Международные экипажи в космосе - Валентин Иванович Козырев

В качестве биологических объектов в эксперименте использовались семена салата, табака, цисты Artemia sa-linae.

В качестве физических детекторов в эксперименте использовались трековые детекторы из нитрата целлюлозы и поликарбоната, ядерные фотоэмульсии (ЯФЭ), термолюминесцентные детекторы (ТЛД) на основе фтористого лития и стекла.

Аппаратура, используемая для проведения эксперимента, представляет собой две одинаковые сборки «Биоблок» — советскую и французскую, выполненные в виде параллелепипеда. Сборка «Биоблок» представляет пакет из чередующихся в единой координатной системе слоев диэлектрических детекторов и слоев биологических объектов, заключенных в пластины-держатели. Вес одной такой сборки — 0,8 кг. «Биоблок-3» состоял из шести сборок и устанавливался непосредственно на станции, с тем чтобы советско-французский экипаж мог возвратить с собой на Землю пару сборок. Программой эксперимента предусматривалось провести три этапа по продолжительности экспонирования: около двух месяцев, 4–6 месяцев и до одного года. В конце каждого этапа две сборки возвращались на Землю для последующей обработки.

Научную программу эксперимента подготовили Лаборатория растительной радиобиологии Университета в Монпелье и Институт медико-биологических проблем Минздрава СССР.

Эксперименты по космическому материаловедению

По космическому материаловедению было проведено четыре эксперимента: «Калибровка», «Ускорение», «Диффузия» и «Ликвация»,

Отличительными свойствами космического пространства являются, с одной стороны, отсутствие силы тяжести и атмосферы, с другой — наличие различных излучений. Фактор отсутствия силы тяжести, как полагают, должен внести значительные изменения в поведение жидких веществ. Проведенные до советско-французского полета эксперименты показали существенное влияние различных эффектов невесомости на большое количество классических процессов в материаловедении. Физические механизмы явлений, происходящих в невесомости, не поддавались математическому описанию.

Проводящиеся в настоящее время работы пока относятся в большей степени к вопросам фундаментальных исследований, направленных на лучшее понимание механизмов затвердевания и кристаллизации. Очень часто они касаются материалов исключительной технологической важности (полупроводники, сверхпроводники, магнитные материалы). Не исключается, что со временем в космосе смогут работать и промышленные установки.

Научную программу этой группы экспериментов подготовили Национальный центр ядерных исследований в Гренобле, Лаборатория термодинамической и термофизической металлургии при Университете в Гренобле, Институт космических исследований АН СССР и Институт электроники.

Целью эксперимента «Калибровка печи «Магма» было изучение во время полета тепловых характеристик печи «Магма» советской установки «Кристалл». Эти данные необходимы для уточнения конвективной составляющей теплопереноса в трубчатых печах, работающих в условиях замкнутых отсеков космических орбитальных станций. Кроме того, сравнение математических тепловых моделей печи «Магма» по результатам, полученным в условиях космоса и на Земле, дало новую информацию об отличительных особенностях теплопереноса в газовых средах, это в свою очередь позволило оптимизировать программу наземной экспериментальной обработки новых технологических экспериментов.

Сущность эксперимента заключалась в измерении термического профиля печи в различных режима ее работы.

Французская сторона изготовила электронный блок для регистрации данных о температуре и мощности печи, а также имитатор капсулы. Причем имитатор делался двух видов: один — для экспериментов кристаллизации из жидкой фазы, другой — для экспериментов кристаллизации из паровой фазы. Подлежали регистрации измерения и записи температуры в 14 разных точках печи и капсулы.

Космонавты в процессе эксперимента загружали капсулы в печь, включали установку, проводили тестовую проверку, осуществляли программу и контроль за работой установки. По окончании эксперимента капсулы извлекались и возвращались на Землю.

Цель эксперимента «Ускорение» — измерение абсолютного ускорения на борту станции во время материаловедческих экспериментов в печи «Магма».

