Indításra kész az űrállomás legnagyobb kutatómodulja, a Columbus

A Nemzetközi Űrállomás bővítése újabb mérföldkőhöz érkezik: az STS-122-es küldetés keretében hamarosan felbocsátják az európai építésű nagy kutatómodult, a Columbust. Az Atlantis űrrepülőgép legkorábban december 6-án, hazai idő szerint 22.31-kor startolhat, és tizenegy napos programjának fő feladata az új egység csatlakoztatása lesz.

Ideális környezet a mikrogravitációs kísérleteknek

A Föld körüli pályán végzett kísérleteket mikrogravitációs kísérleteknek nevezik (ami gyakorlatilag egyet jelent az űrállomáson csak elméletben elérhető súlytalansággal). A mikrogravitációs környezetben számos olyan kísérlet hajtható végre, illetve számos olyan anyag állítható elő, amely a Föld felszínén nem lehetséges. Sikerült például speciális, majdnem tökéletes szerkezetű kristályokat előállítani, a Földön elérhetőnél sokkal homogénebb és ezért ellenállóbb fémötvözeteket készíteni. A mikrogravitációs környezetben végzett anyagtechnológiai kísérletek és ipari eljárások sikerének egyik oka, hogy ott nem jelentkezik az egyes komponensek eltérő sűrűségéből adódó konvekció és ülepedés - amitől például az olvadt anyagok fajsúlyuk szerint rendeződnek még a megszilárdulás előtt.

Nagy tisztaságú gyógyszerészeti alapanyagokat sikerült előállítani az egyes eltérő töltésű összetevők elektroforézissel történő elkülönítésével. Ugyancsak fontos az ideális belső szerkezetű és tisztaságú félvezetők létrehozása, és sok lehetőséget tartogat a különböző fémek tisztítása az ún. átolvasztással.

Itt említhető a magyar "űrsör" kísérlet is, amely a mikrogravitációs környezetet arra használja ki, hogy az olvadt alumíniumban buborékokat hozzon létre - az így kialakult, likacsos anyag szerkezete a lehűtés után is megmarad. Ezzel igen nagy teherbírású, ám rendkívül könnyű anyag születik. Mint arról korábbi cikkünkben írtunk, a kísérlet egy újabb súlytalansági repülésen indul hamarosan, ezúttal egy magaslégköri rakétán. Ha ott is sikeresen vizsgázik, idővel az ISS fedélzetén is kipróbálhatják.

A Columbus képzeletbeli metszete, amint a Föld körüli pályán az ISS legénysége dolgozik benne (ESA)

A mikrogravitácós kutatások terén még csak néhány kis lépést tett az emberiség, hatalmas ismeretanyag vár felfedezésre a következő években. A legfontosabb kutatási témakörök az alábbiak:

Kristálynövesztés: mikrogravitációs térben mind kémiai összetétel, mind kristályszerkezet szempontjából szinte tökéletes, majdnem hibátlan kristályok és molekulák növeszthetők, köztük akár speciális fehérjék is. Ez például gyógyszermolekulák kutatásában óriási jelentőségű.

Folyadékok mikrofizikai tanulmányozása: kiemelt terület, amelyet érdemes külön említeni. A folyékony halmazállapotú anyagok esetében súlytalanságban sokkal könnyebben vizsgálhatók a Földön nehezen tanulmányozható témakörök, mint pl. a felületi feszültség, amely számos ipari alkalmazás fejlesztéséhez adhat támpontot.

Egyéb anyagtechnológiai kísérletek: a fenti kristály- és molekulanövesztési teszteken túl számos hasonló, ún. anyagtudományi kísérlet hajtható még végre súlytalanságban. Ilyen például bizonyos felületek rendkívül egyenletes bevonása, szilárd anyag és folyadék együttes viselkedésének vizsgálata, az egyes anyagokban zajló hőáramlás követése, diffúziós jelenségek vizsgálata, és új ötvözetek előállítása.

Biológiai kísérletek: mikrogravitációs térben a sejtek másként viselkednek, ennek ismerete bizonyos gének vizsgálatának megértésében segít, és az evolúció néhány eddig nehezen tanulmányozható területén is szolgálhat új ismeretekkel.

Űrélettani kísérletek: az emberi szervezet súlytalanságban történő viselkedésével kapcsolatos kutatások elősegítik, hogy minél biztonságosabban tudjon az ember a világűrben tartózkodni és dolgozni. Mind a vérkeringés, mind az izmok másként működnek mirkogravitációs környezetben, mint a Föld felszínén. A Föld körüli pályán az emberi testet érő sugárzás intenzitása és jellege szintén eltér a földfelszínitől.

Magyar részvétel a Columbus-modul kutatásaiban

Az európai modul kísérleteiből természetesen hazánk is kiveszi a részét. Az ESA és az Európai Unió együttműködésében kiírt pályázatokkal a frissen csatlakozott kelet-európai államok kipróbálhatják technológiai képességeiket. A 11 nyertes pályázat között négy helyet hazánk szerzett meg.

A magyar kísérletekre a Columbus első kutatási ciklusának keretében kerül majd sor. A Magyar Űrkutatási Iroda segítségével létrejött nemzetközi megállapodások értelmében hazánk építi meg a kísérleti berendezéseket, és azokat az ESA juttatja fel az űrállomásra. A tesztek keretében elsősorban a súlytalanságnak az emberi szervezetre kifejtett hatását fogják tanulmányozni.

A Columbus-modul a Kennedy Űrközpontban az előkészítés során (NASA)

Megkezdődik az intenzív kutatás

A Columbus üzembe állásával kezdődik meg intenzíven a Nemzetközi Űrállomás legfontosabb tevékenysége, a kutatás - noha tudományos kísérletek eddig is zajlottak a fedélzetén. Az ISS elkészítésének fő célja ugyanis a kísérletek és fejlesztések végzése mikorgravitációs környezetben, folyamatosan és állandó legénységgel. Az elmúlt évek számos problémája és technikai nehézsége után úgy fest, megkezdődhet a munka oroszlánrésze: a Columbus révén megsokszorozódik a kivitelezhető kísérletek száma.

Az európai modulban végzett kísérletek eredményei idővel a hétköznapi életben is megjelenhetnek. Az orvostudományban és a gyógyszerészetben elsősorban a rendkívüli tisztaságú anyagok előállítása hozhat áttörést, a mikroelektronika, a speciális ötvözetek és a kristályok gyártása terén pedig a nagyfokú szilárdság, a nagyobb pontosságú detektorok készítése, a Földön elő nem állítható ötvözetek megjelenése és további, ma még ismeretlen anyagok, illetve technológia nyithat új távlatokat.

A Columbus modul érkezése nem az egyetlen komoly fejlesztés a közeljövőben az ISS-en. 2008 elején a japán Kibo modul is az űrállomáshoz csatlakozik, amelyet szintén összetett kutatási feladatok elvégzésére terveztek. Zárt belső térfogata mellett egy külső felülettel is bír, amelyen a világűr vákuumában elhelyezendő berendezések lesznek, emellett egy logisztikai egység és egy robotkar is kapcsolódik hozzá.