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    De átomos a planetas, el experimento de la Estación Espacial de mayor duración

    El cosmonauta de Roscosmos, Oleg Novitsky, trabajando en el experimento Plasma Kristall-4 en el laboratorio europeo Columbus de la Estación Espacial Internacional. 18 de junio de 2021. Crédito:ESA / NASA – T. Pesquet

    Mientras Europa celebra los 20 años de astronautas de la ESA en la Estación Espacial Internacional, un experimento ruso-europeo se ha estado ejecutando silenciosamente en el centro de investigación ingrávido durante el mismo tiempo:el conjunto de investigaciones Plasma Kristall (PK) sobre ciencia fundamental.

    Plasma Kristall toma un plasma e inyecta partículas finas de polvo en ingravidez, convertir el polvo en partículas altamente cargadas que interactúan entre sí, rebotando entre sí cuando su carga hace que las partículas se atraigan o se repelan. En las condiciones adecuadas, las partículas de polvo pueden organizarse con el tiempo para formar estructuras organizadas, o cristales de plasma.

    Estas interacciones y la formación de estructuras tridimensionales se asemejan al funcionamiento de nuestro mundo a escala atómica, un mundo tan pequeño que no podemos ver moverse ni siquiera con un microscopio electrónico. Agregue un láser a la mezcla y las partículas de polvo se podrán ver y registrar para que los científicos las observen en la Tierra para obtener un adelanto del mundo más allá de nuestros ojos.

    Estos átomos sustitutos son una forma para que los investigadores simulen cómo se forman los materiales a escala atómica, y probar y visualizar teorías. El experimento no se puede ejecutar en la Tierra porque la gravedad solo hace que la flacidez, recreaciones aplastadas posibles; si quieres ver cómo está constituido un cristal, necesitas eliminar la fuerza que tira hacia abajo:la gravedad.

    El 3 de marzo de 2001, "PK-3 Plus" se activó en el módulo Zvezda, el primer experimento físico que se llevó a cabo en la Estación Espacial. Dirigido por el centro aeroespacial alemán DLR y la agencia espacial rusa Roscosmos, el experimento fue un éxito y luego fue seguido por una cuarta versión, instalado en 2014 en el laboratorio Columbus de la ESA, esta vez como una colaboración ESA-Roscosmos.

    Movimiento de flujo de cizallamiento en un fluido plasma complejo en ingravidez en la Estación Espacial Internacional. Esta imagen es parte del experimento Plasma Kristall-4. Crédito:DLR

    Concepciones de planetas

    Al cambiar los parámetros en PK-4, como ajustar el voltaje o usar partículas de polvo más grandes, los doppelgangers del átomo pueden simular diferentes interacciones. Fenómenos complejos como las transiciones de fase, por ejemplo de gas a líquido, movimientos microscópicos, la aparición de turbulencias y fuerzas de cizallamiento son bien conocidas en física, pero no entendido completamente a nivel atómico.

    Usando PK-4, investigadores de todo el mundo pueden seguir cómo se funde un objeto, cómo se propagan las ondas en los fluidos y cómo cambian las corrientes a nivel atómico.

    Se han publicado alrededor de 100 artículos basados ​​en los experimentos de Plasma Kristall y el conocimiento adquirido está ayudando a comprender cómo se forman los planetas también. En su origen, nuestro planeta Tierra era probablemente dos partículas de polvo que se encontraron en el espacio y crecieron y crecieron en nuestro mundo. PK-4 puede modelar estos momentos de origen tal como son durante la concepción de los planetas.

    • La cosmonauta de Roscosmos, Elena Serove, instaló el experimento Plasma Kristall-4 en el laboratorio europeo Columbus de la Estación Espacial Internacional en 2014. Crédito:ESA / NASA

    • Plasma Kristall-4. Crédito:Michael Kretschmer

    La enorme cantidad de datos que crea PK-4 es tan vasta que no se puede descargar a través de la red de comunicación de la Estación Espacial. por lo que los discos duros se envían físicamente al espacio y viceversa con terabytes de información. El experimento se realiza desde Toulouse, Francia, en el centro operativo Cadmos de la agencia espacial CNES.

    Astrid Orr, El coordinador de ciencias físicas de la ESA señala que "PK-4 es un gran ejemplo de ciencia fundamental realizada en la Estación Espacial; a través de la colaboración internacional y la inversión a largo plazo, estamos aprendiendo más sobre el mundo que nos rodea, tanto en la escala de minutos como en la cósmica.

    "El conocimiento de los experimentos de PK se puede aplicar directamente a la investigación sobre la física de la fusión, donde es necesario eliminar el polvo, y el procesamiento de chips electrónicos, por ejemplo, en procesos de plasma en la industria de semiconductores y células solares. Además, la miniaturización de la tecnología necesaria para el desarrollo de Plasma Kristal ya se está aplicando en equipos médicos basados ​​en plasma para hospitales.

    "Los experimentos de PK abordan una amplia gama de fenómenos físicos, por lo que los descubrimientos revolucionarios pueden ocurrir en cualquier momento ".


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