიანი მასა (თბოგამოშვების სისტემასთან ერთად) იყო 137 კგ. სხვადასხვა ამპულაში, ექსპერიმენტის ამოცანიდან გამომდინარე, მიიღეს სხვადასხვა ტემპერატურა. SKAT-ის აღჭურვილობის გამოყენებით განხორციელებული მაქსიმალური ტემპერატურის დიაპაზონი იყო 600–1700°C.

SKAT ნაკრების გამოყენებით განხორციელებული ექსპერიმენტების პროგრამა მოიცავდა ნივთიერებების ფართო სპექტრის შესწავლას: კომპოზიტური მასალების, ქაფიანი ლითონების, სპეციალური შენადნობების და ნახევარგამტარების შესწავლას. შედეგების სანდოობის გაზრდის მიზნით, თითქმის ყველა ექსპერიმენტი გაორმაგდა.

რთული ხასიათის ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების ჩატარება ჩართული იყო საბჭოთა კოსმონავტების მიერ Salyut-6 - Soyuz-27 ორბიტალურ კვლევით კომპლექსზე განხორციელებული სამუშაოების პროგრამაში.

1978 წლის 11 იანვარი კოსმონავტებს Yu.V.Romanenko და G.M.Grechko, რომლებიც მივიდნენ Salyut-6 სადგურზე Soyuz-26 კოსმოსურ ხომალდზე, შეუერთდნენ Soyuz-27 კოსმოსური ხომალდის ეკიპაჟი - კოსმონავტები V.A.Dzhanibekov და O.G.G მაკაროვი, რომლებიც შემდგომში დაბრუნდნენ. დედამიწა კოსმოსური ხომალდის Soyuz-26-ის დახმარებით. Soyuz-26 კოსმოსური ხომალდის დასაშვები მანქანა დედამიწას მიაწოდა მასალები კვლევისა და ექსპერიმენტების შედეგებით Salyut-6 ორბიტალური სადგურის ფრენის დროს სამ თვეზე მეტი ხნის განმავლობაში.

1978 წლის 22 იანვარს განხორციელდა ავტომატური სატვირთო მანქანა „პროგრეს-1“-ის პილოტირებული კვლევითი კომპლექსი „Salyut-6“ - „Soyuz-27“. პირველად კოსმონავტიკის ისტორიაში, სატრანსპორტო ოპერაცია განხორციელდა ავტომატური კოსმოსური ხომალდის გამოყენებით, რათა მიეწოდებინა აღჭურვილობა, ინსტრუმენტები და მასალები პილოტირებულ ორბიტალურ სადგურზე, რათა უზრუნველყოს ეკიპაჟის სიცოცხლე და ჩაატაროს სამეცნიერო კვლევები და ექსპერიმენტები, ასევე საწვავი. მამოძრავებელი სისტემების საწვავის შესავსებად.

Progress-1-ის დახმარებით, აღჭურვილობა გადაეცა სალიუტ-6 სადგურს, რომელიც ასევე განკუთვნილი იყო ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების ციკლის განსახორციელებლად. კერძოდ, მასში შედის Splav-01 ინსტალაცია, რომელიც შედგება ამპულის ტიპის ელექტრო გამათბობელი ღუმელისგან და თერმული რეჟიმის ავტომატური კონტროლისთვის განკუთვნილი პატარა კომპიუტერისგან. ღუმელის შიდა ღრუს აქვს სამი ზონა: მაღალი და დაბალი ტემპერატურით და მათ შორის - ტემპერატურის სხვაობით (მაქსიმალური ტემპერატურა დაახლოებით 1000 °C). ღუმელის დიზაინი შესაძლებელს ხდის ექსპერიმენტების ერთდროულად ჩატარებას საცდელი ნივთიერებებით სავსე სამი ამპულით.

ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების მომზადების დაწყებისას, იუ.ვ.რომანენკომ და გ.მ.გრეჩკომ მოათავსეს ღუმელი საკეტის პალატაში Salyut-6 სადგურის სამუშაო განყოფილებაში, რომლის მეშვეობითაც ეკიპაჟი აგდებს საყოფაცხოვრებო ნარჩენებს (კამერას აქვს ორი ლუქი - ერთი მიდის. სადგურის შიგნით, მეორე - მიმდებარე სივრცეში). შემდეგ კოსმონავტებმა სპეციალური ჰერმეტული კონექტორების მეშვეობით საჰაერო საკეტი სადგურის შიგნით დამონტაჟებულ საკონტროლო პანელს დაუკავშირეს. ამის შემდეგ კამერის შიდა ლუქი დაიხურა და გარე ლუქი გაიხსნა, ისე რომ ღუმელი სივრცის ვაკუუმში იყო. ღუმელის მუშაობის ასეთი პირობები შეირჩა იმისთვის, რომ უზრუნველყოფილიყო მისგან სითბოს მოცილება რადიაციის საშუალებით პირდაპირ მიმდებარე გარე სივრცეში.

აღჭურვილობის მომზადების დასრულების შემდეგ, 1978 წლის 14 თებერვალს, კოსმონავტებმა იუ.ვ.რომანენკომ და გ.მ.გრეჩკომ დაიწყეს პირველი ტექნოლოგიური ექსპერიმენტი. ამავდროულად, სადგური გადავიდა დრიფტის რეჟიმში (რომელზეც გამორთულია დამოკიდებულების კონტროლის სისტემის ძრავები), რათა შემცირდეს მცირე აჩქარების ეფექტი ექსპერიმენტის მსვლელობაზე. ამავე მიზნით, ექსპერიმენტის მნიშვნელოვანი ნაწილი კოსმონავტების ძილის დროს ჩატარდა. პირველ ტექნოლოგიურ ექსპერიმენტში ელექტროღუმელში დაყენებული ამპულები შეიცავდა სპილენძ-ინდიუმის, ალუმინის-მაგნიუმის და ინდიუმის ანტიმონიდის ნაერთებს.

16 და 17 თებერვალს სადგურ Salyut-6-ზე ჩატარდა მეორე ტექნოლოგიური ექსპერიმენტი, რომელიც გაგრძელდა 31 საათის განმავლობაში და შეისწავლა რეაქციები მყარ ვოლფრამსა და გამდნარ ალუმინს შორის, აგრეთვე ფოროვანი მოლიბდენის თხევადი გალიუმით გაჟღენთის პროცესი. ექსპერტები ვარაუდობენ, რომ ამ უკანასკნელ მასალას შეიძლება ჰქონდეს სუპერგამტარი თვისებები.

Salyut-6-ის ორბიტალურ სადგურზე ტექნოლოგიური ექსპერიმენტების პროგრამის განლაგების ახალი ეტაპი დაკავშირებული იყო Soyuz-28 კოსმოსური ხომალდის წარმატებულ ფრენასთან, რომელსაც პილოტი ატარებდა პირველი საერთაშორისო ეკიპაჟი, რომელიც შედგებოდა სსრკ მფრინავი-კოსმონავტი A.A. Gubarev და კოსმონავტი. -მკვლევარი, ჩეხოსლოვაკიის მოქალაქე ვ.რემეკა.

1978 წლის 3 მარტს კოსმოსური ხომალდი სოიუზ-28 დამაგრდა სალიუტ-6 - სოიუზ-27 ორბიტალურ კომპლექსთან. კოსმონავტებმა ა.ა. გუბარევმა და ვ. რემეკმა ორბიტალური კვლევის კომპლექსში მიიტანეს ჩეხოსლოვაკიის მეცნიერებათა აკადემიის მყარი მდგომარეობის ფიზიკის ინსტიტუტში დამზადებული კაფსულა, რომელიც შეიცავდა ორ ამპულას სავსე ვერცხლის და ტყვიის ქლორიდების ნიმუშებით და ერთვალენტური სპილენძის ქლორიდით. ეს ნივთიერებები შეირჩა, რადგან მათ აქვთ ღირებული ოპტიკურ-აკუსტიკური თვისებები. კუპროს ქლორიდი არის ცნობილი ელექტრო-ოპტიკური მასალა, ხოლო ვერცხლის ქლორიდი ფართოდ გამოიყენება ინფრაწითელი აღმოჩენის მოწყობილობებში. საბჭოთა-ჩეხოსლოვაკიის ერთობლივ ექსპერიმენტს ამ ნივთიერებებით მორავა ეწოდა.

