Лаборатория в космоса: интервю с Бернардо Пати Understand article

Превод Елисавета Маламова (Elisaveta Malamova). Бернардо Пати е ръководител на мисията „Колумб” (Columbus) към Европейската Космическа Агенция. Той е инженер и е работил в…

Какво е „Колумб”?

Снимка предоставена от ESA

„Колумб” е изследователска лаборатория, която ще изпратим в космоса, за да се скачи с Международната Космическа Станция (МКС)w1. Лабораторията представлява допълнителен модул, който ще се добави към станцията, и съдържа необходимото съоръжение за провеждане на експерименти в космоса. Планира се да бъде изстрелян от Космическия център „Кенеди” в щата Флорида през 2008 година на борда на ракетата-носител „Атлантис”.

Как изглежда една такава космическа лаборатория?

„Колумб” има формата на цилиндър с дължина около 7 м и диаметър 4.5 м. Апаратурата вътре е подредена така, че пространството да се използва максимално ефективно.

Ние положихме много усилия, за да създадем дизайн, който да позволи най-ефективно използване на обема от 75м3. В момента в това пространство могат да се поберат трима членове от екипажа и цялото необходимо оборудване за провеждане на изследвания. Индивидуалните устройства са снабдени с високо технологични подвижни панели с чекмеджета за оборудване и работен плот, който се издърпва по време на работа.

Какви изследвания ще се провеждат с „Колумб”?

Снимка предоставена от ESA

„Колумб” е мултидисциплинарна лаборатория, която съдържа четири различни апаратури за провеждане на научни експерименти в областта на материалознанието, физика на флуидите и биологията. Във всички тези области искаме да изследваме ефекта на безтегловност върху различни образци и проби, които изпращаме от Земята.

Биолаб, например, е устройство за експерименти с микроорганизми, клетки, биологични тъкани, малки растения и безгръбначни животни. Искаме да разберем какъв е ефектът от гравитацията, или липсата на такава, върху всички видове живи организми. Един от първите експерименти, който ще проведем с Биолаб, е да се наблюдава как ще израстват корените на малко растение – рукола –интересно е дали ще израстват нагоре, дали надолу или в абсолютно друга посока, когато не са повлияни от гравитацията?

В т.нар. Европейски физиологичен модул на „Колумб”, ще бъде тестван ефектът от продължителен престой в орбита върху човешкото тяло и здраве. Също така, се надяваме да проникнем в същината на проблеми, като процесът на стареене, нарушено равновесие, остеопороза и мускулна атрофия.

Лабораторията за изучаване на флуиди ще изследва динамични свойства на течности и газове, които не могат да бъдат изучавани на Земята, поради ефекта от гравитацията. Освен това, ще изследваме процеси на нестабилности, причинени от промяна на повърхностно напрежение и топлинно излъчване; нестабилности свързани с преноса на топлина и маса, термо-физични свойства на флуидите, механизми на кипене и критична точка на процесите.

В Лабораторията по материалознание ще се провеждат експерименти с различни материали с цел да се изучават и усъвършенстват техните свойства. Ще разтопяваме и втвърдяваме метали, които ще бъдат изследвани при различни физични условия.

Не е ли прекалено усилие да се изпращат образци от Земята, за да бъдат изследвани в космоса?

Определено е голямо усилие, но си заслужава. Въпроси, които изследваме не биха могли да намерят отговор в лаборатории на Земята, защото гравитацията е универсална сила на нашата планета. Знам, че звучи парадоксално, но някои процеси на земята е по-лесно да се изучават в космоса, където са далече от техният естествен контекст. Гравитацията прави някои експерименти просто невъзможни, поради това че много малки ефекти остават незабележими от доминиращият ефект на гравитацията. Затова те трябва да се изучават в орбита.

Какви са предизвикателствата на една мисия като „Колумб”?

Снимка предоставена от ESA

Най-важното предизвикателство беше да се проектира лаборатория на Земята, която да тежи не повече от 50 тона, с диаметър около 4 метра и в същото време да е достатъчно лека, за да може да бъде изпратена в космоса. „Колумб” тежи около 12 тона и това е максималното тегло, което ракетата-носител „Атлантис” може да носи.

На борда на „Колумб” сме осигурили пространство, където екипажът може да работи удобно. Освен това има достатъчно място за всички научни апаратури. Може да функционира 10 години в орбита. За разлика от кораб, който първо трябва да се скачи и след това да се поправя, „Колумб” ще има капацитета автоматично да регистрира всякакви повреди и да започне самостоятелен ремонт докато все още е в експлоатация. Цялата европейска структура (модул) може да започне да функционира веднага след изстрелването.

Какво ви вдъхновява вас лично този проект?

Снимка предоставена от ESA

Като инженер, аз бях привлечен от дизайна и техническите предизвикателства. Но космоса и безтегловността също имат тяхното очарование: технологията и пътуването в космоса са преодолели традиционните бариери и това е изключително вълнуващо и огромна стъпка към овладяване на космичното пространство.

