Новый рекорд: китайские ученые впервые нагрели вольфрам до 3100 ℃ в космосе
На борту китайской космической станции «Тяньгун» установлен новый рекорд в области исследования материалов. Ученым впервые в условиях орбитального полета удалось бесконтактным способом разогреть образец из вольфрамового сплава до температуры, превышающей 3100 ℃. Этот результат превосходит предыдущие достижения, установленные на японском модуле «Кибо» Международной космической станции (МКС).
Эксперимент был проведен в специальном герметичном научном контейнере в основном модуле станции «Тяньгун» с помощью метода электростатической левитации. Такой подход позволяет удерживать крошечные образцы металла в воздухе без какого-либо физического контакта с поверхностью и нагревать их мощными лазерами. Это исключает загрязнение материала, что особенно важно при работе с предельными температурами, а значит позволяет изучать его свойства в чистом виде.
Научную установку разработала группа физиков под руководством Ху Ляна из Северо-Западного политехнического университета в Сиане (КНР). Эксперимент был направлен на изучение термостойких материалов, используемых в термоядерных реакторах, ракетных двигателях и гиперзвуковых транспортных средствах. Полученные данные помогут не только в проектировании новых, более совершенных вольфрамовых сплавов, но и в фундаментальных исследованиях свойств материалов для ядерной и аэрокосмической отраслей. Ху Лян подчеркнул высочайшую надежность научной аппаратуры, которая успешно работает на орбите уже четыре года, тестируя различные современные материалы.
Проведение подобных экспериментов в космосе имеет два фундаментальных преимущества. Во-первых, среда микрогравитации позволяет расплавленному металлу (в данном случае вольфраму) принимать форму, близкую к идеальной сфере. Это значительно упрощает измерение таких ключевых физических свойств, как сила поверхностного натяжения и вязкость. Во-вторых, из-за высокой плотности вольфрама на Земле практически невозможно добиться равномерного смешения его с другими элементами: тяжелые компоненты тонут, а легкие всплывают. В условиях невесомости эта проблема исчезает, что позволяет создавать сплавы с однородной структурой и, как следствие, с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Вольфрам известен как самый жаропрочный из известных металлов. Его температура плавления составляет около 3420 ℃. Именно это свойство делает его идеальным для применения в экстремальных условиях, однако поведение материала на предельных термических значениях до сих пор изучено недостаточно.
Технология бесконтактных экспериментов с использованием левитации была отработана на Земле еще в конце 1980-х годов, а около 10 лет назад европейские и японские исследователи начали проводить их на МКС. Рекорд по проведению подобных экспериментов на Земле был установлен на установке в Центре космических полетов NASA им. Маршалла, где удалось разогреть вольфрам до 3400 ℃. В то же время в модуле «Кибо» удалось добиться нагрева всего примерно до 3000 °C.
Еще один рекорд был установлен на станции «Тяньгун» в середине августа. Космонавт Чэнь Дун провел внекорабельную деятельность в шестой раз за свою карьеру — больше, чем кто-либо другой в стране.