В ноябре было объявлено о прекращении на МКС эксперимента "Плазменный кристалл". Специальное оборудование для эксперимента было помещено в грузовой корабль "Альберт Эйнштейн" и сгорело вместе с ним над Тихим океаном. Так закончилась длинная история, наверное, самого известного космического эксперимента. Я хочу рассказать о нём и чуть-чуть рассказать о науке на МКС в целом.
А где открытия?
Прежде всего, необходимо сделать несколько демотивирующее вступление. Современная наука - это не компьютерная игра, где, в принципе, нет бесполезных исследований, и каждое открытие дает заметный бонус. И, увы, прошли времена, когда гений-одиночка типа Эдисона мог один наизобретать много кардинально меняющих жизнь устройств. Сейчас наука - это методичное движение вслепую по всем доступным путям, которое осуществляется большими организациями, длится годами и может привести к нулевым результатам. Поэтому информация об исследованиях на МКС, которая публикуется регулярно , без адаптации в научно-популярный вид выглядит, если честно, весьма скучно. В то же время, некоторые из этих экспериментов являются действительно интересными, и, если и не обещают нам мгновенных сказочных результатов, то дают надежду на улучшение понимания того, как устроен мир, и куда нам двигаться за новыми фундаментальными и прикладными открытиями.Идея эксперимента
Известно, что вещество может пребывать в четырёх фазовых состояниях - твердом, жидком, газообразном и плазменном. Плазма - это 99,9% массы Вселенной, начиная от звезд и заканчивая межзвездным газом. На Земле плазма - это молнии, северное сияние и, например, газоразрядные лампы. Плазма, содержащая частицы пыли также весьма распространена - это планетарные кольца, кометные хвосты, межзвездные облака. И идея эксперимента состояла в искусственном создании плазмы с микрочастицами пыли и наблюдением за её поведением в условиях земной тяжести и микрогравитации.
В первом варианте эксперимента (на картинке) ампула с пылевой плазмой подсвечивалась лучами Солнца, пыль в плазме подсвечивал лазер, и подсвеченный участок снимался на камеру. В дальнейшем применялись более сложные экспериментальные установки. "Черная бочка", сгоревшая вместе с "Альбертом Эйнштейном" была установкой уже третьего поколения.
Результаты
Эксперименты в условиях микрогравитации оправдали надежды ученых - пылевая плазма по своей структуре становилась кристаллической или проявляла свойства жидкостей. В отличие от идеального газа, в котором молекулы движутся хаотично (см. тепловое движение), пылевая плазма, будучи газом, проявляет свойства твердых и жидких тел - возможны процессы плавления и испарения.В то же время, были и неожиданные открытия. Например, в кристалле могла возникнуть полость. Почему - пока неизвестно.
Но самым неожиданным открытием явилось то, что пылевая плазма при некоторых условиях формировала спиральные структуры, похожие на ДНК! Возможно, даже происхождение жизни на Земле каким-то образом связано с пылевой плазмой.
Перспективы
Результаты многолетних исследований по эксперименту "Плазменный кристалл" показывают принципиальную возможность:- Формирования в пылевой плазме наноматериалов с уникальными свойствами.
- Осаждения материалов из пылевой плазмы на подложку и получения новых типов покрытий - многослойных, пористых, композитных.
- Очистки воздуха от промышленных и радиационных выбросов и при плазменном травлении микросхем.
- Плазменной стерилизация неживых предметов и открытых ран на живых существах.
К сожалению, вся эта красота станет доступной не раньше, чем лет через десять. Потому что по результатам работы нужно построить экспериментальные прикладные установки, опытные образцы, провести испытания или клинические исследования, организовать серийное производство.
Учёные готовятся встретить жизнь в недрах Солнца. Учёные собираются найти генетический код в полярных сияниях. Учёные ищут разум в газопылевых дисках. Учёные вот-вот найдут гены у люминесцентной лампочки. Что это? Скажете, заголовки «жёлтых» газет? Ничего подобного! В самом деле, этими необычными утверждениями могут скоро запестреть научные журналы. Конечно, если подтвердится одно недавнее открытие.
Обычная плазма - это ионизированный газ, который является квазинейтральным. Иначе говоря, плазма представляет собой «набор» из ионов и электронов. Их электрический заряд в сумме нейтрален, поэтому плазма не заряжена. Она имеет необычные свойства, взаимодействует с внешними магнитными полями и является проводящей средой.
Плазму называет четвёртым состоянием вещества - помимо твёрдого, жидкого и газообразного. На первый взгляд, плазма - это что-то редкое и экзотическое, однако это неверное представление. По некоторым оценкам, из неё состоит до 99% Вселенной, так как она составляет основную часть галактик, звёзд, межзвёздного газа.
Но некоторых физиков интересует не столько обычная плазма, сколько более сложный случай - так называемая пылевая плазма.
Пылевая плазма отличается от «просто плазмы» наличием пылинок - крошечных частиц диаметром от 10 до 100 нанометров. Впервые пылевую плазму в лабораторных условиях в 1920-х годах наблюдал Ирвинг Лэнгмюр (Irving Langmuir), нобелевский лауреат по химии, который собственно и предложил ввести в научный обиход слово «плазма».
