Звук поможет выращивать в космосе идеальные кристаллы

На днях на Международной космической станции начались опыты по выращиванию идеальных кристаллов в отсутствие гравитации. Особенность именно этой группы экспериментов в том, что выращиваемый объект будет поддерживаться "на весу" звуком, а значит, останется ультрачистым.

Рабочая камера устройства SpaceDRUMS поддерживает кристаллы "в воздухе" при помощи 20 звуковых "пальцев". Ожидается, что таким образом можно будет вырастить объекты довольно большого размера (фото NASA).

SpaceDRUMS (Space Dynamically Responding Ultrasonic Matrix System) — разработка канадской фирмы Guign? International. Компания была основана Жаком Ивом Гине (Jacques Yves Guign?) в 1989 году. Жак работает с NASA уже около 17 лет и давно проталкивал идёю создания "акустического левитирующего устройства".

Поначалу предполагалось, что SpaceDRUMS отправится к МКС в 2003 году. Но из-за гибели шаттла Columbia программу пришлось свернуть на несколько лет.

В результате первые модули SpaceDRUMS были отправлены и установлены на МКС только в ноябре-декабре 2008 года. Последние же недостающие части оборудования прибыли с шаттлом Discovery буквально на днях, и система была наконец-то собрана полностью. Теперь SpaceDRUMS готова к началу работы.

Отметим также, что с японским космическим грузовиком HTV, дебютный старт которого запланирован на 11 сентября этого года, на МКС прибудут дополнительные образцы для проведения экспериментов.

Додекаэдрическая камера SpaceDRUMS заполнена аргоном, внутри расположены несколько источников звуковых волн. Аргон – инертный газ, а потому он не взаимодействует с веществами внутри камеры, при этом являясь проводящей средой для звука.

Сама реакционная камера (справа внизу) гораздо меньше, чем контрольная аппаратура, которая управляет процессами внутри неё (фото NASA).

"Лучи звуковой энергии, как невидимые нежные пальцы, будут поддерживать плавающий образец в центре контейнера, чтобы он не касался стенок сосуда. В отсутствие гравитации и прикосновений к каким-либо манипуляторам или стенкам можно получить очень чистые структуры", — объясняет Гине.

Основная задача новой космической лаборатории – выращивание больших кристаллов веществ. Такие материалы наверняка будут востребованы на Земле, и уже сейчас ясно, что стоить полученные объекты будут сотни тысяч долларов (в зависимости от используемого вещества).

Пока планируется вырастить пористый образец стеклокерамики. Всё начнётся с гранул спрессованного серого порошка. После нагрева они станут керамическим материалом (что уже показано на Земле). Учёные надеются, что в условиях космоса молекулы вещества перестроятся таким образом, что образуются поры.

Специалист NASA Джули Робинсон (Julie Robinson) отмечает, что в SpaceDRUMS можно работать практически с любым веществом и выращивать объекты диаметром с мяч для бейсбола или гольфа. Между тем предыдущие образцы, полученные в условиях микрогравитации, не превышали в длину нескольких миллиметров. Гине считает, что в будущем наибольшим спросом будут пользоваться выращенные таким образом полупроводники.

Пока же аппаратура будет доступна для работы студентов-физиков, которые выполняют дипломные работы в университете Бата (University of Bath), Гине и сам является выпускником этого вуза. Эксперименты можно будет контролировать с Земли. "Не многие университеты могут позволить своим ученикам проводить опыты в космосе", — радостно заключает профессор Ник Пейс (Nick Pace), который принимал участие в создании SpaceDRUMS.