Лаборатории уходят… в космос

Освоение космоса – одна из тех тем, к которой до сих пор многие из нас относятся с пиететом. Тем не менее, на чисто обывательском уровне постоянно возникают вопросы: а чем, собственно, занимаются космонавты на орбите, для чего создаются космические станции, зачем на всё это тратится столько денег? На основе информации, полученной когда-то из популярных книжек, журналов и фильмов, мы успели сделать вывод о том, будто главная цель космических программ – изучить возможности человека подолгу находиться в непривычном для себя состоянии. Космическая станция, по большому счету, - это своего рода «испытательная камера», где человеческий организм подвергается длительному воздействию невесомости. Работа космонавтов на орбите, объясняли нам, является неким подготовительным этапом к продолжительным межпланетным перелетам.

Так ли оно всё было на самом деле – в данном случае не суть важно. Принципиально то, что именно такая картина складывалась в нашей голове:  сегодня – земная орбита, завтра – полеты на Марс и дальше. А для этого необходимо не только тщательно тестировать космическое оборудование, но параллельно – тестировать человеческий организм. И нам как-то не приходило в голову, что невесомость – это особые, нетривиальные физические условия, если хотите – это особая среда, где можно ставить интересные и перспективные эксперименты в целях дальнейшего познания мира.

Иными словами, космические станции могут выполнять функцию суперсовременных научных лабораторий. И в каком-то смысле исследования подобного рода есть принципиально новый шаг в развитии самой науки.

Совсем недавно в Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН прошла 12-я международная конференция "Two-Phase Systems for Space and Ground Applications", которая частично осветила вопрос: «А чем занимаются космонавты на орбите?». Точнее, конференция высветила само направление перспективных исследований, связанных с космосом и условиями невесомости. Во всяком случае, это касалось чисто теплофизической тематики. Я специально подчеркиваю международный статус данного мероприятия, ибо это имеет принципиальное значение. Дело в том, что указанные исследования сейчас активно проводятся в США, в Европе, в Китае и в Японии. Наша страна, будучи космической державой, также не осталась в стороне.

Невесомость – это особая среда, где можно ставить интересные и перспективные эксперименты Необходимо отметить, что ИТ СО РАН играет здесь заметную роль. Поэтому совсем не удивительно, что 12-я конференция была проведена в его стенах. Как отметил научный руководитель Института академик Сергей Алексеенко, специалисты лаборатории «Интенсификации процессов теплообмена» сотрудничают с иностранцами по данной теме еще с 2000 года, когда они приняли  участие в работе Международного центра по микрогравитации в Брюсселе. По словам зарубежных участников конференции (представлявших космические агентства Японии, Китая и Европы), российские исследователи довольно высоко котируются на международном уровне, включая и специалистов ИТ СО РАН. Выражаясь по-простому, их воспринимают в этих академических кругах как «своих», то есть как равноправных и весьма уважаемых коллег.

Указанная международная конференция, уточнил Сергей Алексеенко, проводится ежегодно, начиная с 2006 года. В нашей стране она проводится второй раз. И тот факт, что в нынешнем году местом её проведения стал Академгородок, говорит о том, что он до сих пор сохраняет репутацию ведущего Научного центра, имеющего прямое отношение к высоким технологиям. Участие в космических программах, согласитесь, само по себе является красноречивым показателем высокого уровня.

Каков главный смысл такой конференции, для чего ее проводят? Этот вопрос попытался прояснить заместитель директора Объединенного института высоких температур РАН Эдуард Сон. Дело в том, что если бы каждая страна создавала для себя и для своих исследований в космосе свою же собственную лабораторию, поддерживала бы ее работоспособность и отвечала за обслуживание, то такие исследования влетели бы в копеечку. Космос – занятие очень затратное. Намного выгоднее (с экономической точки зрения) обсудить перспективные исследования на Земле, а затем поставить эксперимент в космосе. Конференция как раз и выполняет такую коммуникативную функцию. То есть здесь обсуждается именно то, что имеет смысл опробовать в условиях космоса. И в этом случае не столь уж принципиально важно, какой стране конкретно принадлежит созданная космическая лаборатория. Важен сам научный результат. Иными словами, в процессе подобного общения ученых из разных стран формируется своего рода программа предстоящих экспериментов в космосе.

Как сказал Эдуард Сон, у американцев на МКС существует уже несколько лабораторий. Смысл международного сотрудничества сводится здесь к тому, что каждый ученый (или страна) может предложить тот или иной эксперимент, обсудить его с коллегами, после чего этот эксперимент будет осуществлен в космической лаборатории.

Такие работы, отметил Эдуард Сон, проводятся уже в течение двадцати лет. А с этого года, судя по всему, исследовательский процесс пойдет по нарастающей. Причина активизации научных исследований в космосе связана с тем, что с 2024 года МКС прекращает свою деятельность. Поэтому ученые стараются не упустить свой шанс, образно говоря, стараются не опоздать на «уходящий поезд». Эдуард Сон полагает, что до 2024 года на МКС успеют провести столько же экспериментов, сколько их было проведено за последние 20 лет.

Впрочем, с потерей МКС космические исследования не прекратятся, поскольку эстафетную палочку сейчас перехватывает Китай. Китайцы планируют через два года создать новую космическую станцию, предоставив тем самым очередную экспериментальную площадку для своих партнеров из ЕС и РФ. В частности, от наших ученых уже получено несколько заявок на проведения экспериментов, которые буду рассмотрены китайским космическим агентством.

А теперь – по сути самих исследований. Непрофессионалу мало что говорят такие термины, как «двухфазные системы», «движение многофазных сред», «тепловой перенос», особенно, когда всё это сопряжено с темой микрогравитации. Этот язык понятен только специалистам. Но есть и более понятные аспекты. Как сказал Эдуард Сон, оказалось, что на МКС можно создать «самое холодное место во Вселенной». Так, в земных лабораториях была получена максимально низкая температура, равная десять в «минус» девятой степени Кельвина. А в космосе, где нет гравитации, можно получить температуру, равную десять в «минус» десятой степени. Этот эксперимент, считает Эдуард Сон, сродни обнаружению гравитационных волн. Сегодня в нем принимают участие США и Россия. Правда, Америка тратит на это дело гораздо больше средств, чем наша страна.

Также проводятся эксперименты по горению, поскольку в космосе горение проходит совсем не так, как на Земле. Как ни странно, но законы горения можно будет установить именно в космосе, полагает Эдуард Сон. В целом же планируется провести тысячи экспериментов! Поэтому совсем нельзя исключить того, что благодаря космическим исследованиям мы стоим на пороге новых открытий, не снившихся ученым прошлого века.

Олег Носков