Но с тех пор плазма с пылью внутри практически никого не интересовала. Только самую малость она привлекала астрономов, ведь космическую плазму засоряют самые разные частицы: от звёздной пыли до тех, что входят в состав колец Сатурна .
Снимок кристаллизации настоящей пылевой плазмы. Показан участок шириной около 4 сантиметров (фото с сайта mpe.mpg.de).
Тяга к пылевой плазме у учёных снова возникла в середине 1980-х годов в связи с развитием технологий создания микросхем. Одним из важных условий разработки в ряде производственных процессов была герметичность - точнее, полное ограничение доступа пыли к заготовке. Это было связано с тем, что в определённых случаях попадание микрочастиц приводило к порче чипа.
Однако оказалось, что при создании микросхем посредством плазменного травления - метода, использующего поток плазмы для распыления подложки - от пыли избавиться очень трудно. Экспериментаторы винили в этом пыль, попадавшую снаружи в камеру, где происходит травление. Когда же они стали прикладывать больше усилий для очистки внешнего помещения, это не особенно помогло.
Долгое время никто не мог понять — в чём дело, пока внутрь камеры не направили луч лазера и не увидели, что пыль возникает в результате самого процесса травления и попадает в плазму. При этом частицы со временем в ней слипаются, и вместо нанометровых размеров они приобретают микрометровые масштабы. А это уже губительно для микроустройств.
С тех пор учёные уделяют более пристальное внимание пылевой плазме и сгущению пылинок в ней. Этот процесс называют плазменной кристаллизацией, а сами такие частицы - плазменными кристаллами.
Обычно в лаборатории плазменные кристаллы представляют собой группу частиц, равномерным образом распределённых в пространстве. Но на этот раз Морфилль решил смоделировать поведение этих частиц с помощью компьютера. В результате такого эксперимента условия были, естественно, идеальными - безо всяких внешних воздействий, в том числе, и без гравитации.
Исследователи группы Морфилля построили модель эволюции пылевого облака в плазме. (a), (b) и (c) - последовательно сменяющие друг друга стадии. Чем «краснее» пылинка, тем меньше её скорость, чем «синее» - тем больше. Если верить этой модели, воспроизводящей идеальные условия, то в стадии (c) пылинки ведут себя как нечто среднее между жидкостью и гексагональной плотноупакованной кристаллической решёткой. Кстати, участники работы предполагают, что в пылевой плазме могут формироваться такие структуры с поликристаллическим порядком (иллюстрация Tsytovich V. N. et al.).
Каково же было удивление Морфилля и его коллег, когда они увидели, что в результате компьютерного моделирования произошло не то, что бывает в реальных условиях! По итогам их опыта оказалось, что плазменная кристаллизация привела не к возникновению регулярно распределённых в пространстве гранул, а к формированию длинных цепочек из пылинок.
Интересно, что эти цепочки сами собой закручиваются в спирали. К тому же, они стабильны и способны к взаимодействию друг с другом. Это довольно-таки странно и, можно сказать, подозрительно, ведь, как заметили исследователи в статье , опубликованной в «Новом журнале физики» (New Journal of Physics), такие особенности обычно характерны для организации живой материи. В частности, для ДНК…
Эти компьютерные структуры, как оказалось, могут эволюционировать со временем, становясь устойчивее. Кроме того, спирали при определённых параметрах плазмы могут притягиваться друг к другу - несмотря на то, что их заряд одинаков. А ещё они способны создавать собственные копии.
Процесс создания копии спирали подразумевает существование промежуточного вихря частиц, который возникает рядом с углублением в одной спирали и создает новое углубление на другой (иллюстрация Tsytovich V. N. et al.).
Ещё интереснее то, что части спиралей могут пребывать в двух устойчивых состояниях с разными диаметрами. А так как на одной спирали может помещаться множество отрезков с разными сечениями, то они, очевидно, могут и передавать таким образом информацию.
Конечно, надо не забывать о том, что такие «ДНК» (их нельзя назвать молекулами, так как в их состав входят не атомы, а более крупные пылевые частички) не могут существовать сами по себе без плазмы. Тем не менее, не исключено, что в ходе дальнейших компьютерных экспериментов они могли бы эволюционировать в более сложные структуры.
Есть над чем задуматься. Ведь пылевая плазма возникает довольно часто в природе, и было бы довольно неожиданно обнаружить молекулы, сравнимые с ДНК, скажем, в каком-нибудь экстравагантном звёздном хвосте . Понятно, что компьютерные условия отличаются от естественных. Но всё же…
Модель взаимодействия двух спиральных плазменных кристаллов. В этом расположении они действительно очень напоминают двойную спираль ДНК (иллюстрация Tsytovich V. N. et al.).
Но всё же непонятно, можно ли это назвать - хотя бы формально - жизнью? Что думают по этому поводу учёные, не участвовашие в работе Морфилля?
Кристофер Маккей (Christopher McKay), астробиолог из NASA , в этом сомневается. «Некоторые люди уверены в том, что жизнь - это самоорганизующаяся система, но то же можно сказать и об урагане, - сказал он. - Эти ребята сделали кое-что посложнее урагана и говорят, что это живой организм. Да, они говорят, что эти спирали могут хранить информацию, что является важной характеристикой жизни. Но их работа разочаровывает тем, что она чисто теоретическая».
