V novembri bolo oznámené, že experiment na ISS bude ukončený.“ Plazmový kryštál". Špeciálne vybavenie pretože experiment bol umiestnený v nákladná loď"Albert Einstein" a horel s ním hore Tichý oceán. Takto to skončilo dlhý príbeh, pravdepodobne najznámejší vesmírny experiment. Chcem o tom hovoriť a hovoriť trochu o vede na ISS vo všeobecnosti.
Kde sú objavy?
Najprv musíte urobiť trochu demotivujúci úvod. Moderná veda- nie je počítačová hra, kde v zásade neexistuje zbytočný výskum a každý objav prináša výrazný bonus. A, bohužiaľ, pominuli časy, keď osamelý génius ako Edison mohol sám vynájsť veľa zariadení, ktoré menia život. Teraz je veda metodickým pohybom slepo po všetkých dostupných cestách, ktoré sa uskutočňuje veľké organizácie, trvá roky a môže viesť k nulovým výsledkom. Preto informácie o výskume na ISS, ktoré sú zverejňované pravidelne, bez adaptácie na populárnu vedu, vyzerajú, úprimne povedané, veľmi nudné. Zároveň sú niektoré z týchto experimentov naozaj zaujímavé, a ak nie, sľubujú nám okamžité úžasné výsledky, potom dať nádej na lepšie pochopenie toho, ako svet funguje a kam by sme sa mali uberať pre nové základné a aplikované objavy.Nápad na experiment
Je známe, že hmota môže existovať v štyroch fázových stavoch – tuhá, kvapalná, plynná a plazmová. Plazma tvorí 99,9 % hmotnosti vesmíru, od hviezd po medzihviezdny plyn. Na Zemi sú plazmou blesky, polárna žiara a napríklad plynové výbojky. Plazma obsahujúca prachové častice je tiež veľmi bežná - sú to planetárne prstence, kométové chvosty, medzihviezdne oblaky. A myšlienka experimentu bola umelý výtvor plazma s mikročasticami prachu a pozorovanie jej správania v podmienkach zemskej gravitácie a mikrogravitácie.
V prvej verzii experimentu (na obrázku) bola ampulka s prašnou plazmou osvetlená lúčmi Slnka, prach v plazme bol osvetlený laserom a osvetlená oblasť bola snímaná na kameru. Neskôr sa začali používať zložitejšie experimentálne zariadenia. „Čierny sud“, ktorý zhorel spolu s „Albertom Einsteinom“, bol už inštaláciou tretej generácie.
výsledky
Experimenty v podmienkach mikrogravitácie splnili nádeje vedcov – prachová plazma získala kryštalickú štruktúru alebo vykazovala vlastnosti kvapalín. Na rozdiel od ideálneho plynu, v ktorom sa molekuly pohybujú chaoticky (pozri tepelný pohyb), prachová plazma, ktorá je plynom, vykazuje vlastnosti pevných a kvapalných telies – procesy topenia a vyparovania sú možné.Zároveň došlo aj k nečakaným objavom. V kryštáli by sa napríklad mohla objaviť dutina. Prečo je stále neznáme.
Najneočakávanejším objavom však bolo, že prašná plazma za určitých podmienok vytvorila špirálovité štruktúry podobné DNA! Možno aj vznik života na Zemi nejako súvisí s prachovou plazmou.
Perspektívy
Výsledky dlhoročného výskumu experimentu Plasma Crystal ukazujú zásadnú možnosť:- Tvorba nanomateriálov s jedinečnými vlastnosťami v prašnej plazme.
- Nanášanie materiálov z prašnej plazmy na substrát a získavanie nových typov povlakov - viacvrstvové, porézne, kompozitné.
- Čistenie vzduchu od priemyselných a radiačných emisií a pri plazmovom leptaní mikroobvodov.
- Plazmová sterilizácia neživých predmetov a otvorených rán na živých bytostiach.
Bohužiaľ, všetka táto krása bude k dispozícii najskôr o desať rokov. Pretože na základe výsledkov práce je potrebné postaviť experimentálne aplikované inštalácie, prototypy, vykonávať testy resp klinické výskumy organizovať hromadnú výrobu.