ამ ტექნოლოგიური ექსპერიმენტის დაწყებით 1978 წლის 4 მარტს, კოსმონავტებმა ორივე ამპულა საცდელი ნივთიერებებით მოათავსეს Splav-01 ინსტალაციის ელექტრო ღუმელში და განათავსეს ისინი ტემპერატურის სხვაობის მქონე ზონაში. ღუმელის მაქსიმალური სამუშაო ტემპერატურა ამ ექსპერიმენტში იყო დაახლოებით 500 °C, ხოლო ნიმუშების რეკრისტალიზაციის პროცესის მთლიანმა ხანგრძლივობამ მათი დნობის შემდეგ მიაღწია შესწავლილი ნივთიერებების დაახლოებით 40 სთ სტრუქტურას იმავეზე მიღებულ საკონტროლო ნიმუშებთან შედარებით. დაყენება ხმელეთის პირობებში.

ექსპერიმენტის დროს კოსმონავტები აკონტროლებდნენ Splav-01 კომპიუტერის მუშაობას, რაც უზრუნველყოფდა მითითებული ტემპერატურის რეჟიმის შენარჩუნებას. მორავას ექსპერიმენტის დასრულების შემდეგ, კაფსულა შესასწავლი ნივთიერებებით შეფუთეს და მიაწოდეს A.A. Gubarev-მა და V. Remek-მა დედამიწაზე.

„მორავას“ ექსპერიმენტი აღნიშნავს „ინტერკოსმოსის“ პროგრამაში მონაწილე სოციალისტური ქვეყნების ერთობლივი კოსმოსური კვლევის ახალი არეალის დაწყებას. ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები ახლა ემატება კვლევებს კოსმოსური ფიზიკის, მეტეოროლოგიის, ბიოლოგიისა და დედამიწის ბუნებრივი რესურსების კვლევაში. საერთაშორისო ეკიპაჟების შემდგომ ფრენებში ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები გაგრძელდება. კერძოდ, ინტერკოსმოსის პროგრამა ითვალისწინებს კოსმოსური ხომალდის სოიუზის გაშვებას 1978 წელს, რომლის ეკიპაჟებში შევლენ პოლონეთის სახალხო რესპუბლიკისა და გერმანიის დემოკრატიული რესპუბლიკის წარმომადგენლები. როგორც სამეცნიერო და ტექნოლოგიური კვლევისა და ექსპერიმენტების ერთიანი პროგრამის ნაწილი Salyut-6 სადგურზე დაფუძნებული ორბიტალური სამეცნიერო კომპლექსის ბორტზე, სოციალისტური ქვეყნების კოსმონავტებს მოუწევთ შეასრულონ მზარდი მოცულობის და სირთულის ამოცანები.

კოსმოსური წარმოების განვითარების პერსპექტივები

პირველი ტექნოლოგიური ექსპერიმენტები კოსმოსში მხოლოდ რამდენიმე წლის წინ ჩატარდა. და მიუხედავად იმისა, რომ მას შემდეგ ძალიან ცოტა დრო გავიდა, სსრკ-ში და მის ფარგლებს გარეთ ჩატარებულმა კვლევებმა და კოსმოსურმა ექსპერიმენტებმა შესაძლებელი გახადა სამეცნიერო და ტექნიკური შედეგების მოპოვება, რის საფუძველზეც შესაძლებელია წინასწარი შეფასება პერსპექტივების შესახებ. ახალი მასალების წარმოება სივრცეში. რა ძირითადი დასკვნები შეიძლება გამოვიტანოთ დღემდე ჩატარებული ექსპერიმენტების შედეგების გაანალიზებით?

