Лаборатория в космосе: Интервью с Бернардо Патти Understand article

Перевод Сергея Прихожего. Бернардо Патти руководит миссией «Колумбус» Европейского Космического Агентства (ЕКС). Он – инженер по образованию и работал на…

Что представляет собой «Колумбус»?

Image courtesy of ESA

«Колумбус» – название исследовательской лаборатории, которую мы планируем послать в космос, чтобы состыковаться с Международной Космической Станцией (МКС)w1. Эта лаборатория является добавочным модулем, который содержит все необходимое оборудование для проведения экспериментов в космосе. Она будет доставлена на борту космического шаттла «Атлантис»,  который будет запущен в начале 2008 с Космического Центра имени Кеннеди во Флориде.

Как выглядит такая космическая лаборатория?

«Колумбус» имеет цилиндрическую форму. Длина лаборатории – 7 метров и диаметр – 4.5 метра. Оборудование внутри расположено очень эффективно.

Мы должны были приложить много усилий, чтобы прийти к наилучшему дизайну, который бы позволил наиболее эффективное использование объема в 75 м3. Теперь лаборатория вмещает в себя три члена экипажа и все необходимое оборудование. Оборудование для проведения исследований помещается в высокотехнологичных отсеках, из которых вытягиваются ящики с оборудованием и рабочие места.

Какие исследования будут выполнены с помощью «Колумбуса»?

Image courtesy of ESA

«Колумбус» – многодисциплинарная лаборатория. Она содержит четыре типа оборудования для проведения экспериментов в областях науки о материалах, науки о жидкостях и биологии. Во всех этих областях мы хотим изучить эффект невесомости на различные земные образцы.

Например, «Биолаб» – это лаборатория для биологических экспериментов на микроорганизмах, клетках, тканях, небольших растениях и беспозвоночных. Мы хотим установить, какой эффект оказывает гравитация или ее отсутствие на организмы на разных эволюционных уровнях. Один из первых экспериментов, который мы проведем внутри «Биолаб», будет наблюдение за тем, как корни растений будут рости. Будут ли они расти в совершенно другом направлении, не будучи направленными гравитацией?

В Европейском Физиологическом Модуле на «Колумбусе», эффект длительных космическом на человеческое тело и здоровье будет протестирован. Мы также надеемся лучше понять земные проблемы, такие как старение, расстройства равновесия, остеопороз и мышечную дистрофию.

Мы надеемся, что Лаборатория для Науки о Жидкостях поможет понять динамику жидкостей, которая не может быть изучена на Земле, потому что она маскируется гравитацией и ее побочными эффектами. Мы будем изучать, между прочим, такие феномены, как потоки и неустойчивость, вызванную поверхностным натяжением и силами тепловой радиации, неустойчивость, связанную со связью между переносом тепла и массы, термофизическими свойствами жидкостей и механизмами явлений точки кипения и критической точки.

В Лаборатории Науки о Материалах будут проводиться эксперименты с целью исследования различных материалов чтобы улучшить изучение их свойств. Мы расплавим металлы и позволим им затвердеть и подвергнем их воздействию различных атмосфер и условий.

асколько много усилий требуется, чтобы послать земные образцы в космос с целью их изучения?

Для этого несомненно требуется много усилий, но это стоит того. Все из тех вопросов, которые мы исследуем никогда не могли бы быть отвечены в лабораториях на Земле, так как гравитация  – настолько вездесущая сила на нашей планете. Я знаю, это звучит парадоксально, но многие земные проблемы легче понять в космосе, вдали от их естественного контекста, поскольку гравитация делает многие эксперименты невозможными и аннулирует многие небольшие эффекты, которые могут наблюдаться на орбите.

Каковы основные трудности такой миссия, как «Колумбус»?

Image courtesy of ESA

Основной трудностью было строительство лаборатории, которая на Земле весила бы по крайней мере 50 тонн с диаметром немного более четырех метров, и в то же время, чтобы она весила достаточно мало, чтобы ее можно было послать в космос. «Колумбус» весит 12 тонн и этот вес представляет собой максимальный вес, который шаттл «Атлантис» может нести.

На «Колумбусе» мы смогли предоставить среду, в которой экипаж может работать в комфортабельном окружении. Кроме этого станция вмещает все научное оборудование в сжатом объеме. Она может работать 10 лет на орбите. В отличии от корабля, который необходимо отстыковать и затем отремонтировать, «Колумбус» способен детектировать любые сбои автоматически и начинать саморемонт и в то же время оставаться в рабочем состоянии. Вся Европейская структура может быть введена в эксплуатации с помощью одного запуска.

Что в проекте у Вас лично вызывает эмоции?

Image courtesy of ESA

Как инженер, меня особенно привлекли инженерные трудности и проблемы дизайна. Тем не менее, космос и невесомость обладают неотъемлемый привлекательностью: инженерные решения и путешествия в космос преодолевают традиционные барьеры технологии и человечества. Этот проект невероятно захватывающий и представляет собой огромный шаг для исследования космоса.

На более обыденном уровне, что мне больше всего нравится в проекте – это его интернациональность. Международная Космическая Станция – коллаборация пяти разных космических агентств. Кроме Европейского Космического Агентства (ЕКА), которое включает в себя 17 стран-членов, в проекте участвуют также Национальное Агентство по Аэронавтике и Космической Администрации США (NASA), канадское, российское и японское космические агентства.

Ежедневно я разговариваю с людьми из многих стран, иногда приходится  использовать несколько языков в течении одного дня. Нам приятно видеть, что настолько много стран прилагают столько усилий к воплощению такого амбициозного проекта, и что между отдельными странами возникает здоровая конкуренция.