V novembri bolo oznámené, že experiment Plasma Crystal na ISS bude ukončený. Špeciálne vybavenie pre experiment bolo umiestnené na nákladnú loď Albert Einstein a spálené spolu s ňou nad Tichým oceánom. Tak sa skončil dlhý príbeh asi najznámejšieho vesmírneho experimentu. Chcem o tom hovoriť a hovoriť trochu o vede na ISS vo všeobecnosti.
Kde sú objavy?
Najprv musíte urobiť trochu demotivujúci úvod. Moderná veda nie je počítačová hra, kde v zásade neexistujú zbytočné výskumy a každý objav poskytuje výrazný bonus. A, bohužiaľ, pominuli časy, keď osamelý génius ako Edison mohol sám vynájsť veľa zariadení, ktoré menia život. Teraz je veda metodickým pohybom slepo po všetkých dostupných cestách, ktorý vykonávajú veľké organizácie, trvá roky a môže viesť k nulovým výsledkom. Preto informácie o výskume na ISS, ktoré sú zverejňované pravidelne, bez adaptácie na populárnu vedu, vyzerajú, úprimne povedané, veľmi nudné. Niektoré z týchto experimentov sú zároveň skutočne zaujímavé a ak nám nesľubujú okamžité báječné výsledky, dávajú nám nádej na lepšie pochopenie toho, ako svet funguje a kam by sme sa mali uberať pre nové základné a aplikované objavy. .Nápad na experiment
Je známe, že hmota môže existovať v štyroch fázových stavoch – tuhá, kvapalná, plynná a plazmová. Plazma tvorí 99,9 % hmotnosti vesmíru, od hviezd po medzihviezdny plyn. Na Zemi sú plazmou blesky, polárna žiara a napríklad plynové výbojky. Veľmi častá je aj plazma obsahujúca prachové častice – sú to planetárne prstence, chvosty komét, medzihviezdne oblaky. A myšlienkou experimentu bolo umelo vytvoriť plazmu s mikročasticami prachu a sledovať jej správanie v podmienkach zemskej gravitácie a mikrogravitácie.
V prvej verzii experimentu (na obrázku) bola ampulka s prašnou plazmou osvetlená lúčmi Slnka, prach v plazme bol osvetlený laserom a osvetlená oblasť bola snímaná na kameru. Následne boli použité zložitejšie experimentálne nastavenia. „Čierny sud“, ktorý zhorel spolu s „Albertom Einsteinom“, bol už inštaláciou tretej generácie.
výsledky
Experimenty v podmienkach mikrogravitácie splnili nádeje vedcov – prachová plazma získala kryštalickú štruktúru alebo vykazovala vlastnosti kvapalín. Na rozdiel od ideálneho plynu, v ktorom sa molekuly pohybujú chaoticky (pozri tepelný pohyb), prachová plazma, ktorá je plynom, vykazuje vlastnosti pevných a kvapalných telies – procesy topenia a vyparovania sú možné.Zároveň došlo aj k nečakaným objavom. V kryštáli by sa napríklad mohla objaviť dutina. Prečo je stále neznáme.
Najneočakávanejším objavom však bolo, že prašná plazma za určitých podmienok vytvorila špirálovité štruktúry podobné DNA! Možno aj vznik života na Zemi nejako súvisí s prachovou plazmou.
Perspektívy
Výsledky mnohoročného výskumu experimentu „Plasma Crystal“ ukazujú zásadnú možnosť:- Tvorba nanomateriálov s jedinečnými vlastnosťami v prašnej plazme.
- Nanášanie materiálov z prašnej plazmy na substrát a získavanie nových typov povlakov - viacvrstvové, porézne, kompozitné.
- Čistenie vzduchu od priemyselných a radiačných emisií a pri plazmovom leptaní mikroobvodov.
- Plazmová sterilizácia neživých predmetov a otvorených rán na živých bytostiach.
V novembri bolo oznámené, že experiment Plasma Crystal na ISS bude ukončený. Špeciálne vybavenie pre experiment bolo umiestnené na nákladnú loď Albert Einstein a spálené spolu s ňou nad Tichým oceánom. Tak sa skončil dlhý príbeh asi najznámejšieho vesmírneho experimentu. Chcem o tom hovoriť a hovoriť trochu o vede na ISS vo všeobecnosti.