Още нещо, което харесвам в този проект е неговата интернационалност. Международната космическа станция е съвместен проект на пет космически агенции. Освен Европейската космическа агенция, в която членуват 17 европейски държави, участват Американската национална агенция за космически изследвания (НАСА), Канадската, Руската и Японската космически агенции.

Всеки ден разговарям с хора от различни страни. Струва си да се види как толкова много страни се стараят усилено да реализират такъв амбициозен проект, и също да се види как се развива съревнованието между тях.

Има ли възможност учители и ученици се възползват от „Колумб”?

В момента вниманието е да се изведе Колумб благополучно на МКС и първите периоди ще са посветени на настройки и провеждане на експерименти. Но може би в бъдеще ще предаваме уроци от „Колумб”, или свързани с модула, както е правено за МКЦ [вж. секцията „Източници”]. „Колумб” е отворен за безброй нови възможности, някои от които, сигурен съм, още не сме си представили.

Докато подготвяхме тази статия: Модулът „Колумб” беше скачен с Международната космическа станция

Снимка предоставена от ESA

„Атлантис” се завърна благополучно на Земята със своя екипаж от 7 души на 20 февруари, след прекарване на 13 дни в космоса, включително девет дни на МКС, за да доставят първият в Европа екип в орбита. Двама астронавти от ЕКА, Ханс Шлегел от Германия и Леополд Ейхартс от Франция, летяха до МКС. Шлегел се завърна на Земята с „Атлантис”, но Ейхартс стана част от постоянният екипаж на МКС и ще се завърне през март след провеждане на поредица от експерименти в лабораторията, която вече е действаща на станцията.

ЕКА има принос към МКС с изстрелването на безпилотни Автоматизирани товарни кораби (AТК), проектирани за доставка на научни експерименти, провизии за екипажа (като храна и облекло), и ракетно гориво. Първият товарен кораб, наречен „Жул Верн”, ще бъде изстрелян на борда на Ариана 5, на 8 март.w2

Откакто „Колумб” влезе в действие, започна работа и мрежата от девет Центрове за поддръжка и контрол (USOCs) в Европа, която поддържа връзката между изследователите и научните апаратури на борда, и позволява контрол на експериментите и получаването на данни от техните резултати. След като се доставят повече апаратури на „Колумб” с предстоящите мисии, мрежата USOC ще бъде по-активна.

„Колумб” е проектиран да поддържа около 500 експеримента на година, за общо десет години, в областта на микробиологията, астрономията, дистанционно наблюдение и технологии. За европейското научно общество и индустриалното проучване и разработки, започна нова ера в областта на научни изследвания.

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1 – Статия за Международната космическа станция ще бъде публикувана в следващ брой на Science in School www.scienceinschool.org
  • w2 – За повече информация за Автоматизираните транспортни совалки, вж. статията в този брой на Science in School:Уилиамс А (2008) Автоматичен транспортен кораб – засилване на позицията на Европа в космоса. Science in School 8. www.scienceinschool.org/2008/issue8/atv/bulgarian

Resources

  • Европейската космическа агенция (ЕКА) е създала много образователни материали, свързани с Международната космическа станция (МКС):
  • Комплект за учители в начални и гимназиални училища е разработен на всичките 12 езика на ЕКА. Комплекта включва материали за всички дейности, свързани с построяването, работата и пребиваването на борда на МКС, и предоставя допълнителна информация и упражнения за класната стая. На разположение е на всички учители в страните членки на ЕКА и може да се поръча онлайн: www.esa.int/spaceflight/education
  • Интерактивна версия на образователен комплект за МКС може да се намери тук: www.esa.int/spaceflight/education
  • Поредица от DVD уроци за Международната космическа станция, адаптирани за програмата на европейските училища. Урок за Автоматизираната транспортна совалка (която ще снабдява МКС) ще бъде издаден през лятото на 2008г. Уроците могат да се поръчат безплатно от сайта: www.esa.int/spaceflight/education
  • Европейската космическа агенция разработва поредица от онлайн уроци за ученици и техните учители: www.esa.int/SPECIALS/Lessons_online
  • Още подробности и образователни материали могат да се намерят на следните интернет адреси:
  • Европейската космическа агенция-раздел Обучение: www.esa.int/esaED/
  • и Образователен уебсайт на Европейската космическа агенция: www.esa.int/esaHS/education.html

Institution

ESA

Review

Тази статия може да бъде начало на прекрасна дискусия за гравитацията, микрогравитацията или за условията за свободно падане; или как гравитацията влияе на химичните и физичните свойства на веществата и телата при експерименти на Земята, и как се имитират условия на безтегловност на земята. Така нареченият принцип на еквивалентност на Айнщайн веднага идва наум, подтиквайки читателят да се замисли как свободното падане може да бъде еквивалентно на липса на гравитационно притегляне. Човешкото тяло в космоса и след навлизане в земни условия може да е обект на изследвания на биологията, химията, в една удивителна интердисцилинарна космическа организация.


Марко Николини, Италия




License

CC-BY-NC-ND