Дэвид Грайер (David Grier), физик из университета Нью-Йорка (New York University), высказался по этому поводу более осторожно и более научно: «Называть что-то живым или неживым практически бессмысленно, ибо не существует строгого математического определения жизни».
О том, насколько данные компьютерной модели могут расходиться с реальными, можно судить по этим изображениям. (a) - картина, полученная при воспроизведении расположения частиц в пространстве, (b) - картина, полученная при моделировании в данном исследовании. К слову, одним из естественных препятствий для формирования правильных структур в природной пылевой плазме явлется неравномерность пылевых частиц в отличие от идеальных пылинок, смоделированных компьютером (иллюстрация Tsytovich V. N. et al.).
Похожего мнения придерживается и Сет Шостак (
В ноябре было объявлено о прекращении на МКС эксперимента «Плазменный кристалл». Специальное оборудование для эксперимента было помещено в грузовой корабль «Альберт Эйнштейн» и сгорело вместе с ним над Тихим океаном. Так закончилась длинная история, наверное, самого известного космического эксперимента. Я хочу рассказать о нём и чуть-чуть рассказать о науке на МКС в целом.
А где открытия?
Прежде всего, необходимо сделать несколько демотивирующее вступление. Современная наука - это не компьютерная игра, где, в принципе, нет бесполезных исследований, и каждое открытие дает заметный бонус. И, увы, прошли времена, когда гений-одиночка типа Эдисона мог один наизобретать много кардинально меняющих жизнь устройств. Сейчас наука - это методичное движение вслепую по всем доступным путям, которое осуществляется большими организациями, длится годами и может привести к нулевым результатам. Поэтому информация об исследованиях на МКС, которая публикуется регулярно , без адаптации в научно-популярный вид выглядит, если честно, весьма скучно. В то же время, некоторые из этих экспериментов являются действительно интересными, и, если и не обещают нам мгновенных сказочных результатов, то дают надежду на улучшение понимания того, как устроен мир, и куда нам двигаться за новыми фундаментальными и прикладными открытиями.Идея эксперимента
Известно, что вещество может пребывать в четырёх фазовых состояниях - твердом, жидком, газообразном и плазменном. Плазма - это 99,9% массы Вселенной, начиная от звезд и заканчивая межзвездным газом. На Земле плазма - это молнии, северное сияние и, например, газоразрядные лампы. Плазма, содержащая частицы пыли также весьма распространена - это планетарные кольца, кометные хвосты, межзвездные облака. И идея эксперимента состояла в искусственном создании плазмы с микрочастицами пыли и наблюдением за её поведением в условиях земной тяжести и микрогравитации.
В первом варианте эксперимента (на картинке) ампула с пылевой плазмой подсвечивалась лучами Солнца, пыль в плазме подсвечивал лазер, и подсвеченный участок снимался на камеру. В дальнейшем применялись более сложные экспериментальные установки. «Черная бочка», сгоревшая вместе с «Альбертом Эйнштейном» была установкой уже третьего поколения.
Результаты
Эксперименты в условиях микрогравитации оправдали надежды ученых - пылевая плазма по своей структуре становилась кристаллической или проявляла свойства жидкостей. В отличие от идеального газа, в котором молекулы движутся хаотично (см. тепловое движение), пылевая плазма, будучи газом, проявляет свойства твердых и жидких тел - возможны процессы плавления и испарения.В то же время, были и неожиданные открытия. Например, в кристалле могла возникнуть полость. Почему - пока неизвестно.
Но самым неожиданным открытием явилось то, что пылевая плазма при некоторых условиях формировала спиральные структуры, похожие на ДНК! Возможно, даже происхождение жизни на Земле каким-то образом связано с пылевой плазмой.
Перспективы
Результаты многолетних исследований по эксперименту «Плазменный кристалл» показывают принципиальную возможность:- Формирования в пылевой плазме наноматериалов с уникальными свойствами.
- Осаждения материалов из пылевой плазмы на подложку и получения новых типов покрытий - многослойных, пористых, композитных.
- Очистки воздуха от промышленных и радиационных выбросов и при плазменном травлении микросхем.
- Плазменной стерилизация неживых предметов и открытых ран на живых существах.
Экипаж МКС завершил уникальный эксперимент - Лента новостей - Финанс.
Финанс.
Полный адрес статьи:
http://finansmag.ru/12504
Экипаж МКС завершил уникальный эксперимент
Как рассказал обозревателю идейный вдохновитель и научный руководитель эксперимента академик Владимир Фортов: "Плазменный кристалл" - это совместный российско-германский проект. Вот уже много лет Российская академия наук и Международное общество Макса Планка проводят эксперименты по заморозке плазмы в условиях невесомости. Благодаря этому удалось получить так называемую пылевую плазму, содержащую помимо электронов, ионов и нейтральных частиц сильно заряженные пылинки микронных размеров, что способствует образованию упорядоченных структур - плазменной жидкости или плазменных кристаллов". Подобные образования достаточно часто встречаются в открытом космосе. Они также возникают в устройствах для термоядерного синтеза. "Как только человечество научится получать пылевую плазму, оно получит ключ к принципиально новым технологиям. Так, в частности, пылевую плазму можно использовать в микроэлектронике, для получения катализаторов, выращивания искусственных алмазов, превращения ядерной энергии в электрическую", - считает академик Фортов. Существуют и совершенно фантастические области применения пылевой плазмы. По мнению ряда ученых, с ее помощью можно создать так называемый плазменный пылесос, который будет обезвреживать радиоактивные выбросы при ядерных авариях. Также пылевая плазма может лечь в основу принципиально нового типа двигателей для космических аппаратов, что сделает реальностью полеты к другим звездным мирам.