Kde sú objavy?
Najprv musíte urobiť trochu demotivujúci úvod. Moderná veda nie je počítačová hra, kde v zásade neexistujú zbytočné výskumy a každý objav poskytuje výrazný bonus. A, bohužiaľ, pominuli časy, keď osamelý génius ako Edison mohol sám vynájsť veľa zariadení, ktoré menia život. Teraz je veda metodickým pohybom slepo po všetkých dostupných cestách, ktorý vykonávajú veľké organizácie, trvá roky a môže viesť k nulovým výsledkom. Preto informácie o výskume na ISS, ktoré sú zverejňované pravidelne, bez adaptácie na populárnu vedu, vyzerajú, úprimne povedané, veľmi nudné. Niektoré z týchto experimentov sú zároveň skutočne zaujímavé a ak nám nesľubujú okamžité báječné výsledky, dávajú nám nádej na lepšie pochopenie toho, ako svet funguje a kam by sme sa mali uberať pre nové základné a aplikované objavy. .Nápad na experiment
Je známe, že hmota môže existovať v štyroch fázových stavoch – tuhá, kvapalná, plynná a plazmová. Plazma tvorí 99,9 % hmotnosti vesmíru, od hviezd po medzihviezdny plyn. Na Zemi sú plazmou blesky, polárna žiara a napríklad plynové výbojky. Veľmi častá je aj plazma obsahujúca prachové častice – sú to planetárne prstence, chvosty komét, medzihviezdne oblaky. A myšlienkou experimentu bolo umelo vytvoriť plazmu s mikročasticami prachu a sledovať jej správanie v podmienkach zemskej gravitácie a mikrogravitácie.
V prvej verzii experimentu (na obrázku) bola ampulka s prašnou plazmou osvetlená lúčmi Slnka, prach v plazme bol osvetlený laserom a osvetlená oblasť bola snímaná na kameru. Následne boli použité zložitejšie experimentálne nastavenia. „Čierny sud“, ktorý zhorel spolu s „Albertom Einsteinom“, bol už inštaláciou tretej generácie.
výsledky
Experimenty v podmienkach mikrogravitácie splnili nádeje vedcov – prachová plazma získala kryštalickú štruktúru alebo vykazovala vlastnosti kvapalín. Na rozdiel od ideálneho plynu, v ktorom sa molekuly pohybujú chaoticky (pozri tepelný pohyb), prachová plazma, ktorá je plynom, vykazuje vlastnosti pevných a kvapalných telies – procesy topenia a vyparovania sú možné.Zároveň došlo aj k nečakaným objavom. V kryštáli by sa napríklad mohla objaviť dutina. Prečo je stále neznáme.
Najneočakávanejším objavom však bolo, že prašná plazma za určitých podmienok vytvorila špirálovité štruktúry podobné DNA! Možno aj vznik života na Zemi nejako súvisí s prachovou plazmou.
Perspektívy
Výsledky mnohoročného výskumu experimentu „Plasma Crystal“ ukazujú zásadnú možnosť:- Tvorba nanomateriálov s jedinečnými vlastnosťami v prašnej plazme.
- Nanášanie materiálov z prašnej plazmy na substrát a získavanie nových typov povlakov - viacvrstvové, porézne, kompozitné.
- Čistenie vzduchu od priemyselných a radiačných emisií a pri plazmovom leptaní mikroobvodov.
- Plazmová sterilizácia neživých predmetov a otvorených rán na živých bytostiach.
Úvod
Prachová plazma je ionizovaný plyn obsahujúci častice kondenzovanej hmoty. Iné výrazy používané na označenie takýchto systémov sú „komplexná plazma“, „koloidná plazma“ a tiež „plazma s kondenzovanou disperznou fázou“. Prach a prašná plazma sú vo vesmíre rozšírené. Sú prítomné v planetárnych prstencoch, chvostoch komét a medziplanetárnych a medzihviezdnych oblakoch. Prachová plazma objavená v blízkosti umelých zemských satelitov a kozmická loď, V termonukleárne zariadenia s magnetickou retenciou. Nakoniec sa veľmi aktívne študuje prašná plazma laboratórne podmienky. Prachové častice sa môžu do plazmy nielen zámerne dostať, ale v dôsledku toho aj spontánne vznikať rôzne procesy. Široký výskyt plazmovo-prachových systémov, ako aj množstvo jedinečných vlastností, robia prachová plazma mimoriadne atraktívny a zaujímavý predmet štúdia.
