Plazmakristályok: az űrkutatástól a földi orvosi alkalmazásokig, és újra vissza az űrbe. A poros plazma az élet molekulájára utal

Az ügy az ún Vladimir Fortov akadémikus „plazmakristálya”.

A vita tárgya:
A „Plazmakristály” projekt (plazma-por kristályok mikrogravitációs körülmények között), alkalmazásának valós és képzeletbeli kilátásai, a „plazmakristályhoz” kapcsolódó körülmények.

Az anyagok a következő témákban találhatók:
"Átverés: Vákuum Klondike of the Sciences Academy",
„Figyelem a MEGABRAZH bizottságra. Megbeszéljük a torziós mezőket, a nanovilágokat, a plazmakristályokat, a szuperhúrokat.
„Idézet Fortov akadémikus plazmakristályáról”).

A plazmakristály projekt rövid népszerű leírása:
„Ha van egy plazmám, szabványos, szabványos, közönséges, például, mint ugyanabban a fénycsőben, és beleöntöm a port, akkor minden porszem egy-két elektronvoltos potenciálra töltődik fel. A porszemek elkezdenek kölcsönhatásba lépni... és laboratóriumi körülmények között pontosan azokat a folyamatokat kapom, amelyek a csillagokban zajlanak" (Vlagyimir Fortov akadémikus. Interjú a Parlamenti Újságnak, 790. szám, 01.08.23. Kategória: 21. szenzációi századi kristályok az űrből)

A plazmakristály projekt ígéreteinek rövid listája
A) Új generációs nukleáris akkumulátor létrehozása
B) Gyémánt gyártás tiszta víz több centiméteres méretű
B) Termelés gyógyszerek magas fokozat tisztítás
D) Nagy hatékonyságú kémiai katalízis végrehajtása
D) A radioaktív kibocsátás megszüntetése nukleáris katasztrófák során
E) Új típusú hajtómű létrehozása csillagközi repülésekhez

A kísérletek leírása:
"TUDOMÁNYOS KUTATÁS AZ OROSZ SZEGMENTBEN
MŰSZAKI KÍSÉRLETEK ÉS KUTATÁSOK
KÍSÉRLET "PLAZMAKRISTÁLY"
Tudományos témavezető: RAS akadémikus V.E. Erődök

Felhasznált tudományos berendezések:
"Plasma Crystal-3" berendezés:
Kísérleti blokk.
- Az előállított plazma kisülési frekvenciája - 13,56 MHz
- Gáznyomás a munkakamrában - 0,03 - 0,1 Hgmm. Művészet.
- Monodiszperz részecskék sűrűsége - 1,5 g/cc
- A porszemcsék mérete - 3,4 és 6,9 mikron
turbószivattyú;
Távtudományi berendezés a folyamat vezérlésére és a kísérlet eredményeinek rögzítésére.

Fogyóeszközök:
Hi-8 videokazetták a plazma-por struktúrák képződési folyamatának rögzítésére;
PCMCIA kártya a kísérleti paraméterek rögzítésére (gáznyomás, RF sugárzási teljesítmény, porszemcsék mérete stb.).

Cél:
1a szakasz. Plazma-por szerkezetek vizsgálata nagyfrekvenciás kapacitív kisülés gázkisüléses plazmájában.
1b szakasz. Plazma-por szerkezetek vizsgálata egyenáramú izzító kisülés plazmájában.
2. szakasz: A kozmikus sugárzás UV-spektrumának a fotoemisszió által feltöltött makrorészecskék együttes viselkedésére gyakorolt ​​hatásának vizsgálata.
3. szakasz. Plazma-por szerkezetek vizsgálata nyílt térben a Nap UV-sugárzása, a plazmaáramlások és az ionizáló sugárzás hatására.