Новые Известия
http://www.finansmag.ru/7911/12504/print/
Капитан выходит в космос
Академик Владимир Фортов: “Лекции - это святое!”
Исходя из того, что “все гениальное - просто”, не могли бы вы доступно обозначить суть вашего уникального космического эксперимента? Простите, обращусь к шпаргалке, чтобы процитировать, - “по формированию квазикристаллических упорядоченных структур в плазме”.
- Существует четыре агрегатных состояния вещества в природе: твердое (частички собираются в кристаллическую структуру, и получается решетка), жидкое, газообразное и плазма. Но есть такие условия, при которых плазму можно заморозить. Мы берем частички микронного размера, сообщаем им большой электрический заряд - и они снова выстраиваются в решетку. Мы надеемся, что, используя их, можно выращивать искусственные алмазы, создавать ядерные источники электропитания, бороться с радиоактивными полевыми выбросами, проводить эффективный катализ химических реакций.
Московский Комсомолец
от 23.01.2006
Беседовала Изабелла САВИЧЕВА.
http://www.mk.ru/numbers/2001/article68423.htm
Экипаж МКС может помочь команде ученых получить Нобелевскую премию за пылесос будущего
2005-02-02 10:49:43
"Плазменный кристалл" - результат сотрудничества российского Института теплофизики экстремальных состояний (ИТЭК) РАН и немецкого Института внеземной физики (ИВФ), а "крестными отцами" эксперимента стали академик РАН Владимир Фортов и профессор ИВФ Грегор Морфилл. Результаты эксперимента, отмечают ученые, позволят создать "пылесос" для направленного обезвреживания радиоактивных выбросов в атмосферу при ядерных авариях, а также разработать мощные компактные ядерные источники питания для космических аппаратов.
На МКС заработает "пылесос"
На Земле процессы, происходящие в таких структурах, искажаются действием гравитации, тогда как в космосе это влияние отсутствует. В недалеком будущем всё это найдет вполне земное применение - в микроэлектронике, дизайне наноструктур, создании ядерных батарей и развитии новых видов энергетики. Кроме того, эксперимент откроет новые горизонты в медицине – в частности, стоматологии: с помощью плазменно-пылевых технологий возможно создание принципиально новых материалов для пломбирования и протезирования зубов.
Юлия Мамина
На грани невозможного 5(362),2005
http://anomalia.narod.ru/text8/353.htm
Международный космический плазменный центр открылся сегодня в подмосковном Королеве.
Результаты эксперимента, достойного, по мнению многих ученых, Нобелевской премии, позволят, в частности, создать новые компактные энергетические батареи и лазеры, а также разработать технологию выращивания алмазов в условиях микрогравитации. Об этом сообщает ИТАР-ТАСС.
08.02.05 15:39
http://www.newseducation.ru/news/2/20050208/9126.shtm
Эксперименты на МКС помогут создать ядерную батарею нового поколения
"Плазменный кристалл" проводится совместно Россией и Германией. Стоимость эксперимента составляет более одного миллиона евро в год. Как сообщил РИА "Новости" научный руководитель программы "Плазменный кристалл" с российской стороны, академик РАН Владимир Фортов, первые результаты эксперимента уже получены.
"На основе исследований по проекту "Плазменный кристалл" мы рассчитываем совместно с Курчатовским институтом создать ядерную батарею со сроком службы 30-40 лет мощностью 10-20 киловатт с коэффициентом полезного действия около 30 процентов", - сказал Фортов. Батарея, по его словам, будет обслуживать космические спутники связи.
К настоящему моменту уже удалось сконструировать отдельные элементы ядерной батареи будущего. "Вместе с Курчатовским институтом мы создали отдельные элементы, работающие независимо, и сейчас стоит задача объединить их в единое целое, то есть собрать батарею", - отметил Фортов.
Помимо этого результаты проводимого эксперимента, по словам академика, найдут применение и в проекте термоядерного реактора, который надо периодически очищать от пыли. Ранее сообщалось, что они позволят также создать "пылесос" для направленного обезвреживания радиоактивных выбросов в атмосферу при ядерных авариях.
© газета «Гудок», 21.01.2006 »
новые технологии
И будет небо в алмазах
Недавно им удалось выявить новые состояния плазмы в условиях невесомости в ходе эксперимента «Плазменный кристалл» на международной космической станции. Полученное «разупорядоченное» в молекулярном отношении вещество, в котором атомы движутся хаотически, в определенных условиях способно превращаться, например, в алмазы. Но наладить это производство можно пока что только в космосе. Кстати, первый эксперимент по получению плазменно-пылевых кристаллов был проведен еще на станции «Мир» российскими космонавтами Анатолием Соловьевым и Павлом Виноградовым в январе 1998 года.
