
Лаборатория материаловедения (MSL)
Лаборатория материаловедения (MSL) Европейского космического агентства — это уникальная научная установка, размещенная на борту Международной космической станции (МКС). Ее основная задача — проведение экспериментов в области материаловедения в условиях микрогравитации. Это позволяет ученым изучать свойства материалов, которые невозможно исследовать на Земле из-за влияния гравитации. Лаборатория установлена в первой стойке NASA Materials Science Research Rack, расположенной в модуле Destiny на МКС. Она оснащена оборудованием для обработки образцов материалов различными методами, включая направленную кристаллизацию металлов и сплавов, рост кристаллов полупроводников, а также изучение теплофизических свойств и диффузии сплавов и стеклообразующих материалов. Кроме того, MSL позволяет проводить эксперименты с полимерами и керамикой в условиях фазового перехода жидкость-твердое тело.
Лаборатория MSL была разработана и построена компанией EADS Astrium в городе Фридрихсхафен, Германия, по заказу Европейского космического агентства. Ее эксплуатация и управление осуществляются Центром поддержки пользователей микрогравитации (MUSC) Немецкого аэрокосмического центра (DLR) в Кельне. Это делает MSL одним из ключевых инструментов для научных исследований в космосе.
Краткая история миссии
MSL была запущена в космос на борту шаттла Discovery в рамках миссии STS-128 в августе 2009 года. После стыковки с МКС оборудование было перемещено из многоцелевого логистического модуля в лабораторию Destiny. Уже через два дня после запуска начались пусконаладочные работы. Специалисты проверили функциональность стойки для исследований в области материаловедения и самого MSL. В ноябре 2009 года были обработаны первые два образца, которые затем вернулись на Землю для анализа. Остальные образцы из первой партии экспериментов были обработаны в начале 2010 года.
Основные компоненты лаборатории
Лаборатория материаловедения занимает половину международной стандартной стойки полезной нагрузки. Ее ключевым элементом является технологическая камера — вакуумно-плотный цилиндр из нержавеющей стали. Внутри камеры размещаются печные вставки (FI), которые используются для обработки образцов. Технологическая камера обеспечивает точный контроль среды обработки и измерение уровней микрогравитации. Она может вмещать различные типы печных вставок, каждая из которых предназначена для выполнения специфических задач.
На начальном этапе использовалась низкоградиентная печь (LGF), разработанная для выращивания кристаллов Бриджмена полупроводниковых материалов. Она состоит из двух нагретых полостей, разделенных адиабатической зоной, что позволяет устанавливать низкие и точно контролируемые градиенты температуры. Вторая печь, печь для затвердевания и закалки (SQF), была изготовлена позже и ждет своей очереди для использования в будущих экспериментах. SQF предназначена для металлургических исследований и оснащена зоной охлаждения, которая позволяет быстро закаливать образцы после обработки.
Картриджи для образцов
Образцы для экспериментов размещаются в специальных картриджах (SCA), которые представляют собой герметичные трубки с тиглями, датчиками и зондами. Картриджи обеспечивают безопасность обработки, особенно при работе с токсичными веществами. Для обнаружения возможных утечек используется криптон, который заполняет пространство между образцом и стенками трубки. В первой партии экспериментов токсичные вещества не использовались.