Feladatok:
Fizikai jelenségek tanulmányozása plazma-por kristályokban különböző szintű inert gáznyomás és RF generátor teljesítmény mellett mikrogravitációs körülmények között
Várható eredmények:
A plazmában töltött szilárd por mikrorészecskék rendezett struktúráinak kialakítására és szabályozására szolgáló technológia fejlesztése"
(az RSC Energia hivatalos üzenete szerint)

INFORMÁCIÓK A VITÁS RÉSZTVEVŐK SZÁMÁRA

Vitaszabályok
1. Az üzenetek kizárólag a tárgyalt témában és érdemi érvekkel kerülnek közzétételre.
2. Ha az érvek hivatkozással szerepelnek az anyagban, akkor a szöveg egy része hivatkozással vagy egy absztrakt kerül megadásra, világos magyarázattal együtt, hogy ez a szöveg hogyan kapcsolódik a tárgyalt témához.
3. A kérdéseket csak a bemutatott érvek érdeme alapján teszik fel.
4. A moderátorok nem engednek meg semmilyen eltérést a szabályoktól. Minden olyan üzenet, amely nem felel meg a szabályoknak, törlődik a témából, és egy külön mappába kerül.

A Megarazor Bizottság titkársága

A 2001-2014 közötti időszakban végzett tanulmányok ismertetése. a Nemzetközi Űrállomáson plazmakristályokat tanulmányozó orosz és német tudósok és kozmonauták részvételével. A kísérletek során számos olyan új hatást és jelenséget fedeztek fel, amelyeket a Föld gravitációs körülményei között nem figyeltek meg, és bővítették az anyag szerkezetének és dinamikájának megértését.
A poros plazmafizika szakembereinek, valamint mindazoknak, akiket érdekelnek a modern űrkísérlet, szervezés és gyakorlat felállításának kérdései űrkutatás.

KIINDULÓPONT.
Az űrben végzett tudományos kutatás összetett vállalkozás. A koncepciótól a teljes megvalósításig egy projekt több mint húsz évig tart. Ez azt jelenti, hogy a kutatóknak elég fiatalnak kell lenniük, vagy esetleg át kell adniuk tudásukat és készségeiket, és át kell ruházniuk kísérleti feladataikat fiatal kollégákra.

Az űrkutatás különböző lehet - lehetnek űrkutatások (például a Föld távérzékelése vagy csillagászat), magával a világűrrel kapcsolatos kutatások (például a földközeli űr, az űridőjárás, a bolygóközi közeg tanulmányozása) , valamint az egyes bolygók, a Hold, aszteroidák és üstökösök) és további kutatások segítségével sajátos jellemzők tér (mondjuk a súlytalanság, pontosabban a mikrogravitáció és a hatalmas távolságok). Néhány vizsgálatot kényelmesebb elvégezni pilóta nélküli járműveken űrhajó gépek és robotika segítségével, míg mások ember által végzett kísérleteket igényelnek - hasonlóan a földi tudományos laboratóriumokban végzettekhez.

TARTALOM
A szerzőktől
1. Kiindulópont
2. "Plazmakristály"
3. Szükségünk van egy űrkísérletre
4. Az orosz-német együttműködés kikristályosítása
5. Németország: kísérlet a parabola repülésben
6. Németország: rakétakísérlet
7. Oroszország: az első plazmakristályos kísérlet az űrben
8. Hogyan született meg a nemzetközi űrállomás
9. Orosz-német terv
10. Búcsú „Mir”-től
11. Kísérleti elrendezés létrehozása
12. Bajkonuri kozmodrom
13. „PK-3” kísérlet
14. Űrhajósképző Központ
15. Koroljov - űrváros
16. „PK-3+” kísérlet
17. „Plazmakristály” az űrhajósok csillagképében
18. Találkozásaink a Földön
19. Kutatási eredmények
20. A jövő itt van
21. Végszó
Bibliográfia.

Ingyenesen letölthető e-könyv a címen kényelmes formátum, nézd és olvasd:
A Plasma Crystal, Space Experiments, Fortov V.E., Baturin Yu.M., Morfill G.O., Petrov O.F., 2015 - fileskachat.com könyv letöltése gyorsan és ingyenesen.

  • Gravitáció, A kristálygömböktől a féreglyukakig, Petrov A.N., 2013
  • Alapvető jegyzetek a Lézertechnológiák, Bevezetés a lézertechnológiákba, Veiko V.P., Petrov A.A., 2009 tantárgyhoz


Novemberben bejelentették, hogy az ISS-en leállítják a Plasma Crystal kísérletet. A kísérlethez speciális felszerelést helyeztek el az Albert Einstein teherhajóban, és fölé égették vele Csendes-óceán. Így lett vége Hosszú történet, talán a leghíresebb űrkísérlet. Szeretnék beszélni róla, és beszélni egy kicsit az ISS tudományáról általában.