А космонавтам-исследователям нынешней экспедиции уже удалось получить плазменный кристалл. Его образование ученые наблюдали воочию, без микроскопа, поскольку расстояние между частицами нового минерала довольно большое.
– В ходе экспериментов на орбите мы научились выстраивать атомные решетки в нужном порядке и вполне можем выращивать искусственные алмазы, – сообщил академик Фортов. - Если так дальше пойдет, то бриллианты вскоре будут стоить не дороже, чем обычная бижутерия.
Но еще перспективнее вторая часть проведенного в космосе эксперимента. Ученые подтвердили идею создания мощных источников питания из замороженной плазмы, которые в Институте теплофизики называют ядерными батареями для космических аппаратов.
Способные работать только в условиях невесомости компактные батарейки обеспечат энергией полеты в любой уголок Солнечной системы.
Виталий ТЕТЕРЯТНИК
http://www.gudok.ru/index.php/print/32010
Парламентская газета № 790 за 8/23/01
Рубрика: сенсации XXI века
Кристаллы из космоса
# Все происходит странным образом, # продолжает академик Фортов, # но тем не менее это происходит. И естественно, на такое явление обратил внимание классик науки. Был такой Винер, он посчитал свободную энергию частиц, и именно он подсказал всем нам, что у плазмы появляется стремление перейти от хаотического движения к упорядоченному. Причем это она делает по собственной воле, а не по принуждению. Она и получила название #неидеальной плазмы#.
Казалось бы, все должно быть иначе. Если плазма сама по себе старается #привести себя в порядок#, то ее следовало назвать #идеальной #. Думаю, особых доказательств не нужно. Достаточно понаблюдать за женщиной, собирающейся в театр или в гости. Но у физиков своя логика: чем больше вещество или явление #уходит # от стандартности, тем больше оно привлекает их внимание. Название #неидеальная плазма# сразу же притягивает их. Впрочем, их логика понятна: мужское внимание всегда привлекает или очень красивая женщина, или, напротив, # не очень, в общем # нестандартная.
А академик Фортов продолжает:
# 98 процентов всей материи в природе существует в сильно сжатом плазменном состоянии. Чтобы получить такое состояние, нужны сильные давления # миллионы и миллиарды атмосфер, # и высокие температуры. Процессы идут мгновенные # доли секунды, и их нужно измерять с помощью разных методов. Это умеют делать немногие, в первую очередь мы и американцы. Те, кто делал ядерное оружие. Это физика высоких плотностей энергии. Сначала материю нужно сильно сжать, а затем она начинает разлетаться. Один из вариантов этого процесса # ядерный взрыв. Так вот... Совсем недавно, буквально в последние годы люди обратили внимание на то, что необязательно имитировать те процессы, что идут в звездах, то есть добиваться сверхвысоких давлений и температур. Можно сделать совсем по-другому, по-хитрому... А получается очень красивая вещь!
# Может быть, это красиво, но пока совсем непонятно, что вы имеете в виду!
# Если у меня есть плазма # стандартная, кондовая, обыкновенная, к примеру, как в той же лампе дневного света, и в нее насыплю пыли, то каждая пылинка зарядится до потенциала один-два электрон-вольта. Пылинки начнут взаимодействовать... и я получаю в лабораторных условиях те самые процессы, что идут в звездах.
# Но в ничтожных количествах?!
# И вот тут-то и начинается самое интересное! Я беру обыкновенную лампу дневного света (огрубляю, конечно), заставляю ее гореть неравномерно и сыплю туда порошок и таким образом я получаю неидеальную плазму. То, что в ней происходит, я могу видеть своими глазами: я наблюдаю ударные волны, изменения типа решетки...
# Стоп! Было же заявлено физиками, что есть процессы, которые невозможно смоделировать. В частности, речь шла и о некоторых состояниях плазмы. Вы утверждаете, что это была ошибка?
# Я не утверждаю, а демонстрирую очень многие физические явления...
# Почему потребовались эксперименты в космосе?
# Частички достаточно тяжелые, и поэтому гравитация дает возможность получить только один-два слоя, # отвечает ученый, # а в космосе получаешь трехмерную структуру.
# Как же удалось пробиться на орбиту? Говорят, что слишком много желающих, да и у большинства денег нет. А потому предпочтение отдается иностранцам... На этот раз они помогли?
# Правду сказать? Хорошо... Главную роль сыграло мое прошлое... Откуда я взялся? Из родного военно-промышленного комплекса. Я работал в НИИ тепловых процессов. А теперь все мои друзья стоят во главе космических программ, и, конечно же, старые связи помогли... Но тем не менее в космос не смог бы пробиться, если бы работа того не стоила. Вместе с немцами сделали установку, весит она немного, а потому привлекательна для любых космических деятелей. Вроде бы забот немного, а есть возможность им говорить, что большой наукой занимаются. Так что интересы многих людей и организаций совпали, что и помогло выйти нам на орбиты. Сначала два эксперимента провели на #Мире #...
