Кіріспе

Колумбус модуліндегі сұйық физикасы эксперименті үшін көп пайдаланушылы құрылғы. Сұйық ғылымы зертханасы – Еуропалық (ESA) ғылыми құралдардың Колумбуста пайдалануға арналған жүктемесі. Оны Alenia Spazio, OHB System және Verhaert Design and Development компаниялары жасаған. Бұл микрогравитация жағдайында сұйық физикасын зерттеу үшін көп пайдаланушылы құрылғы. Оны толық немесе жартылай автоматты режимде басқаруға болады және оны ХҒС астронавттары бортында немесе жерден «телеғылым» режимінде басқара алады. Ғарышта сұйық физикасы эксперименттерін жүргізудің басты мақсаты – гравитациялық күштердің болмауында динамикалық құбылыстарды зерттеу. Микрогравитация жағдайында бұл күштер дерлік жойылады, соның салдарынан гравитациямен туындайтын конвекция, тұндыру және қабаттасу, сондай-ақ сұйықтың статикалық қысымы айтарлықтай төмендейді. Бұл қалыпты жағдайда гравитациямен жасырылатын сұйық динамикалық әсерлерін зерттеуге мүмкіндік береді. Бұл әсерлерге диффузиямен басқарылатын жылу және масса алмасу жатады. Гравитациямен туындайтын конвекцияның болмауы, жылумен өңдеу, фазалық өтулер, диффузиялық тасымалдау немесе химиялық реакциялар процестерінде пайда болатын тығыздық градиенттерінің (біртекті емес масса таралуының) теріс әсерін жояды. Жердегі процестерде конвекция – күшті бұзылыс факторы, оның әсерлерін дәл болжау сирек мүмкін, және ол сұйықтардағы жылу және масса алмасуын басып озады. Мұндай процестерді дәл басқару мүмкіндігі шектеулі, ал оларды толық түсіну үшін микрогравитациядағы тиісті теорияларды әзірлеу және сынау үшін жақсы анықталған модельдік эксперименттер жүргізу арқылы қосымша фундаменталды зерттеулер қажет. Бұл жердегі өндіріс процестерін оңтайландыруға және жартылай өткізгіштер сияқты жоғары құнды өнімдердің сапасын жақсартуға мүмкіндік береді. Сұйық ғылымы зертханасы бір халықаралық стандартты жүк тірегін толыққанды иеленеді. Құрылғының негізгі бөлігі – оптикалық диагностика модулі және орталық эксперимент модулі, оларға эксперименттік контейнерлер ретті түрде орнатылып, жұмыс істейді. Оптикалық диагностика модулінде визуалды және интерферометриялық бақылау жабдықтары, оларға байланысты басқару электроникасы, сондай-ақ алдыңғы камераларды бекіту нүктелері мен интерфейстері орналасқан. Орталық эксперимент модулі екі бөлікке бөлінеді: бірінші бөлігінде эксперименттік контейнерлерді ілуге арналған құрылым, барлық функционалдық интерфейстер мен оптикалық жабдықтар бар, және ол эксперименттік контейнерді орнату және алу үшін тіректен сырғып шығарылатын етіп жасалған. Екінші бөлігінде диагностикалық және жарықтандыру жабдықтары, сондай-ақ электрмеханикалық және оптомеханикалық компоненттерді басқару және бақылауға арналған басқару электроникасы орналасқан. Құрылғының негізгі бөлігі электр қуатын тарату, ортаны кондициялау, деректерді өңдеу және басқаруға арналған функционалдық жүйелермен толықтырылады. Эксперименттер FSL эксперименттік контейнеріне (FSL EC) интеграциялануы тиіс. Типтік массасы , ең көп массасы және стандартты өлшемдері 400x270x280 мм (15.7x10.6x11.0 дюйм) болатын EC сұйық жасушасын құрастыруға, қажетті процестік стимулдар мен арнайы электроникаға орналасу үшін жеткілікті кеңістік береді. Эксперименттерді бақылау үшін Сұйық ғылымы зертханасы: екі осьті визуалды бақылау электрондық бейнелеумен және алдыңғы камералар арқылы фотографиялық резервтік көшірмелермен, жоғары жылдамдықты бейнелеумен, жоғары ажыратымдылықпен және түсті жазумен; ақ жарық және монохроматикалық (лазерлік) жарық көздерімен фондық, жапырақшалық және көлемдік жарықтандыру; бөлшектердің бейнесі жылдамдық өлшеуіш, сұйық кристалдық трассерлерді қоса алғанда, бір мезгілде жылдамдық өлшеу және термометрия үшін; еркін сұйық беттерінің термографиялық (инфрақызыл) картасы; белсенді сәйкестендірумен екі осьте интерферометриялық бақылау: голографиялық интерферометр; Вулластон қию интерферометрі; қию режимімен біріктірілген Шлиерен режимі; электрондық дақты үлгі интерферометрі. Ұшуға көмекші жабдықтар, мысалы, қосалқы бөлшектер, арнайы құралдар және керек-жарақтар (мысалы, тазалау құралдары), алдыңғы камералар және эксперименттік және диагностикалық калибрлеу үшін оптикалық анықтама нысаналары клиенттік эксперименттерді қолдау үшін бортында болады. Жақында Сұйық ғылымы зертханасына жаңа технологиялық жетістіктерге байланысты бірқатар жаңартулар енгізілді. Ең маңыздылары – жаңа бейне басқару бірлігі (VMU) және Канадалық ғарыш агенттігі әзірлеген микрогравитациялық дірілді оқшаулау жүйесі (MVIS). Ғалымдар эксперимент пен оптикалық диагностиканы ғарыш станциясының дірілінен оқшаулау үшін MVIS-ті белсендіруге таңдау жасай алады. VMU жақында Александр Герст 2018 жылдың маусымында орнатқан CompGran миссиясы кезінде өте жақсы ғылыми деректерді қамтамасыз етті. MVIS жүйесі 2019 жылдың тамызында басталатын Reference Multiscale Boiling миссиясымен алғаш рет пайдаланылатын болады. FSL ESA-ның орталықтандырылмаған жүк операциялары тұжырымына сәйкес жұмыс істейді. FSL үшін жауапты орталық (FRC) MARS, Италияның Неаполь қаласында орналасқан, қазір BUSOC Бельгиялық пайдаланушылар қолдау және операциялық орталығы, Бельгияның Брюссель қаласында орналасқан.

Қатысушы басылымдар

Девандр Т, Мундорф Х, Таккони М, Аллегра А, Пенсавалле Е, Винтер Ж. Сұйықтықтар ғылыми зертханасы және оның Колумбтағы эксперименттік контейнер бағдарламасы. 54-ші Халықаралық Астронавтика Конгресі. Бремен, Германия, қыркүйек-қазан. 2003
Девандр Т, Дюбуа Ф, Калленс Н, Дюпон О, Баску Э. Эмульсиялар үшін Сұйықтықтар ғылыми зертханасындағы Цифрлік голографиялық микроскопия. Ғарыш оптикасы жөніндегі халықаралық конференция. Тулуза, Франция. Наурыз-сәуір, 2004
Девандр ТМ, Винтер ЖЛ. ЭКА-ның Сұйықтықтар ғылыми зертханасы үшін эксперименттік контейнерлер. ISPS және Spacebound 2003, Торонто, Канада 2003