Hol vannak a felfedezések?
Először is egy kissé demotiváló bevezetést kell készítenie. Modern tudomány- nem számítógépes játék, ahol elvileg nincs haszontalan kutatás, és minden felfedezés érezhető bónuszt ad. És sajnos, elmúltak azok az idők, amikor egy olyan magányos zseni, mint Edison, egyedül tudott feltalálni sok életet megváltoztató eszközt. Ma a tudomány egy módszeres mozgás, vakon minden elérhető úton, amelyet nagy szervezetek hajtanak végre, évekig tart és akár nulla eredményre is vezethet. Ezért őszintén szólva nagyon unalmasnak tűnik az ISS-sel kapcsolatos kutatásokkal kapcsolatos, rendszeresen közzétett információk, anélkül, hogy a populáris tudományba adaptálnák őket. Ugyanakkor e kísérletek némelyike ​​igazán érdekes, és ha nem ígérnek azonnali mesés eredményeket, akkor reményt adnak a világ működésének jobb megértésére, és arra, hogy merre kell tennünk az új alapvető és alkalmazott felfedezésekért. .
Kísérlet ötlet
Ismeretes, hogy az anyag négy fázisállapotban létezhet - szilárd, folyékony, gáz- és plazmaállapotban. A plazma az Univerzum tömegének 99,9%-a, a csillagoktól a csillagközi gázokig. A Földön a plazma a villám, az északi fény és például a gázkisüléses lámpák. A porszemcséket tartalmazó plazma is nagyon gyakori – ezek bolygógyűrűk, üstökösfarok, csillagközi felhők. A kísérlet ötlete pedig az volt, hogy mesterségesen hozzanak létre egy plazmát por mikrorészecskékkel, és megfigyeljék annak viselkedését a föld gravitációja és mikrogravitációja mellett.

A kísérlet első változatában (a képen) egy poros plazmát tartalmazó ampullát világítottak meg a Nap sugarai, a plazmában lévő port lézerrel világították meg, a megvilágított területet pedig kamerával rögzítették. Ezt követően bonyolultabb kísérleti elrendezéseket alkalmaztak. Az „Albert Einsteinnel” együtt leégett „fekete hordó” már harmadik generációs installáció volt.

eredmények
A mikrogravitációs körülmények között végzett kísérletek beváltották a tudósok reményeit - a poros plazma kristályos szerkezetűvé vált, vagy folyadékok tulajdonságait mutatta. Az ideális gáztól eltérően, amelyben a molekulák kaotikusan mozognak (lásd hőmozgás), a poros plazma gázként a szilárd és folyékony testek tulajdonságait mutatja - olvadási és párolgási folyamatok lehetségesek.
Ugyanakkor váratlan felfedezések is történtek. Például egy üreg jelenhet meg a kristályban. Hogy miért, az máig ismeretlen.


De a legváratlanabb felfedezés az volt, hogy a poros plazma bizonyos körülmények között a DNS-hez hasonló spirális struktúrákat hozott létre! Talán még a földi élet eredete is valamilyen módon összefügg a porplazmával.

Kilátások
A Plasma Crystal kísérlet sokéves kutatásának eredményei azt mutatják, hogy az alapvető lehetőség:

  • Egyedi tulajdonságokkal rendelkező nanoanyagok képződése poros plazmában.

  • Anyagok lerakása poros plazmából egy hordozóra és új típusú bevonatok előállítása - többrétegű, porózus, kompozit.

  • Levegőtisztítás ipari és sugárkibocsátástól, valamint mikroáramkörök plazmamaratása során.

  • Nem élő tárgyak plazmás sterilizálása és nyílt sebekélőlényeken.


  • Sajnos mindez a szépség legkorábban tíz év múlva válik elérhetővé. Mert a munka eredménye alapján kísérleti alkalmazott installációkat, prototípusokat kell építeni, teszteket ill. klinikai kutatások, tömegtermelést szervezni.

