На многолюдной пресс-конференции в России в конце прошлого месяца звезды шоу-космонавты Юрий Гидзенко и Сергей Крикалев вместе с астронавтом Уильямом Шепардом сидели за стеклянным ограждением. Трио, находившееся в то время на карантине в рамках подготовки к полету 2 ноября на Международную космическую станцию (МКС), стало первым экипажем, обитающим в похожей на Tinkertoy конструкции, которая все еще собиралась на орбите вокруг Земли.
На брифинге присутствовал материаловед Грегор Э. Морфилл из Института внеземной физики им. Макса Планка в Гархинге, Германия. После этого российский чиновник пригласил его и его коллег в застекленную зону.
Вскоре они пили шампанское с экипажем и произносили тосты за будущий успех миссии и эксперимента Морфилла, который должен стать первым физическим исследованием на борту аванпоста стоимостью 100 миллиардов долларов.
Главные лаборатории космической станции еще не запущены, но исследователи исследуют уже доступные закоулки. Например, в шлюзе между двумя российскими модулями МКС вскоре экипаж приступит к изучению необычного типа плазмы - высокоионизированного газа, разработанного командой Морфилла.
Плазма обычно является самой неупорядоченной формой материи в природе. Команда Морфилла, однако, добавила в плазму микросферы формальдегида меланина, которые весят в 1 триллион раз больше, чем отдельные электроны и ионы плазмы. Частицы плазмы налипают на микросферы, которые приобретают электрический заряд. Электрически взаимодействуя, микросферы затем принимают упорядоченное кристаллоподобное образование.
Микросферы резко замедляют реакцию системы на внешние раздражители, такие как электрические поля. Это позволяет физикам отслеживать поведение каждой микросферы, что сродни наблюдению за отдельными ионами.
В наземных экспериментах слои микросфер тонут, если исследователи не применяют сильное электрическое поле для уравновешивания гравитации. Но это электрическое поле может исказить результаты, отмечает Морфилл. Исследователи обратились к космической станции для проведения длительных испытаний в условиях низкой гравитации.
Добавление микросфер для упорядочивания других типов неструктурированных материалов может привести к «новой технологии изготовления дизайнерских материалов», - говорит Морфилл.
Эксперименты Морфилла с плазмой должны начаться в начале следующего года, но биотехнологические исследования уже ведутся. Они исследуют более традиционные типы кристаллов белков и кристаллов ДНК, выращенных в пересыщенных растворах. При низкой гравитации диффузия в жидкости происходит медленно, и кристаллы могут расти по более четкой схеме, говорит Крейг Кундрот из Центра полетов Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама.
Более упорядоченный кристалл позволил бы рентгеновским кристаллографам исследовать структуру соединения с беспрецедентной точностью. По его словам, такой анализ мог бы улучшить разработку лекарств, предназначенных для связывания или воздействия на эти биологические молекулы.
С запланированным на февраль запуском научного модуля американского производства и прибытием лаборатории материаловедения в 2002 году на космической станции начнутся более масштабные и энергоемкие эксперименты. Например, Франк Софран из Marshall и его коллеги планируют изучить различные способы изготовления кристаллов германия-кремния. По его словам, этот сплав, если его удастся вырастить с небольшим количеством дефектов, можно будет использовать для создания более эффективных солнечных элементов и лучшей оптики для фокусировки рентгеновских лучей.