Американцы очень удивились, когда узнали, что у русских в их модуле находится столь уникальная исследовательская установка. Они знали о ее существовании, более того # астронавты знакомились с #Кристаллом #, но начать работать с ним они предполагали лет через пять, то есть когда закончится сборка МКС. А пока основное внимание в подготовке астронавтов уделяется монтажным работам.
Надо отдать должное Сергею Крикалеву # одному из самых опытных космонавтов не только России, но и США. Он летал как в составе наших экипажей, так и американских. У Сергея особое пристрастие к научным экспериментам, он понимает, что именно они лежат в основе космонавтики, ради них он выбрал себе такую профессию. Его энтузиазм и энергия сыграли, пожалуй, главную роль в успехе #Плазменного кристалла#. Но и помощник у него был, кстати, весьма надежный: Юрий Гидзенко безупречно работал как во время наземных тренировок, так и на орбите. Командир же первой длительной экспедиции на МКС Уильям Шеппард, хоть и прошел весь цикл подготовки по этой программе, все-таки остался к ней равнодушен: как истинного космического командира его в первую очередь волновали техника и хорошее настроение экипажа. И то, и другое было в норме, а потому Шеппард поощрял увлечение #Кристаллом # своих товарищей по экспедиции.
Результаты превзошли все ожидания и вызвали сенсацию среди физиков! Сторонников у полета МКС стало гораздо больше, особенно в Германии. Там совместный российско-германский эксперимент вызвал такой энтузиазм, будто случилось нечто сверхъестественное. А может быть, так и есть?
И вновь комментарий академика Владимира Фортова:
# Первое: перед такими ребятами, как наши космонавты, я просто снимаю шляпу. Думаю, что они вполне могли бы защитить диссертацию по этой работе # ведь они дали толчок новому направлению...
# Я слышал, что эта идея стоит миллиард долларов?
# Да, слухи в наше время разносятся очень быстро!
# И у них есть основания?
Фортов смеется. Но потом говорит уже вполне серьезно:
# Скрывать не буду: действительно, речь сегодня идет о миллиарде долларов. Во столько оценивается то, что мы предполагаем создать. Это прежде всего совместный Российско-Германский научно-исследовательский институт, в котором будут вестись работы по физике плазмы. Я являюсь членом Германской академии, Г. Морфилл # член нашей Академии. Что плохого, если два академика создадут один институт, чтобы вместе работать? На мой взгляд, такая идея полностью соответствует нынешнему представлению о кооперации науки. Исследования, в частности, будут проходить и на борту МКС. Одновременно мы создадим виртуальную космическую лабораторию. Мы разослали предложения по всем странам мира, смысл которых очень прост: у нас есть на борту МКС установки, и мы готовы предоставить их для тех или иных проектов. Эксперты оценивают конкретные предложения, лучшие из них отбираются. Финансировать эти работы готово Европейское космическое агентство... Так что идеи есть, и своими первыми работами на борту МКС мы доказали, что можем их осуществлять на самом высоком научном уровне. Так что информация об упадке науки России еще весьма преждевременна...
Инновационный портал
Уральского Федерального округа
WWW.INVUR.RU
февраль 07- 14
09.02.2005 Международный космический плазменный центр открывается в Подмосковье
КОРОЛЕВ. Международный космический плазменный центр открылся вчера в подмосковном Королеве. Как заявили в российском Институте теплофизики экстремальных состояний (ИТЭК) РАН, "учредителями центра, кроме ИТЭК, стали германский Институт внеземной физики Общества Макса Планка во главе с профессором Грегором Морфиллом и Российская космическая корпорация (РКК) "Энергия" под руководством генерального конструктора Юрия Семенова".
"Салижан Шарипов начал 2 февраля на борту Международной космической станции заключительную 12-ю сессию эксперимента "Плазменный кристалл" в области физики пылевой плазмы на аппаратуре ПК-3", - рассказали в Центре управления полетами. "Результаты этого уникального научного проекта Шарипов обсудит сегодня в ходе прямого сеанса связи "ЦУП-МКС" с министром образования и научных исследований Германии Эдельгард Бульманн, а также с "крестным отцом" эксперимента - академиком РАН Владимиром Фортовым", - отметил источник.
(…)
Результаты эксперимента, достойного, по мнению многих ученых, Нобелевской премии, позволят, в частности, создать новые компактные энергетические батареи и лазеры и разработать технологию выращивания алмазов в условиях микрогравитации. Об этом сообщает ИТАР-ТАСС.
http://www.invur.ru/print.php?page=news&id=10429
Труд №024 за 11.02.2005
ЗУБНЫЕ ПЛОМБЫ ИЗ КОСМОСА
- Пылевая плазма - это новое, ранее не известное состояние вещества, - пояснил нам руководитель программы, академик РАН Владимир Фортов. - Это плазма, содержащая не только электроны, ионы и нейтральные частицы, но и сильно заряженные пылевые частицы микронных размеров. Взаимодействие этих частиц приводит, в частности, к образованию упорядоченных структур, которые мы и называем плазменно-пылевыми кристаллами. На Земле процессы, происходящие в таких структурах, искажаются под действием гравитации, но в космосе это влияние отсутствует. В недалеком будущем результаты эксперимента найдут вполне земное применение - в микроэлектронике, при создании ядерных батарей и развитии новых видов энергетики. Кроме того, эксперимент откроет новые горизонты в медицине - в частности, стоматологии: с помощью плазменно-пылевых технологий возможно создание принципиально новых материалов для пломбирования и протезирования зубов.