Novemberben bejelentették, hogy az ISS-en leállítják a Plasma Crystal kísérletet. A kísérlethez speciális felszerelést helyeztek el az Albert Einstein teherhajón, és vele együtt elégették a Csendes-óceán felett. Ezzel véget ért a talán leghíresebb űrkísérlet hosszú története. Szeretnék beszélni róla, és beszélni egy kicsit az ISS tudományáról általában.

Hol vannak a felfedezések?
Először is egy kissé demotiváló bevezetést kell készítenie. A modern tudomány nem egy számítógépes játék, ahol elvileg nincs haszontalan kutatás, és minden felfedezés érezhető bónuszt ad. És sajnos, elmúltak azok az idők, amikor egy olyan magányos zseni, mint Edison, képes volt egyedül feltalálni sok életet megváltoztató eszközt. Ma a tudomány egy módszeres mozgás, vakon minden elérhető úton, amelyet nagy szervezetek hajtanak végre, évekig tart és akár nulla eredményre is vezethet. Ezért őszintén szólva nagyon unalmasnak tűnik az ISS-sel kapcsolatos kutatásokkal kapcsolatos, rendszeresen közzétett információk, anélkül, hogy a populáris tudományba adaptálnák őket. Ugyanakkor e kísérletek némelyike ​​igazán érdekes, és ha nem ígérnek azonnali mesés eredményeket, akkor reményt adnak a világ működésének jobb megértésére, és arra, hogy merre kell tennünk az új alapvető és alkalmazott felfedezésekért. .
Kísérlet ötlet
Ismeretes, hogy az anyag négy fázisállapotban létezhet - szilárd, folyékony, gáz- és plazmaállapotban. A plazma az Univerzum tömegének 99,9%-a, a csillagoktól a csillagközi gázokig. A Földön a plazma a villám, az északi fény és például a gázkisüléses lámpák. A porszemcséket tartalmazó plazma is nagyon gyakori – ezek bolygógyűrűk, üstökösfarok, csillagközi felhők. A kísérlet ötlete pedig az volt, hogy mesterségesen hozzanak létre egy plazmát por mikrorészecskékkel, és megfigyeljék annak viselkedését a föld gravitációja és mikrogravitációja mellett.

A kísérlet első változatában (a képen) egy poros plazmát tartalmazó ampullát világítottak meg a Nap sugarai, a plazmában lévő port lézerrel világították meg, a megvilágított területet pedig kamerával rögzítették. Ezt követően bonyolultabb kísérleti elrendezéseket alkalmaztak. Az „Albert Einsteinnel” együtt leégett „fekete hordó” már harmadik generációs installáció volt.

eredmények
A mikrogravitációs körülmények között végzett kísérletek beváltották a tudósok reményeit - a poros plazma kristályos szerkezetűvé vált, vagy folyadékok tulajdonságait mutatta. Az ideális gáztól eltérően, amelyben a molekulák kaotikusan mozognak (lásd hőmozgás), a poros plazma gázként a szilárd és folyékony testek tulajdonságait mutatja - olvadási és párolgási folyamatok lehetségesek.
Ugyanakkor váratlan felfedezések is történtek. Például egy üreg jelenhet meg a kristályban. Hogy miért, az máig ismeretlen.


De a legváratlanabb felfedezés az volt, hogy a poros plazma bizonyos körülmények között a DNS-hez hasonló spirális struktúrákat hozott létre! Talán még a földi élet eredete is valamilyen módon összefügg a porplazmával.

Kilátások
A „Plazmakristály” kísérlet sokéves kutatásának eredményei megmutatják az alapvető lehetőséget:
  • Egyedi tulajdonságokkal rendelkező nanoanyagok képződése poros plazmában.
  • Anyagok lerakása poros plazmából egy hordozóra és új típusú bevonatok előállítása - többrétegű, porózus, kompozit.
  • Levegőtisztítás ipari és sugárkibocsátástól, valamint mikroáramkörök plazmamaratása során.
  • Élettelen tárgyak és élőlényeken lévő nyílt sebek plazmás sterilizálása.
Sajnos mindez a szépség legkorábban tíz év múlva válik elérhetővé. Mert a munka eredménye alapján szükséges kísérleti alkalmazott installációk, prototípusok építése, tesztek vagy klinikai vizsgálatok lefolytatása, tömeggyártás megszervezése.