Častice prachu v plazme získavajú nabíjačka a predstavujú dodatočnú nabitú zložku plazmy. Vlastnosti prachovej plazmy sú však oveľa bohatšie ako vlastnosti viaczložkovej plazmy elektrónov a iónov rôznych typov. Prachové častice sú centrami rekombinácie plazmových elektrónov a iónov a niekedy aj zdrojom elektrónov. Prachová zložka teda môže výrazne ovplyvniť ionizačnú rovnováhu. Náboj prachových častíc nie je pevnou hodnotou, ale je určený parametrami okolitej plazmy a môže sa meniť v čase aj priestore. Navyše náboj kolíše aj pri konštantných parametroch okolitej plazmy, keďže nabíjanie je stochastický proces.
Plazmový kryštál
Častice prachovej plazmy sa môžu určitým spôsobom zoradiť v priestore a vytvoriť takzvaný plazmový kryštál. Plazmový kryštál sa môže roztaviť a odpariť. Ak sú častice prachovej plazmy dostatočne veľké, kryštál možno vidieť voľným okom.
Stavebným materiálom pre prachové kryštály sú makročastice, ktorých veľkosť sa môže meniť až v desiatkach mikrónov v závislosti od podmienok konkrétneho experimentu. Mriežková konštanta v takýchto kryštáloch zvyčajne výrazne presahuje polomer tienenia Debye a môže dosiahnuť stovky mikrónov. Okrem tvorby kryštalických prachových štruktúr v plazme v mnohých prípadoch boli detegované kvapôčky plazmy a prachu a boli pozorované fázové prechody plyn-kvapalina v takýchto systémoch.
Náboj prachových častíc môže byť extrémne veľké množstvo a prevyšujú elektrónový náboj o stovky a dokonca státisíce krát. Výsledkom je, že priemerná Coulombova interakčná energia častíc, úmerná štvorcu náboja, môže výrazne prekročiť ich priemer. termálna energia. Výsledkom je plazma, ktorá sa nazýva vysoko nedokonalá, pretože jej správanie sa neriadi zákonmi ideálneho plynu. (Pripomeňme, že plazmu možno považovať za ideálny plyn, ak je interakčná energia častíc oveľa menšia ako ich tepelná energia).
Plazmové kryštály sú podobné priestorové štruktúry v kvapaline resp pevné telo. Môžu tu nastať fázové prechody ako topenie a vyparovanie.
Ak sú častice prachovej plazmy dostatočne veľké, plazmový kryštál možno pozorovať voľným okom. Vzdelávanie kryštálové štruktúry boli zaznamenané v systéme nabitých častíc železa a hliníka s mikrónovou veľkosťou, držaných striedavými a statickými elektrickými poľami. Coulombova kryštalizácia makročastíc v slabo ionizovanej plazme vysokofrekvenčného výboja pri nízkom tlaku. Energia elektrónov v takejto plazme je niekoľko elektrónvoltov (eV) a energia iónov je blízka tepelnej energii atómov, ktoré majú izbovú teplotu (~ 0,03 eV). Je to spôsobené tým, že elektróny sú mobilnejšie a ich tok smerovaný na neutrálnu prachovú časticu výrazne prevyšuje tok iónov. Častica „chytí“ elektróny a začne sa nabíjať záporne. Toto hromadenie záporný náboj zase spôsobuje odpudzovanie elektrónov a priťahovanie iónov. Náboj častice sa mení, kým sa toky elektrónov a iónov na jej povrchu nezrovnajú. Pri vysokofrekvenčnom výboji sa náboj prachových častíc zvýši a bude negatívny. Oblak nabitých prachových častíc sa vznášal blízko povrchu spodnej elektródy, keď sa tam vytvorila rovnováha medzi gravitačnými a elektrostatickými silami. Pri priemere oblaku niekoľko centimetrov vo vertikálnom smere bol počet vrstiev častíc niekoľko desiatok mikrometrov.