ზოგადად, დადასტურებულია ზოგადი იდეები უწონობაში ფიზიკური პროცესების თავისებურებების შესახებ, მაგრამ ამავე დროს, ვლინდება მრავალი თეორიული მოდელის არასაკმარისიობა და ნაჩვენებია სპეციალური კვლევების საჭიროება, რომელიც მიმართულია კოსმოსური წარმოების თეორიული საფუძვლების შემუშავებაზე. კოსმოსში ნახევარგამტარული ერთკრისტალების, სპეციალური შენადნობების, კომპოზიტური და სხვა გაუმჯობესებული მახასიათებლების მქონე მასალების, აგრეთვე ისეთი ნივთიერებების მოპოვების შესაძლებლობა, რომელთა მიღებაც დედამიწაზე შეუძლებელია, ექსპერიმენტულად დადასტურდა. უშუალოდ დადასტურდა ბიოლოგიური პრეპარატების ელექტროფორეზული გამოყოფის დანადგარების გარჩევადობის გაუმჯობესებისა და პროდუქტიულობის გაზრდის შესაძლებლობა.

ეს არის სსრკ-ში და მის ფარგლებს გარეთ სხვადასხვა კოსმოსურ ხომალდებზე დღემდე ჩატარებული დაახლოებით 60 ექსპერიმენტის ყველაზე ზოგადი შედეგები. და მიუხედავად იმისა, რომ უკვე ბევრი რამ გაკეთდა, ჯერ კიდევ ბევრია გასაკეთებელი, სანამ კოსმოსური წარმოება ეროვნული ეკონომიკის დამოუკიდებელი ეკონომიკურად ეფექტური ფილიალი გახდება. მოდით აღვნიშნოთ ყველაზე მნიშვნელოვანი ამოცანები, რომლებიც უნდა გადაიჭრას ამ მიზნის მისაღწევად.

უპირველეს ყოვლისა, აუცილებელია შედარებით მარტივ ინსტრუმენტებზე ჩატარებული ექსპერიმენტებიდან გადავიდეთ ვრცელ ექსპერიმენტულ კვლევებზე სპეციალიზებული საბორტო საშუალებების გამოყენებით, რომლებიც სრულად გაითვალისწინებენ სივრცეში მუშაობის სპეციფიკურ მახასიათებლებს და რაც საშუალებას მისცემს მაქსიმალურ გამოყენებას. ეს თვისებები.. ასეთი დანადგარების შექმნის ამოცანა ერთ-ერთი პრიორიტეტია. მეორეც, აუცილებელია კოსმოსური ფრენის ფაქტორების გავლენის ყოვლისმომცველი შესწავლა - და უპირველეს ყოვლისა, უწონადობა - მატერიის ფიზიკურ-ქიმიური პროცესების კანონებზე, რათა დადგინდეს კოსმოსური ხომალდზე ახალი მასალების მისაღებად ტექნოლოგიური პროცესების ოპტიმალური რეჟიმები. მესამე, აუცილებელია კოსმოსური წარმოების თეორიული საფუძვლების შემუშავება, მათ შორის მატერიაში პროცესების რიცხვითი სიმულაციის მეთოდების შემუშავება.

კოსმოსური წარმოების სფეროში კვლევის საბოლოო მიზანია მისი გადაქცევა პერსპექტიულ ინდუსტრიად, რომელიც უზრუნველყოფს საკმარისად მაღალ ტექნიკურ და ეკონომიკურ ეფექტურობას. კოსმოსური ფრენების მაღალი ღირებულების გამო, მომგებიანია კოსმოსში მხოლოდ უნიკალური ძვირადღირებული პროდუქტების წარმოება, რომელთა წლიური მოთხოვნილება შედარებით მცირეა (კილოგრამები ან ათობით კილოგრამი ამჟამად, ასობით ან ათასობით კილოგრამი ეფექტური მრავალჯერადი ტრანსპორტის შექმნის შემდეგ. კოსმოსური ხომალდი). ამიტომ, კოსმოსური წარმოების სფეროში მუშაობის შემდგომი განვითარების პერსპექტივებისა და გზების სწორად განსაზღვრისათვის მნიშვნელოვან როლს თამაშობს მისი ტექნიკური და ეკონომიკური ეფექტურობის შესწავლა.

