Astro laboratorijos kosmose ir jose atliekami tyrimai
TKS astro jungtys
Pagal lotynų žodžio laboro – dirbu šaknį astronautai kasdien vykdo laboratorinius darbus, eksperimentuodami mokslo naujoves mikrogravitacinėmis sąlygomis ir net atvirame kosmose (viso jau per 200 kartų). TKS laboratorinių modulių Columbus (12,2 t o4,5×6,8 m), Kibo (15,8 t o 4,4×11,2 m), Poisk, Rassvet tūrį netrukus papildys daugiatikslis 92 m3 Nauka (po 13 metų atidėliojimų jau atgabentas į Baikonurą), pakeisiantis modulį Pirs (o4,2×13 m).
Tikėtina 2021 Nauka bus prijungtas prie TKS
Jungiamasis Pričal modulis
Dar ruošiamas 4 t 14 m3 sferinis Pričal su 6 lizdais jungtims (analogiškas funkcionuojančiam Node). O 2020 10 26 TKS laboratorijai sukako 20 metų, – dalyvaujant įvairių šalių mokslininkams (ir studentams) įvykdyti unikalūs tyrimai: – medicinos (astmos, vėžio, raumenų ir kaulų atrofijos, kraujotakos, net Alzheimerio bei Parkinsono; – vandens gryninimo sistemų; – baltymų kristalizavimosi mikrogravitacijoje; – augalų gyvybingumo; – kubsatų skleidimo į orbitas; – įvairių Žemės monitoringų; – pulsarų ir Juodųjų skylių stebėjimo; – 3D spausdinimo ir t.t.
Vienas solidžiausių TKS metrologinių laboratornių darbų – ACES (Atomic Clock Ensamble in Space – kosminis atominis laikrodis) yra prancūzų Pharao firmos pagamintas laiko ir dažnio etalonas. Jis veikia laiko matavimo vieneto apibrėžties „sekundė – cezio 133Cs spinduliavimo, kurį sukelia energinis šuolis tarp jo atomo pagrindinės būsenos dviejų hipersmulkiosios sandaros lygmenų, 9 192 631 770 periodų trukmė“ principu.- ir teikia 2.10-16 neapibrėžtį (tikslumo rodiklis etalonams). Greta tobulinamas SOC (Space Optical Clock) – stroncio 88Sr atominis laikmatis su optinėmis grotelėmis, tikintis jį būsiant tinkamiausiu kosminei navigacijai su 1.10-17 neapibrėžtimi.
Astro BEAM
Nuo 2016 eksperimentuojamas pirmasis plečiamo tūrio „minkštasienis“ modulis 1,36 t BEAM (Bigelow Expandable Activity Module – oru išpūstas nuo o2,36×2,16 m iki o3,2×4 m didumo). Tokia daugiasluoksnė konstrukcija su aliuminio struktūriniais elementais yra perspektyvi ir tolimesnėms astronautinėms kelionėms, nes yra lengvesnė ir kompaktiškesnė startuojant. Jau laukia astronautų 6-vietis iki o6,5×16,8 m pripučiamas B330, turėsiantis 4 Saulės skydus ir kelis varytuviukus.
Trečius metus įdomius laboratorinius darbus vykdo prie Columbus modulio pritvirtinti ASIM (Atmosphere-Space Interaction Monitor), GEDI (Global Ecosystem Dynamics Investigation), SSH (Space Storm Hunter). Pastarąjį sudaro 314 kg prietaisų rinkinys, tiriantis Žemės atmosferos reiškinius, ypač vėjus ir audras. GEDI matuoja anglies ciklus Žemėje iki 600 m gyliuose 4,2 km pločio juostomis. Danijos per ESA inicijuotas ASIM – kosminė klimato observatorija – tiria žaibus, įvairius švytėjimus, gama ir X-spinduliuočių pliūpsnius bei NOx ir O3 koncentracijų pokyčius.