Új berendezésekkel folytatódott a legendás Plasma Crystal kísérlet az ISS-en. Egy egyedülálló eszköz, amelyet nemrégiben szállítottak az űrállomás fedélzetére, egy további gázáramlás-szabályozó eszköz. Az új berendezés pontosabb eredményeket tesz majd lehetővé a plazmakísérlet során, és javítja magának a kísérletnek a tisztaságát. Az adatok arról, hogy mi a poros plazma, lehetővé teszik új kompakt energiaelemek és lézerek létrehozását, fejlesztését új technológia gyémánt termesztése, valamint egy új terület - a plazmagyógyászat - kifejlesztésének alapja .

Bármely anyag négy fázisállapotban létezhet - szilárd, folyékony, gáznemű és plazma. A plazma az Univerzum látható tömegének több mint 99%-át teszi ki, a csillagoktól a csillagközi gázokig. A porszemcséket tartalmazó plazma nagyon gyakori az űrben - ezek bolygógyűrűk, üstökösfarok, csillagközi felhők.

Több mint két évtizede folyik a plazma vizsgálata több mikron méretű mikrorészecskékkel (porszemcsékkel), és viselkedésének megfigyelése mikrogravitációs körülmények között, amelyben a mikrorészecskék tömegének szinte teljes kiegyenlítése következik be. Még 1998 januárjában, az orosz Mir orbitális komplexumban Anatolij Szolovjov és Pavel Vinogradov űrhajósok végezték el az első kísérletet a Plasma Crystal - 1 (PK-1) berendezéssel, hogy tanulmányozzák a plazma-por szerkezetek fizikáját, beleértve a plazmakristályokat és a folyadékokat. Ugyanezen év augusztusában a Mir kutatásokat kezdett PK-2 berendezéssel, amely egy gázkisülési csőből és egy, a kísérletet rögzítő eszközből állt. 2001 márciusában Szergej Krikalev és Jurij Gidzenko az orosz és német szakemberek által közösen létrehozott PK-3 telepítést használva végezték el a kísérlet első szakaszát az ISS-en. Az első kísérletek a „Plasma Crystal - 4” új kísérleti installációval, amelyet szintén az Egyesült Intézet tudósai készítettek közösen magas hőmérsékletek(JIHT) A RAS és a Német Űrügynökség (DLR) 2015 júniusában indult. A kutatási folyamat során azonosították a telepítés javításának szükségességét. Ez év júliusában további berendezéseket szállítottak az ISS-hez a Plasma Crystal-4 kísérlet minőségének javítására.

A tudósok célja plazma-por kristályok és egyéb rendezett struktúrák beszerzése és tanulmányozása a plazmában. Ez különösen lehetővé teszi a protocsillagokban, protoplanetáris gyűrűkben és más égitestekben előforduló folyamatok törvényszerűségének tanulmányozását. A kísérletek során meghatározott méretű (több mikrométer átmérőjű) mikroszkopikus részecskéket gázkisülési csőben vezetnek be egy neon- vagy argonplazmába. Amikor a mikrorészecskék belépnek a plazmába, elektronokat és pozitív ionokat gyűjtenek össze, aminek következtében a nagyobb elektronmobilitás miatt negatív töltésre tesznek szert. A mikrorészecskék taszítják egymást, és különféle háromdimenziós struktúrákat alkotnak. Ilyen vizsgálatokat a Földön nem lehet végezni, mivel a porszemcsék a gravitációnak vannak kitéve, és akár kétdimenziós, akár erősen deformált (összenyomott) háromdimenziós szerkezeteket alkothatnak.