განიხილება კოსმოსში გარნიტის კრისტალების წარმოების შესაძლებლობა, რომლებიც გამოიყენება კომპიუტერის მეხსიერების ელემენტებში, მათი მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად. 1980-იან წლებში ამ კრისტალებზე მოთხოვნა, უცხოური მონაცემებით, 1 მილიარდ დოლარზე მეტი ღირებულებით ხასიათდება, თუ ამ მოთხოვნილებების ნაწილი დაფარავს კოსმოსურ წარმოებას, ეს ასევე უზრუნველყოფს ხელშესახები ხარჯების დაზოგვას. თუ შესაძლებელია კოსმოსში გარკვეული მასალების წარმოების ორგანიზება, მაგალითად, ახალი სუპერგამტარი შენადნობები გაზრდილი კრიტიკული ტემპერატურით ან ოპტიკური მინა მაღალი სიმძლავრის ლაზერებისთვის, ეს ფაქტიურად რევოლუციას მოახდენს ტექნოლოგიის მთელ დარგებში.

განსაკუთრებული ყურადღება იმსახურებს კვლევას, რომელიც მიზნად ისახავს ახალი ან გაუმჯობესებული ბიოსამედიცინო და ფარმაცევტული პრეპარატების წარმოებას სივრცეში. კოსმოსური ხომალდის Soyuz-Apollo-ს ფრენის დროს ჩატარებული ფერმენტ უროკენაზას მიღებაზე წარმატებული ექსპერიმენტები მიუთითებს, რომ ამ მიმართულებით ახალი მნიშვნელოვანი შედეგების მოსალოდნელია. ამ მნიშვნელოვან სფეროში მუშაობას შეუძლია მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანოს ჯანდაცვის განვითარებაში და უზრუნველყოს მნიშვნელოვანი ეკონომიკური ეფექტი. უცხოელი ექსპერტების აზრით, 2000 წლისთვის ყოველწლიურად კოსმოსში წარმოიქმნება 30 ტონამდე ბიოლოგიური პრეპარატი (ფერმენტები, ვაქცინები და ა.შ.), რომელთა საერთო ღირებულება დაახლოებით $17 მილიარდი იქნება.

რაკეტებისა და კოსმოსური ტექნოლოგიების მიღწევებმა ადამიანი შეიარაღდა ახალი ფაქტორით, რომელიც მას შეუძლია გამოიყენოს საწარმოო საქმიანობაში - ხანგრძლივი უწონობის მდგომარეობა. შეიძლება თუ არა ეჭვი, რომ ჩვენი თანამედროვეები - მეცნიერები, ინჟინრები, დიზაინერები, ტექნოლოგები - შეძლებენ ამ ფაქტორის კაცობრიობის სამსახურში დაყენებას? მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ისტორიის მთელი გამოცდილება მიუთითებს იმაზე, რომ ეს აუცილებლად მოხდება.

თუმცა, არ უნდა ვიფიქროთ, რომ ასეთი დასკვნა ავტომატურად ხსნის უღრუბლო პერსპექტივებს კოსმოსური წარმოების სამომავლო განვითარებისთვის. პირიქით, ეს გულისხმობს მთლიანი პრობლემის უფრო ღრმა კვლევების საჭიროებას, რომელიც განხორციელდება ყოვლისმომცველი ხასიათის ერთი პროგრამის ფარგლებში. ეჭვგარეშეა, რომ სწორედ ეს მიდგომა უზრუნველყოფს ადამიანის საქმიანობის ახალი სფეროს სწრაფ განვითარებას გარე სივრცეში - ახალი მასალების წარმოება გარე სივრცეში.

ლიტერატურა

გრიშინი ს.დ., პიმენოვი ლ.ვ.გზა ორბიტებში ქარხნებისკენ. - იზვესტია, 1976 წელი, 12 აგვისტო.

ავდუევსკი ვ.ს., გრიშინი ს.დ., პიმენოვი ლ.ვ.მომავლის ორბიტალური ქარხნებისკენ. - პრავდა, 1977 წელი, 20 თებერვალი.

ბელიაკოვი ი.ტ., ბორისოვი იუ.დ.ტექნოლოგია სივრცეში. - "ინჟინერია", 1974 წ.

უწონადობა. ფიზიკური მოვლენები და ბიოლოგიური ეფექტები. მ., მირი, 1964 წ.

ხაიკინი S. E. ინერციისა და უწონობის ძალები. მ., "ნაუკა", 1967 (()

12

ინტეგრირებული წრე არის ელექტრონული მოწყობილობა, რომლის ელემენტები განუყოფლად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან სტრუქტურულად და ელექტრულად.