Электромагнитному левитатору исполнилось десять лет

Этим летом исполняется десять лет со дня создания установки электромагнитной левитации на Международной космической станции. Она внесла свой вклад в самые разные сферы от создания новых и более эффективных материалов до совершенствования процессов литья, таких как 3D-печать.
Электромагнитный левитатор (ЭМЛ) — это печь в лаборатории ЕКА в модуле МКС "Коламбус", помогающая раскрыть основные физические принципы материаловедения. Она может плавить металлы, нагревая их до 2200 °C. Затем ученые наблюдают образцы в расплавленном состоянии или то, как они затвердевают в невесомости при быстром охлаждении. На Земле на этот процесс влияют гравитация и контакт образца со стенками печи.
Пятый и последний автоматический транспортный корабль доставил ЭМЛ на Международную космическую станцию летом 2014 года. Астронавт ЕКА Александр Герст установил печь во время своей миссии Blue Dot, и с тех пор та проводит научные эксперименты.
Краткая история
Технология электромагнитной левитации тестировалась с использованием платформ с низкой гравитацией с 1980-х годов, сначала во время параболических полетов и на зондирующих ракетах, а затем в Spacelab, европейской лаборатории на космическом корабле "Шаттл". Эти платформы предлагали ученым-материаловедам все больше времени в условиях пониженной гравитации, и следующим логическим шагом стала Международная космическая станция.
Из-за размера перед запуском печь пришлось разделить на различные компоненты, некоторые из которых были размером со стиральную машину. Александр Герст собирал установку внутри модуля "Колумбус". Во время этой процедуры застрял болт и астронавт был вынужден импровизировать: распилить его, используя пену для бритья, чтобы удержать металлический мусор в условиях микрогравитации.
"Установка электромагнитного левитатора представляла собой определенные трудности, но благодаря отличной совместной работе космических и наземных команд, смекалке и довольно необычному инструменту мы преодолели их все, — говорит астронавт. — Запуск печи был для меня большим моментом. Приятно видеть, что этот объект по-прежнему активно работает, исследуя металлические сплавы для технологий завтрашнего дня".
Разработанный совместно ЕКА и Немецким космическим агентством (DLR), спроектированный, собранный и испытанный европейской промышленностью во главе с Airbus Defence and Space, ЭМЛ уже десять лет работает под управлением Центра поддержки пользователей микрогравитации (MUSC) в Кёльне.
Время науки
Исследование направлено на то, чтобы лучше понять свойства материалов в миниатюре и построить точные модели того, как они поведут себя в более крупном масштабе.
Левитатор помогает ученым изучать процессы затвердевания сплавов и смесей выбранных так, чтобы передать наилучшие характеристики их составляющих. Такое понимание может привести к оптимизации в обрабатывающей промышленности: от создания новых и более эффективных материалов до совершенствования процессов литья, таких как 3D-печать.
Эти исследования в области материаловедения могут проводиться и на Земле, но ЭМЛ особенно полезен, поскольку позволяет ученым изучать образцы с наименьшими возможными помехами, вызванными гравитацией или контактом с окружающей средой. Специалисты со всего мира могут извлечь выгоду из этих особых условий. Каждые несколько лет отбирается партия из 18 образцов для полета на станцию, где космонавт загружает их в ЭМЛ на карусели, напоминающей револьвер. Микрогравитационная печь обрабатывает каждый из них и записывает поведение материала и жидкости с помощью высокоскоростной камеры и различных датчиков, а затем отправляет данные в MUSC и научные группы.
"Поскольку я сам ученый-материаловед, чудесный электромагнитный левитатор был очень близок моему сердцу. Когда во время моей миссии Cosmic Kiss потребовалась замена газоциркуляционного насоса, я с радостью взялся за поддержание работоспособности этого прекрасного объекта", — рассказывает астронавт ЕКА Маттиас Маурер.
За последнее десятилетие в результате этих экспериментов на свет появилось более 700 публикаций, причем подавляющее большинство из них — в ведущих журналах по материаловедению.
ЭМЛ расширил научное понимание большого количества материалов: от алюминия и стали для строительных целей и полупроводников, имеющих решающее значение для современной электроники, до высокоэффективных материалов, предназначенных для работы в экстремальных условиях, таких как газотурбинные двигатели и эндопротезы тазобедренного сустава из титановых сплавов.
Путешествие продолжается
Левитатор в настоящее время работает со своей третьей партией образцов, четвертая готова к отправке на станцию, а пятая отбирается учеными. Новый модуль, содержащий систему контроля кислорода, будет запущен и установлен в следующем году, что позволит исследователям точно измерять и контролировать технологическую среду ЭМЛ.
22 мая ЕКА проведет мероприятие, посвященное десятилетнему юбилею электромагнитного левитатора, с участием DLR и научного сообщества, использующего эту установку.
Редактор: Илья Дочар
Источник: Европейское космическое агентство