Алмаз из пыли
Дата: 24/02/2005
Тема: Наука и техника
«Замороженной» плазмой будут лечить зубы
Российские физики сделали то, что ещё вчера считалось невозможным, – «заморозили» плазму. Таковы итоги эксперимента, проведённого на Международной космической станции.
Ученые говорят, что смогут вырастить в космосе огромные и необыкновенно чистые алмазы.
Российские и немецкие физики добились парадоксального состояния вещества. Это кристаллическая плазма. Результат экспериментов, без сомнения, сенсационный и, по мнению ученых, заслуживает Нобелевской премии.
Салижан Шарипов и Лерой Чиао, которые работают на МКС, показали, как пылевая плазма превращается в кристалл. Эксперимент проводится в вакуумной камере, в которую вводятся пылевые частицы микронных размеров и где создается плазма. Под действием электронного поля в невесомости из хаоса рождается идеальная кристаллическая структура. Наблюдение за частицами ведется с помощью специальных лазеров.
Ученых, работающих над этой программой, и космонавтов такой результат не удивляет. Эксперимент был начат еще на российской станции «Мир» и проводился в обычной стеклянной колбе. Тогда, изучая первые результаты, эксперты на Земле говорили: «Не бывает такого состояния вещества». Теперь это доказывать не надо. Сегодня речь идет уже о практическом применении этого открытия.
Есть идея создания мощной ядерной батареи для спутников связи, которая будет работать более 30-ти лет. Ученые также рассчитывают создать «пылесос» для удаления радиоактивных выбросов при авариях различного рода.
«Основной проблемой Чернобыля была пыль. Её надо было собрать. Заряженную пыль можно собрать из объема электрическим полем, поэтому на жаргоне это называется «пылесос», - рассказывает академик РАН Владимир Фортов.
Есть уже и реализованные идеи: на основе исследований созданы новые лазеры и специальные установки, которые используются в стоматологии для борьбы с кариесом, а также идеальные полупроводники для микроэлектроники. К тому же в космосе из алмазной пыли «выпекают» огромные кристаллы, непохожие на земные. «Расстояние между частями кристаллов в десятки тысяч раз больше, чем в твердом теле, - говорит академик Фортов. - Это значит, что можно увидеть все процессы, которые происходят в теле своими глазами. Вам не нужно рентгеновское излучение».
COMPUTERRA:
Исследования по программе "Плазменный кристалл" будут продолжены
Проведение на МКС этого уникального эксперимента
"http://rian.ru/technology/20050208/22323428.html " target="_blank"
обходится примерно в миллион евро в год, его финансирование
осуществляется пополам Германией и Россией. Несмотря на большую
стоимость эксперимента, ученые уверены в его необходимости, так как
полученные результаты позволят создать компактные источники питания с
очень большим сроком работы, а также новые системы очистки веществ.
По словам Фортова на основе исследований по проекту "Плазменный
кристалл" будет создана ядерная батарея со сроком службы 30-40 лет и
мощностью 10-20 кВт с коэффициентом полезного действия около 30%, в
осуществлении этого проекта примет участие Курчатовский институт. В
настоящее время уже удалось сконструировать отдельные элементы ядерной
батареи будущего, и сейчас решается задача по объединению их в единое
целое.
http://computerra-info.msk.ru/fido7.ru.computerra/8449.html
Академики освистали министра
Андрей Кондрашов
…Академик Фортов. Он объясняет президенту Путину принцип действия электромагнитного оружия, над ним работали годы, и оно теперь есть. В этом же институте изучают пылевую плазму, она заполняет межзвездное пространство. Через 10 лет исследований плазмой научились управлять. Еще лет через десять возможен переворот в мировой энергетике. Или уже невозможен, вдруг осекается ученый. Многое теперь зависит не от приборов.
http://www.websib.ru/noos/economy/news/05-06-03i.htm
Экстремальный Фортов
Почему наши "плохие" идеи буквально рвут на Западе, а здесь они никому не нужны?
Юрий Медведев
Дата публикации 8 февраля 2005 г.
РГ Сегодня министр науки Германии открывает в Москве российско-германский исследовательский центр по физике плазмы, где представлены работы вашего института. В чем их суть?
Фортов Придется вспомнить школу. Из курса физики известны четыре состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазма. Переход к каждому следующему состоянию сопровождается все большим нагревом и потерей упорядоченности в структуре вещества. В свое время Нобелевский лауреат Вигнер выдвинул идею, что плазму можно "заморозить". Похожую возможность рассматривали наши великие теоретики Ландау и Зельдович. Указали и путь: энергия взаимодействия частиц в плазме должна быть больше ее температуры. Но как это сделать конкретно, классики не объяснили.
В последнее время такой способ удалось найти. В плазму мы вводим частицы пыли. При определенных условиях на них накапливается огромный заряд. Он и обеспечивает такую энергию взаимодействия частиц, что пылинки выстраиваются в кристаллы. Получается своего рода "замороженная" плазма.
