ПК-3 Плюс (эксперимент МКС)
Лаборатория «Плазмаккристалл-3 Плюс » ( ПК-3 Плюс ) — совместная российско-германская лаборатория по исследованию пылевой/сложной плазмы на борту Международной космической станции (МКС) с главными исследователями из немецкого Института внеземной физики имени Макса Планка . и Российский институт высоких плотностей энергии . [1] Он стал преемником эксперимента ПКЭ Нефедова с усовершенствованием аппаратного обеспечения, диагностики и программного обеспечения. Лаборатория была запущена в декабре 2005 года и впервые была введена в эксплуатацию в январе 2006 года. Она использовалась в 21 миссии, пока не была свернута с орбиты в 2013 году. [2] На смену ей пришла Лаборатория ПК-4 .
Техническое описание
[ редактировать ]Сердце лаборатории ПК-3 Плюс состоит из плазменной камеры с емкостной связью . Плазма радиочастотного генерируется путем подачи сигнала напряжения на два электрода. Затем микрочастицы вводятся в плазму через дозаторы, установленные сбоку от электродов. Микрочастицы освещаются лучом лазера сбоку. Они рассеивают свет, который затем регистрируется четырьмя камерами, установленными вокруг плазменной камеры. Данные с камер записываются на жесткие диски, которые физически доставляются на Землю через капсулы «Союз» для анализа.
Научные цели
[ редактировать ]ПК-3 Плюс исследует сложную плазму — плазму, содержащую микрочастицы . Микрочастицы приобретают высокие отрицательные заряды, собирая электроны из окружающей плазмы. Они взаимодействуют друг с другом и с частицами плазмы, например, испытывают силу сопротивления со стороны ионов, устремляющихся к краям плазмы.
В зависимости от экспериментальных настроек, таких как давление газа, система, состоящая из микрочастиц, образует различные фазы — твердую , жидкую или газообразную . В этом смысле микрочастицы можно рассматривать как аналог атомов или молекул в обычных физических системах. Эксперименты проводятся путем наблюдения за движением микрочастиц и их отслеживания от кадра камеры к кадру.
Эксперимент ПК-3 Плюс позволяет исследовать самые разнообразные темы, например: кристаллическую структуру, [3] фазовые переходы жидкость-твердое тело, [4] электрореологические жидкости , [5] распространение волн, [6] нестабильность сердцебиения, [7] конуса Маха Формирование [8] и скорость звука , [9] и формирование полосы движения [10] [11]
Внешние ссылки
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Томас, HM (2008). «Комплексная плазменная лаборатория ПК-3 Плюс на Международной космической станции» . Новый журнал физики . 10 (3): 033036. Бибкод : 2008NJPh...10c3036T . дои : 10.1088/1367-2630/10/3/033036 .
- ^ Томас, Его Величество (2019). «Комплексные исследования плазмы на Международной космической станции» (PDF) . Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 61 : 014004. дои : 10.1088/1361-6587/aae468 .
- ^ Клумов, Б. (2009). «Структурные свойства сложной трехмерной плазмы: эксперименты и моделирование». Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез . 51 (12): 124028. Бибкод : 2009PPCF...51l4028K . дои : 10.1088/0741-3335/51/12/124028 .
- ^ Храпак, С.А. (2012). «Фазовые переходы жидкость-твердое тело в трехмерной сложной плазме в условиях микрогравитации». Физический обзор E . 85 (6): 066407. arXiv : 1203.4118 . Бибкод : 2012PhRvE..85f6407K . дои : 10.1103/PhysRevE.85.066407 . ПМИД 23005228 .
- ^ Ивлев, А.В. (2008). «Первое наблюдение электрореологической плазмы». Письма о физических отзывах . 100 (9): 095003. Бибкод : 2008PhRvL.100i5003I . doi : 10.1103/PhysRevLett.100.095003 . ПМИД 18352717 .
- ^ Швабе, М. (2008). «Нелинейные волны, возбуждаемые извне в сложной плазме в условиях микрогравитации» . Новый журнал физики . 10 (3): 033037. Бибкод : 2008NJPh...10c3037S . дои : 10.1088/1367-2630/10/3/033037 .
- ^ Хайдеманн, Р. (2011). «Комплексное экспериментальное исследование колебаний сердцебиения, наблюдаемых в условиях невесомости в Лаборатории ПК-3 Плюс на борту корабля». Физика плазмы . 18 (5): 053701. Бибкод : 2011PhPl...18e3701H . дои : 10.1063/1.3574905 .
- ^ Цзян, К. (2009). «Конусы Маха в трехмерной сложной плазме». ЭПЛ . 85 (4): 45002. Бибкод : 2009EL.....8545002J . дои : 10.1209/0295-5075/85/45002 .
- ^ Швабе, М. (2011). «Прямое измерение скорости звука в сложной плазме в условиях микрогравитации». ЭПЛ . 96 (5): 55001. Бибкод : 2011EL.....9655001S . дои : 10.1209/0295-5075/96/55001 .
- ^ Сюттерлин, Р. (2009). «Динамика формирования дорожек в управляемой бинарной комплексной плазме». Письма о физических отзывах . 102 (8): 085003. arXiv : 0812.3091 . Бибкод : 2009PhRvL.102h5003S . doi : 10.1103/PhysRevLett.102.085003 . ПМИД 19257747 .
- ^ Ду, Ч.-Р. (2012). «Экспериментальное исследование формирования дорожек в сложной плазме в условиях микрогравитации» . Новый журнал физики . 14 (7): 073058. Бибкод : 2012NJPh...14g3058D . дои : 10.1088/1367-2630/14/7/073058 .