ЛОВУШКА НА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТАХ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ МИКРОГРАВИТАЦИИ
© М.М.Васильев, Л.Г.Дьячков, М.И.Мясников, О.Ф.Петров, С.Ф.Савин, В.Е.Фортов, И.В.Чурило
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2017 г.
В период с 2010 по 2017 гг. на РС МКС выполнена серия приоритетных сеансов космического эксперимента «Кулоновский кристалл» с использованием разработанной и изготовленной в ОИВТ РАН научной аппаратуры «КУК». В ходе выполнения эксперимента получена интересная информация о динамике сильнонеидеальных кулоновских систем дисперсных частиц в условиях микрогравитации.
Для изучения динамики дисперсных и жидких сред в статическом неоднородном магнитном поле в ОИВТ РАН и в РКК «Энергия» разрабатывается научная аппаратура нового поколения, позволяющая проводить физические эксперименты на борту РС МКС. Проведение подобных экспериментов в наземных условиях сильно затрудненно, поскольку сила тяжести значительно превосходит величину магнитных сил, действующих на дисперсные и жидкие среды. В наземных условиях макрочастицы быстро оседают на дно экспериментальных ампул. В условиях микрогравитации на борту МКС можно изучать особенности влияния слабых магнитных полей на динамику макрочастиц различных материалов, формы и размеров.
При подготовке нового космического эксперимента будет использован положительный опыт создания в ОИВТ РАН научной аппаратуры «КУК», а также опыт проведения приоритетных научных исследований в части космического эксперимента «Кулоновский кристалл» на РС МКС.
В рабочей зоне магнитного блока аппаратуры «Кумаг», антипробкотронное магнитное поле будет создаваться с помощью двух постоянных магнитов, ориентированных одноименными полюсами навстречу друг другу. Благодаря использованию современных постоянных магнитов, в рабочей зоне планируется получить магнитные поля на один порядок более интенсивные, чем в аппаратуре «КУК». Это позволит проводить исследования с любыми диамагнитными модельными материалами. Важным преимуществом использования постоянных магнитов в аппаратуре нового поколения перед электромагнитами в аппаратуре «КУК» является то, что постоянные магниты не требуют для своей работы электроснабжения от сети РС МКС.
Во вновь разрабатываемой аппаратуре для получения более полной информации о динамике и пространственной структуре пылевых образований будет использоваться диагностика с применением структурированного лазерного излучения.
В процессе выполнения сеансов КЭ будет проводиться видеосъёмка динамики исследуемых модельных материалов, заключённых в прозрачные экспериментальные ампулы. В экспериментальных ампулах будут создаваться постоянные и переменные электрические поля различной конфигурации. Вся научная информация по сеансам КЭ будет передаваться в ЦУП по телевизионному каналу РС МКС, а также записываться на носители информации для последующей доставки на Землю.
В ходе реализации космического эксперимента будет получена новая информация по физике сильнонеидеальной плазмы, физике кулоновских систем, физике электромагнитных ловушек, а также по физическому моделированию поведения веществ в экстремальной области параметров давления и плотности [1, 2].
В практическом плане результаты эксперимента могут найти применение при создании систем манипулирования твёрдыми, жидкими и дисперсными средами различного состава посредством электромагнитных полей в условиях космического полёта.
К проведению разработки научной аппаратуры, её изготовлению, наземной отработке, выполнению сеансов космического эксперимента на РС МКС и анализу результатов эксперимента будут привлечены студенты и аспиранты МФТИ (ТУ), МАИ и ВоенМеха (г. Санкт-Петербург). Результаты, полученные на РС МКС, будут использованы в научно-образовательном процессе при проведении теоретических работ и подготовке лабораторных практикумов.
Литература
1. Фортов В.Е., Храпак А.Г., Якубов И.Т. Физика неидеальной плазмы. М.: Физматлит, 2004.
2. Фортов В.Е., Морфилл Г.Е. (ред.) Комплексная и пылевая плазма из лаборатории в космос. М.: Физматлит, 2012.