РГ А почему эксперименты идут в космосе, на МКС?
“Нет” цифровому расслоению в России!
Д. В.
Так сказали участники первого в России Международного семинара “Проблемы преодоления цифрового неравенства в России и странах СНГ”. Он состоялся 28 ноября в пресс-центре Дома Правительства РФ. Дистанционно в семинаре участвовали заинтересованные лица из Челябинска, Томска, Перми и других крупных городов страны.
Все заявленные докладчики, на удивление, явились как один, но не все смогли выступить из-за недостатка времени. Однако организаторы, в первую очередь Департамент правительственной информации Аппарата Правительства РФ, пообещали выпустить сборник всех подготовленных докладов (информацию о сборнике можно получить по адресам [email protected] или [email protected].
Предложенные участникам темы для обсуждения звучали довольно заковыристо:
Определение понятия “цифрового неравенства” (“цифровой разрыв”);
Национальное измерение цифрового неравенства;
Оценка ситуации и тенденции в глобальном масштабе;
Экономические, политические, правовые, социальные, технологические, культурные, образовательные и иные аспекты проблемы;
Место и роль государства в решении проблем цифрового неравенства;
Институты гражданского общества и бизнес в контексте глобальных и национальных информационных процессов;
Международные и национальные инициативы, проекты, решения, опыт.
Академик Владимир Фортов убеждал собравшихся в том, что в России ведутся фундаментальные исследования по квантовым компьютерам, квантовой телепортации и другим новым физическим способам производства вычислений и передачи информации. Очень сильны мы, по его словам, в области электромагнитных излучателей - боевого оружия информационных войн. Другое наше преимущество перед известно кем - замечательная система высшего образования, особенно физико-математического. Так, например, теорию функций комплексных переменных академик сдавал на втором курсе МФТИ. И каково же было его удивление, когда он посетил американские университеты и узнал, что там эту теорию изучают только аспиранты. Интересно, а что же тогда изучают наши аспиранты?
На вопросы анкеты "Вчера, сегодня, завтра" (см. "Наука и жизнь" №№ 9, 12, 2004 г.; №№ 1, 2, 3, 2005 г.) отвечают известные ученые - авторы "Науки и жизни".
1. Охарактеризуйте, пожалуйста, состояние области науки, в которой вы работаете, каким оно было примерно 20 лет назад? Какие тогда проводились исследования, какие научные результаты явились самыми значительными? Какие из них не потеряли актуальности на сегодняшний день (что осталось в фундаменте здания современной науки)?
2. Охарактеризуйте сегодняшнее состояние той области науки и техники, в которой вы трудитесь. Какие работы последних лет вы считаете самыми главными, имеющими принципиальное значение?
3. На какие рубежи выйдет ваша область науки через 20 лет? Какие кардинальные проблемы, по-вашему, могут быть решены, какие задачи будут волновать исследователей в конце первой четверти XXI века?
В ФИЗИКЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ МЫ ВСЁ ЕЩЁ ЛИДЕРЫ
Академик В. ФОРТОВ, директор Института теплофизики экстремальных состояний Российской академии наук.
Мы занимаем ведущие позиции по изучению кулоновского упорядочения в сильнонеидеальной пылевой плазме. Реализованы условия кулоновского "замерзания" и получены плазменные жидкости и кристаллы. Ведутся масштабные работы по термическим, электроразрядным, ядерным, пучковым и оптическим способам генерации пылевой плазмы, включая опыты на Международной космической станции.
Исследователи из научной школы академиков А. В. Гапонова-Грехова и Г. А. Месяца получили пионерские результаты по генерации рекордно высоких (мультигигаваттных) мощностей СВЧ-излучения и предложили интереснейшие практические приложения этих устройств.
Говоря о теоретических работах, я бы отметил распространение численных методов Монте-Карло и молекулярной динамики на описание квантовых явлений. Появились весьма совершенные методы расчета нестационарных газодинамических явлений в плотных плазменных средах.
Я надеюсь, что период стагнации нашей науки закончится, и уверен, что через 20 лет физика экстремальных состояний не потеряет актуальности. Ведь речь идет о понимании наиболее общих, фундаментальных процессов в природе и науке, об основах энерготехнологий.
В недалеком будущем, по-видимому, удастся зарегистрировать термодинамические проявления фазовых переходов в сильносжатой неидеальной плазме.
Мощные фемтосекундные и аттосекундные лазеры позволят продвинуться по шкале давлений в ультрамегабарный _ гигабарный диапазон, где можно будет увидеть экспериментальные проявления "оболочечных" эффектов, новые фазовые трансформации вещества, изучать кинетику сверхбыстрых и атермических фазовых переходов и механику высокоскоростного деформирования, разрушения и плавления при отрицательных давлениях. У экспериментаторов появятся устройства для генерации ультравысоких концентраций энергии, что даст возможность изучать релятивистскую плазму, спонтанное рождение электрон-позитронных пар, гигагауссные магнитные поля, строить плазменные ускорители, исследовать ядерные реакции в пучках горячей плазмы и многие другие явления, которые мы сейчас даже не можем себе представить.