"Коламбус" (Columbus) был спроектирован и построен по заказу Европейского космического агентства (ESA) компанией Airbus. Разработка проекта заняла целых два десятилетия. 7 февраля 2008 года шаттл "Атлантис" доставил модуль на околоземную орбиту. Запуск лаборатории в эксплуатацию превратил Европу из арендатора в полноправного собственника части МКС и предоставил европейским учёным возможность для проведения собственных экспериментов в условиях микрогравитации.
Центр управления модулем "Коламбус" находится в 60 км от Мюнхена в городке Оберпфаффенхофен, где одновременно работают 80 ученых и инженеров.

Сердце европейских исследований на МКС

"Коламбус" представляет из себя цилиндр длиной 6,9 метров и диаметром 4,5 метра, в котором размещены 10 ячеек (размером с телефонную будку каждая) для установки научной аппаратуры. Каждая ячейка имеет независимую систему управления и охлаждения, а также линию связи с центром управления. Экспериментальные стойки работают в автоматическом режиме или дистанционно контролируются с Земли. Внутри самого модуля одновременно могут работать три астронавта. Эксперименты в условиях микрогравитации позволяют ученым получать уникальные данные для широкого спектра дисциплин, начиная с астрофизики, биологии, медицины и заканчивая психологией.

Исследования проводятся не только внутри лаборатории, но и снаружи – в открытом космосе. Для этого на внешней поверхности предусмотрены четыре места для крепления аппаратуры. Отсюда ученые наблюдают за Землей, изучают солнечно-земные связи, тестируют космические технологии, исследуют космическую радиацию и анализируют ее воздействие на оборудование и материалы.

Всего за эти годы было проведено более 225 экспериментов, а полученные данные послужили и еще послужат базой для публикаций многочисленных научных работ.

Растения в условиях микрогравитации

Показать изображение крупным планом

Закрыть

Первым экспериментом в истории космической лаборатории стал проект WAICO, который изучает влияние гравитации на развитие корневой системы растений. Для проведения исследования семена проращивают в течение двух недель при определенной температуре, влажности и освещении, при этом значение гравитации варьируется от 0g до 1g. Вследствие воздействия гравитации корни растений изгибаются и скручиваются. Анализ этого феномена поможет лучше понимать процессы роста растений и совершенствовать сельскохозяйственные техники.

Проект "Метерон"

На борту "Коламбуса" также проводятся эксперименты в области робототехники, изучающие взаимодействие робота и человека: так, астронавты на борту МКС управляют роботами, которые находятся на Земле. Первая часть эксперимента прошла в августе 2017 года, когда астронавт Паоло Несполи с борта "Коламбуса" управлял человекоподобным роботом Джастином, используя планшет. Под руководством астронавта Джастин выполнял различные задания в симуляции марсианской фермы, находящейся в Оберпфаффенхофене. Такая концепция управляемой автономии, где робот выступает коллегой человека на поверхности планеты и выполняет комплексные задания под его руководством, может значительно облегчить нагрузку на астронавта в путешествии на другие планеты.

Immuno & E-Nose

Иммунная система космонавта ослабляется во время миссий. Задача проекта Immuno, который также осуществляется на "Коламбусе", – выяснить причины и понять механизмы этого явления с помощью измерения гормонов и белковых факторов в крови, а также анализа дыхания. В будущем это поможет исключить инвазивные процедуры и перейти на новый, неинвазивный метод анализа дыхательного газа, который может заменить анализ крови.

Заражение грибами и микробами – серьезная угроза как для экипажа космического корабля, так и для оборудования: эти крошечные организмы могут превратиться в серьезную проблему для здоровья и безопасности экипажа. Проект E-Nose анализирует газы с целью выделить биомаркеры, такие как стресс или болезнь, в выдыхаемом воздухе.

Электромагнитный левитатор (EML)

Наконец, астронавты на "Коламбусе" проводят сложные физические опыты, например, c помощью плавильной печи исследуют механизмы плавления металлов и сложных сплавов в условиях микрогравитации. Эти процессы до сих пор мало изучены в силу определенных ограничений – возникновения конвекционных потоков при литье металла. В невесомости же эти потоки не образуются. EML производит нагрев металла внутри высокотемпературной камеры с помощью индукционной катушки, затем металл быстро охлаждается (этот процесс похож на закаливание лезвия ножа). В зависимости от режима плавления и охлаждения меняются механические свойства металла. Варьируя условия нагрева и охлаждения, ученые могут анализировать ранние фазы возникновения материальной структуры (нуклеации). Результаты этих исследований могут быть использованы для более глубокого понимания процессов, происходящих в высокотехнологичных сплавах и полупроводниковых материалах в расплавленном состоянии, и оптимизации процессов промышленного литья.

Александра Полякова

12.02.2018