Naukowcy wyślą na ISS lewitujące krople metalu. Tak powstaje materiał przyszłości?
Zespół badawczy kierowany przez materiałoznawcę Ralfa Buscha z Uniwersytetu Kraju Saary przygotowuje się do swojej pierwszej misji naukowej w kosmosie. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, od 31 sierpnia naukowcy przez tydzień będą zdalnie badać stopy metalicznego szkła w eksperymentach prowadzonych na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).
We współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) oraz Niemieckim Centrum Aeronautyki i Kosmonautyki (DLR) zespół zbada właściwości tych stopów za pomocą gorących, lewitujących kropel. Celem jest uzyskanie nowych, bardzo precyzyjnych danych, które pomogą udoskonalić ten materiał. Projekt finansuje Niemiecka Fundacja Badawcza (DFG), a kolejna seria eksperymentów na ISS z udziałem innych stopów jest już przygotowywana.
Dlaczego akurat stacja kosmiczna?
Wartość ISS dla badaczy z Saarbrücken wynika z panującej tam pozornej nieważkości. Na wysokości około 400 kilometrów przyciąganie ziemskie nie jest wcale dużo słabsze niż na powierzchni Ziemi, jednak dzięki bardzo dużej prędkości stacja pozostaje w ciągłym swobodnym spadku po orbicie wokół Ziemi, przez co wszystko na jej pokładzie wydaje się nieważkie. Taki stan zawieszenia jest dokładnie tym, czego potrzebuje zespół Buscha – krople nowego stopu, które podczas pomiaru pozostają stabilne i nieruchome.
Metaliczne szkła to metale, które zastygają jak szkło – ich wewnętrzna struktura jest nieuporządkowana, w przeciwieństwie do krystalicznej struktury zwykłych metali. Mimo nazwy „szkło” materiały te są mocniejsze od stali, elastyczne, a w podwyższonych temperaturach można je formować jak tworzywa sztuczne, np. metodą wtrysku czy druku 3D.
Eksperymenty na krople o temperaturze 1700 stopni
Eksperymenty na stacji kosmicznej zaplanowano na okres od 31 sierpnia do 4 września i skupią się na stopach niklowo-niobowych oraz niklowo-niobowo-siarkowych. Stop niklowo-niobowy opracowano po raz pierwszy na Massachusetts Institute of Technology (MIT) w 1967 roku, natomiast stop niklowo-niobowo-siarkowy pochodzi z laboratorium Buscha w Saarbrücken. Badania obejmą lewitujące krople podgrzane do temperatury nawet 1700 stopni Celsjusza, w celu zbadania takich właściwości jak napięcie powierzchniowe, lepkość, rozszerzalność cieplna, przechłodzenie, zachowanie oscylacyjne oraz pojemność cieplna. Doświadczenia będą prowadzone w module Columbus ESA, z wykorzystaniem lewitatora elektromagnetycznego (EML) zainstalowanego w 2014 roku przez niemieckiego astronautę ESA Alexandra Gersta.
Doktorant Lucas Eisenhut będzie sterował eksperymentami z centrum kontroli DLR w Kolonii wspólnie z dr. Fanem Yangiem, przy czym stacja będzie przesyłać transmisję na żywo z eksperymentów, umożliwiając wysyłanie poleceń bezpośrednio do lewitatora na ISS. Naukowcy podkreślają, że warunki na Ziemi, nawet podczas lotów parabolicznych dających kilkanaście sekund nieważkości – są niewystarczające, podczas gdy na ISS można przeprowadzić kilka cykli eksperymentalnych dziennie, każdy trwający do 45 minut, co daje łącznie kilka godzin pomiarów o znacznie wyższej precyzji.
Źródło: Saarland University
Czytaj też: Naukowcy postanowili przetestować Einsteina. Wyniki eksperymentu dają do myślenia
Grafika tytułowa: NASA / Unsplash
