Полеты по программе «Интеркосмос»

Начало космической технологии было положено экспериментами, проведенными на борту советского космического корабля «Союз-6» в 1969 г. и американской орбитальной станцией «Скайлэб» в 1973–1974 гг., а также в ходе совместного экспериментального полета космических кораблей «Союз-19» (СССР) и «Аполлон» (США) в 1975 г. В дальнейшем эти эксперименты неоднократно проводились на борту советских научных орбитальных станций «Салют». Задача серии технологических экспериментов под общим названием «Морава» состояла в исследовании новых материалов, полученных в состоянии почти полной невесомости (микрогравитации), в выяснении связи между этими условиями и условиями кристаллизации, в выявлении воздействия микрогравитации на структуру и другие физические характеристики конденсированных систем.

Специалисты Института физики твердого тела АН ЧССР и ряда советских научных организаций совместно разработали методику проведения экспериментов. Причем чехословацкие коллеги выбрали и подготовили для них материалы, кварцевые ампулы и металлические капсулы. Перед доставкой капсул с ампулами на борт «Союза-28» аналогичные им опытные экземпляры были подвергнуты всесторонним испытаниям на Земле: тряске на вибростенде, ударным нагрузкам до 100 g, нагреву, имитирующему ход эксперимента. И лишь успешно сдав эти «экзамены», комплексный эксперимент «Морава» получил путевку в космос.

Первый эксперимент в данной серии — изучение процесса затвердевания расплава двух веществ, представляющего собой эвтектику[3]. При этом один из компонентов содержался в расплаве в избытке. В этом случае процесс затвердевания проходил в два этапа: кристаллизация из расплава основного компонента и последующее отвердевание остаточной эвтектики.

В качестве основного компонента был выбран анизотропный кристалл хлористого свинца, поскольку на нем проще проследить влияния температурного перепада и гравитационного поля. Вторым изучаемым веществом стал кристалл бромида ртути, обладающий чрезвычайно высокими значениями параметра связи в кристаллической решетке. Изучение этих двух веществ составляло содержание первого этапа технологического эксперимента «Морава».

Второй этап эксперимента состоял в изучении анизотропного оксихлорида висмута, приготовленного методом выращивания из жидкой фазы в условиях невесомости, а третий этап — в исследовании затвердевания и образования стекловидной системы, представленной полупроводниковым стеклом с тетраэдрической структурой решетки (в состав которой входят атомы германия, сурьмы и серы). Цель последнего исследования заключалась не только в определении условий образования стекла в состоянии невесомости, но также в изучении процессов зародышеобразования и разделения фаз, протекающих в стеклянной матрице, и определении влияния этих процессов на основные физические характеристики получаемых материалов.

Эксперимент проходил следующим образом. Чехословацкий космонавт В. Ремек поместил контейнер с исследуемыми веществами в электронагревательную установку «Сплав», доставленную на орбитальную станцию «Салют-6» с помощью грузового транспортного корабля «Прогресс-1». Установка «Сплав» была размещена вблизи корпуса орбитальной станции, неподалеку от центра тяжести всего научного комплекса. В ходе эксперимента весь орбитальный комплекс ориентировался так, чтобы его продольная ось была направлена к центру Земли.

Для повышения «чистоты» эксперимента в наиболее ответственные периоды кристаллизации на орбитальном комплексе выключались все системы и агрегаты, вызывающие колебания станции, сводились к минимуму даже перемещения космонавтов. Поэтому в эти решающие для эксперимента периоды времени сила тяжести по всем трем направлениям была несущественной и составляла не более 10^–6 — 10^–7g.

В контейнере, представляющем собой герметический стальной цилиндр длиной 172 мм и диаметром 17 мм, находились в кварцевых ампулах (в условиях вакуума) образцы исследуемых материалов. После помещения контейнера в цилиндрическую полую печь начиналось нагревание образцов с таким расчетом, чтобы температура в контейнере росла до тех пор, пока не достигала величины выше точки плавления исследуемых материалов (в первой серии это были системы «хлористый свинец — хлористая медь» и «хлористый свинец — хлористое серебро»).

Максимальный нагрев в экспериментах «Морава» достигал 500 °C. После достижения максимальной температуры началось ее регулируемое снижение. Причем максимальная температура достигалась примерно через 24 ч после начала эксперимента, а затем в режиме охлаждения возникал процесс затвердевания. Охлаждение длилось около 20 ч со скоростью примерно 11 °C в 1 ч. Таким образом, весь рабочий цикл составлял около двух суток.