Iš TKS 2017 paleistas ASTERIA (Arcsecond Space Telescope Enabling Research in Astrophysics) įrodė kubsatų laboratorines galimybes tyrinėti Visatą pigiausiu būdu. Japonų satas STARS-Me (Space Tethered Autonomous Robotic Set –Miniature elevator) vykdo pirmąjį astronautinio lifto laboratorinį darbą.
Kinijos astro laboratorijos
Kinų Tiangong-2 laboratorijoje nuo 2016 veikia Šanchajaus optikos ir mechanikos instituto atominis chronometras, tiriantis elektronų osciliacijas mikrogravitacijos sąlygomis ir patvirtinęs 10-13 santykinę paklaidą (nplus1.ru/news/2018/07/24/cold-sattelite).
Atominis chronometras Kinijos astro laboratorijoje
Tais metais pradėtas ir I-sis kvantinės kriptografijos lab darbas – Mo-Czy satas suskaitmenintą kvantiniais raktais vaizdą perdavė 7,4 Mm atstumu.
Beveik visi astro tyrikliai turi laboratorijų, pvz New Horizons: – kosminių dulkių tyrimo VBSDC (Venetia Burney Student Dust Counter), Colorado studentų sukurtas ir pavadintas profesorės V. Burney atminčiai; – SWAP (Solar Wind Around Pluto), tiriantis daleles iki 6,5 keV; – PEPSSI (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation) jonų ir elektronų bei plazmos ieškiklis; – LORRY (Long Range Reconnaisance Imager) 8,6 kg 1024×1024 px skyros vaizdaieškis ir kt.
NASA 2019 raketa Falcon Heavy iškėlė satą DSAC (Deep Space Atomic Clock – gyvsidabrio jonų astrolaikmatį). Tai už kvarcinius osciliatorius stabilesnis, ilgaamžiškesnis ir tikslesnis (paklaida – 1 s per 10 mln metų) astro laikrodis. Šis kompaktiškiausias (16 kg 29x27x23 cm) atominis laikmatis matuos atstumus iki kosminių objektų ir tiks erdvėlaivių navigacijai. Gal pratęs GPS iki Marso ir pagerins skyrą iki 1 cm.
Iki galaktinių mastelių plėsti GPS tikimasi NICER (Neutron star Interior Composition ExploreR – neutroninių pulsarų tyriklio, veikiančio nuo 2017 metų TKS) dėka. Šis 372 kg fotonų detektorius per 18 mėn ir 15 mln sekundžių ekspozicijos jau paruošė „dirvą“ šio astro laboratorinio darbo tęsimui SEXTANT (Station Explorer X-ray Timing And Navigation Technology) įrenginiu.
Laboratorijos Žemėje
Navigacinių prietaisų 18 a prireikė „jūrų valdovei“ Didž Britanijai, jos laivynui užplaukus ant seklumų ir žuvus tūkstančiams jūreivių. 1764 metais 0,1 s/parą tikslumo jūrinį chronometrą sukūrė J.Harrison, o atominį – tik 1967 L. Essen ir J. Perri. Dabar pagal 350 atominių laikmačių rodmenų vidurkį nustatomas pasaulinis koordinacinis laikas UTC (Universal Time Coordinated). Juo vadovaujasi visos laiko ir navigacijos tarnybos.
Pačios didžiausios laboratorijos yra Žemėje: neutrinų gaudyklė IceCube ir gravitacinių bangų LIGO. IceCube pietų ašigalio 1 km2 plote išdėstyti ledo gręžiniai su foto detektorių girliandomis ir kosminių dalelių skaitikliu paviršiuje. LIGO (žr mūsų „Gravitacinės bangos – trikdžiai ?“) registravo JSk (29 ir 36 S masių) gravitacines bangas, K. Thorn pelniusias 2017 Nobelio premiją. Jutos valstijoje dykumoje veikia astronautinė sociologijos laboratorija MDRS (Mars Desert Research Station), kurioje jau treniravosi per 200 būsimų marsiečių komandų (ir mūsų tautietė I. Popovaitė).