Французская сторона изготовила датчики ускорения (акселерометры с чувствительностью 5×10-6 g) и блок электроники. Данные по измерению ускорений вблизи печи «Магма» передавались через телеметрическую систему станции и фиксировались аппаратурой «Регистратор» (магнитную пленку возвратили на Землю).

Цель эксперимента, «Диффузия» — уточнение коэффициентов диффузии меди, контактирующей с расплавом свинца при различных температурах. Сравнение результатов космических экспериментов с земными позволит оценить влияние локальной конвекции (в непосредственной близости от границы твердого тела) на диффузионный перенос вещества в жидкой фазе. Эти данные уточнят наши познания о явлениях зародышеобразования, кристаллизации и спекания.

В невесомости, с потерей силы тяжести, меняет свой характер конвекция — беспорядочное перемешивание разных по температуре потоков жидкости или газа. Роль диффузии — постепенного взаимопроникновения, внедрения одного вещества в другое, — напротив, становится более заметной.

Эксперимент проводился на советской электронагревательной установке «Кристалл», капсулы с экспериментальными материалами были подготовлены французскими специалистами. Свинец и медь нагревались до температуры, при которой расплавляется свинец, а медь оставалась в твердом состоянии. В течение нескольких часов сплав выдерживался при этой температуре, затем охлаждался. По измерению кривизны межфазовой поверхности (раковины), образующейся на границе двух элементов, определялись параметры диффузии.

Целью эксперимента «Ликвация» было исследование нроцессов коалесценции (слияние капель жидкости или пузырьков газа при их соприкосновении) диспергированного (измельченного) индия в расплаве алюминия и кристаллизации диспергированных структур несмешивающихся жидких металлов при разных скоростях охлаждения. В земных условиях создать такие композиции невозможно из-за так называемой ликвации элементов (неоднородности химического состава сплава, возникающей при его кристаллизации)»

Предполагалось, что результаты этого эксперимента будут представлять как научный, так и большой практический интерес для получения композиционных материалов нового класса, состоящих из элементов с существенно различными плотностями и температурами плавления.

Эксперимент проводился на советской электронагревательной установке «Кристалл». Французские специалисты поставляли капсулы с экспериментальными материалами. На основе полученных результатов специалисты рассчитывали усовершенствовать наземную технологию производства перспективных композиционных материалов.

Астрофизические эксперименты

В третью группу вошли эксперименты: ПСН, ПИРАМИГ и «Сирень».

Важное место в космических исследованиях занимают, визуально-инструментальные наблюдения и измерения атмосферно-оптических явлений на дневной, сумеречной и теневой сторонах Земли. Большую роль при проведении этих исследований сыграли визуальные наблюдения советских космонавтов.

Целый комплекс экспериментов, связанных с исследованием атмосферно-оптических явлений, был выполнен основными экипажами орбитальной научной станции «Салют-6».

В настоящее время из космоса уже получена обширная информация о разнообразных свойствах атмосферы Земли. Но эти исследования продолжаются. В частности, программой совместного советско-французского полета при помощи фотокамер ПИРАМИГ и ПСН предусматривалось выполнить эксперименты по изучению свечения атмосферы Земли, межпланетной пыли, а также объектов за пределами Солнечной системы — туманностей и галактик.

Эксперименты ПИРАМИГ и ПСН[25]. Камера ПИРАМИГ разработана специально для эксперимента на станции «Салют-?». Она обладает очень высокой чувствительностью, что дает возможность существенно уменьшить длительность экспозиции, доведя ее до секунд и долей секунд (для камеры ПСН — нескольких минут). Фотографирование производится на черно-белую пленку. Имеется набор сменных светофильтров.

Атмосферные явления — первый объект наблюдений. При изучении верхней атмосферы главное внимание направлено на свечение возбужденных радикалов гидроксила ОН, сосредоточенное в инфракрасной области спектра. Известно, что свечение возникает в верхней атмосфере Земли на высотах 85—100 км в результате главным образом химической реакции озона с атомом водорода, в процессе которой образуется радикал гидроксила в