Любознательность и наука идут далее, чем националные барьеры и исторические отличия. Эти факторы являются сильными, объединяющими силами, которые делают несущественными географические и культурные отличия.

Как могут учителя и школьники получить пользу от «Колумбуса»?

В настоящий момент мы концентрируемся на безопасной доставке «Колумбуса» к МКС и первое время будет посвящено подготовке и проведению экспериментов. Но в будущем мы будем транслировать уроки из или с использованием «Колумбуса», таким же образом, как это было сделано с МКС [смотри секцию Ресурсы]. «Колумбус» открывает бесчисленные новые возможности, некоторые из которых, я уверен, мы даже не можем вообразить.

Ко времени выхода журнала в печать модуль «Колумбус» присоединился к МКС

Image courtesy of ESA

«Атлантис» безопасно вернулся на Землю с экипажем из семи человек 20-го февраля, после 13 дней в космосе, включая девять дней проведенные в присоединенном к МКС состоянии, чтобы вывести первый европейский обитаемый аванпост на орбиту. Два космонавта из ЕКС, Ханс Шлегель из Германии и Леопольд Эйхартс из Франции, полетели к МКС; Шлегель вернулся на Землю, а Эйхартс стал частью экипажа МКС и вернется на Землю в конце марта после проведения серии экспериментов в лаборатории и в на другом оборудовании, уже размещенном на станции.

ESA will continue to contribute to ISS operations by launching unmanned Automated Transfer Vehicles (ATVs), designed to deliver scientific experiments, crew support equipment (such as food and clothing), fluids and propellant. The first ATV, Jules Verne, will be launched by an Ariane 5 rocket on 8 March.w2
As Columbus comes to life, so too does the network of nine User Support and Operations Centres (USOCs) throughout Europe, which facilitate the interface between researchers and the science payloads on board, and allow investigators to control their experiments and receive real-time data on their results. As more science payloads are delivered to Columbus by upcoming logistics missions, the USOC network will become more active

МКС будет способствовать работе МКС путем запуска Автоматических Грузовых Кораблей (АГК), которые предназначены для доставки научных инструментов, вспомогательного оборудования (например еда и одежда), жидкостей и топлива. Первый АГК Жюль Верн будет запущен с помощью ракеты Ариана 5 8-го марта.w2

В то время как «Колумбус» начинает функционировать в то же время начинает свою работу сеть из девяти Центров Поддержки Пользователей и Операций (ЦППО) по всей Европе, которые способствуют взаимодействию между исследователями и научным грузом и позволяют исследователям контролировать свои эксперименты и получать данные результатов в реальном времени. Когда дополнительные научные грузы будут доставлены на «Колумбус» со следующими миссиями снабжения ЦППО станут более активными.

Дизайн «Колумбуса» позволяет около 500 экспериментов в год на протяжении десяти лет, в областях клеточной биологии и биологии растений, астробиологии, физиологии человека, науках о жидкостях и материалах, фундаментальной физике, астрономии, дистанционной сенсорики. Для Европейского научного сообщества и исследований в промышленности, новая эра только что началась.

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1 – Статья о Международной Космической Станции появится в одном из будущих выпусков Science in School. Продолжайте посещать www.scienceinschool.org
  • w2 — Для дополнительной информации о автоматических грузовых кораблях, смотрите следующую статью в этом выпуске Науки в Школе:Williams A (2008) The Automated Transfer Vehicle – supporting Europe in space. Science in School 8: 14-20. www.scienceinschool.org/2008/issue8/atv

Resources

  • ЕКС выпустила много образовательных материалов посвященных Международной Космической Станции (МКС):
  • Печатный образовательный набор о МКС для начальных и средних классов доступен во всех 12 языках ЕКС. Наборы основаны на увлекательных занятиях связанных с постройкой, работой и жизнью на борту МКС, и предоставляют информацию и упражнения для работы в классе. Эти материалы доступны для всех учителей в странах-членах ЕКС и могут быть бесплатно заказаны он-лайн: www.esa.int/spaceflight/education
  • Интерактивная версия образовательного набора о МКС доступна по следующей ссылке: www.esa.int/spaceflight/education
  • Серия DVD о МКС посвящена темам, связанным с Европейской школьной программой. Диск о автоматических грузовых кораблях выйдет летом 2008 года. Учителя могут заказать DVD бесплатно по следующей ссылке: www.esa.int/spaceflight/education
  • ЕКС также разрабатывает серию онлайн-уроков для учеников начальной и средней школы и их учителей. Смотрите: www.esa.int/SPECIALS/Lessons_online
  • Дополнительные детали и образовательные материалы можно найти на:
  • Образовательный вебсайт Европейского Космического Агентства: www.esa.int/esaED/
  • и Образовательный вебсайт Человеческих Космических Полетов: www.esa.int/esaHS/education.html

Institution

ESA

Review

Эта статья может положить начало прекрасным дискуссиям о гравитации, микрогравитации или ситуации свободного падения, о том, как гравитация на Земле воздействует на химическое и физическое поведение веществ и тел в земных экспериментах и о том, как мы можем воспроизвести среду близкую к невесомости на орбите Земли. Так называемый принцип эквивалентности Эйнштейна сразу приходит на ум, заставляя задаваться вопросом, может ли свобдное падение быть эквивалентным отсутствию гравитационного притяжения. Поведение человеческого тела в космосе и после вхождения в земную среду может вовлекать биологию и химию, в невероятной междисциплинарной космической вечеринке.


Марко Николини, Италия




License

CC-BY-NC-ND