Annak ellenére, hogy a porplazmakutatás 20 éves története során rengeteg új érdekes adatot szolgáltattak, még nem sikerült teljes körű matematikai modellönszerveződő részecskék viselkedése. Az Orosz Tudományos Akadémia Magas Hőmérsékletekkel foglalkozó Közös Intézetének és a DLR-nek a tudósai által kifejlesztett új berendezések tisztább kísérleteket tesznek lehetővé azáltal, hogy a plazmát alkotó gázáramot tízszeresére csökkentik. Most lehetőség nyílik a gáznyomások tartományának bővítésére és új ismeretek megszerzésére a poros plazmában zajló folyamatokról.

Amikor a mikrorészecskék a plazmában vannak, számos erőhatásnak vannak kitéve. Az egyik fő erő elektromos, amely a kisülési mezőben lévő részecskékre hat. A második az ionelvonó ereje. A harmadik erő a gázzal való súrlódás: ha egy test a légkörbe kerül, éppen emiatt veszít sebességéből – mondta az Izvesztyiának Andrej Lipajev, az Orosz Tudományos Akadémia Magas Hőmérsékletekkel foglalkozó Közös Intézetének tudományos főmunkatársa. - Ennek megfelelően, amikor áramlási módot szervezünk, akkor egyfajta szél támad, amely elviszi a részecskéket. Az eredetileg az áramlás elzárására használt berendezés az űrkísérlet nehéz körülményei között működés közben jelentős gázszivárgást kezdett produkálni, és a részecskéket az áramlás egyszerűen magával vitte.

A probléma megoldására a JIHT RAS és a DLR szakemberei egy további eszközt fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi a gázáramlás teljes szabályozását egy külső nyomásszabályozó és két további szelep segítségével. Ily módon a részecskék stabil helyzete érhető el. Ennek eredményeként a tudósoknak lehetőségük nyílt a kísérleti körülmények teljes ellenőrzésére.

Elmondhatjuk, hogy eddig egyszerűen nem tudtuk elérni szükséges ellenőrzést a gázáram felett, és ezért minőségi eredményt kap. Korábban egyszerűen lehetetlen volt 3 mikronnál kisebb részecskékkel dolgozni. Eközben a körülbelül 1 mikron nagyságú részecskék érdekesek az olyan folyamatok tanulmányozása szempontjából, mint például a szerkezetek kialakulása – jegyezte meg Andrej Lipajev.

Az ISS-re már új berendezéseket telepítettek, és a kép a fedélzetről a Mission Control Centerbe kerül. Az Orosz Tudományos Akadémia Magas Hőmérsékletekkel foglalkozó Közös Intézetének munkatársai telemetriát és videót kapnak a kísérletről, valamint hangkommunikációs csatornák is működnek az ISS táblával – hallható, hogyan zajlanak a tárgyalások. A közelmúltban fejeződött be egy új, többnapos kísérlet, amelyben további berendezéseket használtak a plazmában lévő porrészecskék tanulmányozására, és beváltotta a hozzá fűzött reményeket. Most a tudósok részletes elemzést végeznek az eredményekről.

Mint Oleg Petrov, az Orosz Tudományos Akadémia Magas Hőmérsékletekkel foglalkozó Közös Intézetének igazgatója az Izvesztyiának elmondta, a kísérlet során nyert adatok segítenek megérteni az önszerveződési folyamatok lényegét.

Az általunk vizsgált rendszer egy nyílt disszipatív rendszer: állandó az energia beáramlás és a kiáramlás. Az ilyen rendszerek minden élő szervezetre jellemzőek. Mi történik ezzel a rendszerrel, milyen önszerveződési jelenségek vannak benne? Mindezt fel lehet és kell is feltárni” – jegyezte meg Oleg Petrov.

A poros plazmának számító adatok nagy gyakorlati hasznot jelenthetnek: különösen új kompakt energiaelemek és lézerek létrehozását teszik majd lehetővé, valamint technológiát fejlesztenek ki gyémántok mikrogravitációs körülmények között történő termesztésére. Emellett az ISS fedélzetéről érkező adatok fontosak az új plazmagyógyászat fejlesztése szempontjából is, amelynek lényege, hogy alacsony hőmérsékletű plazma képes elindítani, stimulálni és irányítani az élő rendszerek komplex biokémiai folyamatait.

A PK-4 kísérletet a Roszkozmosz és az Európai Űrügynökség támogatásával hajtják végre.