Образовательные и гуманитарные проекты на Российском сегменте МКС

Эксперимент "Физика-образование"

Комплексный эксперимент "Физика-Образование" состоит из трех разделов:

1. "Физика-ЛТ",
2. "Физика-Фаза",
3. "Физика-Отолит".

В эксперименте предполагается продемонстрировать в условиях микрогравитации следующие физические явления:

• действие реактивных и аэродинамических сил на твердое тело вращения (серия сеансов эксперимента с устройством "Летающая тарелка");
• агрегация газовых пузырей при фазоразделении газожидкостной мелкодисперсной среды (сеанс эксперимента с устройством "Фаза");
• процессы передачи движений и воздействий на вестибулярный аппарат человека (серия сеансов эксперимента с устройством "Отолит").

Цель:

• Демонстрация действия основных физических законов движения при вращении геометрически симметричного тела - эллипсоида в условиях невесомости ("Физика-ЛТ").
• Исследование процесса полного разделения фаз газожидкостной мелкодисперсной системы в условиях микрогравитации под воздействием диффузии и сил поверхностного натяжения жидкости ("Физика-Фаза").
• Демонстрация моделирования процессов передачи движений и воздействий на вестибулярный аппарат в условиях микрогравитации ("Физика-Отолит").

Задачи:

1. В сеансах раздела "Физика-ЛТ" исследования предусматривают:

• проверку на борту РС МКС возможности демонстрации действия физических законов динамики реактивных и гироскопических сил на эллипсоид (диск "Летающая тарелка"), вращающийся в безопорной среде в условиях микрогравитации, с видеозаписью его поведения в пространстве отсека станции;
• исследование влияния расходных характеристик источника воздушного потока (при изменении направления и расхода истекающих струй воздуха) на параметры вращения и движения "Летающей тарелки";
• выпуск научно-образовательного презентационного материала на компакт-диске по теме "Демонстрация и исследование действия реактивных и гироскопических сил в условиях микрогравитации", по окончанию лабораторной обработки видеозаписей и анализа полученных результатов.

2. В сеансах раздела "Физика-Фаза" исследования предусматривают:

• проведение фоторегистрации поведения и объемного превращения газовых пузырей в область с общей поверхностью раздела "жидкость - газ";
• исследование скорости и особенностей процесса разделения фаз при объединении воздушных пузырей в жидкости в отсутствие действия сил плавучести;
• проведение сравнительной оценки процесса диффузии газа и действия сил поверхностного натяжения, происходящих без влияния силовых физических факторов гравитационной природы;
• выпуск научно-образовательного презентационного материала на компакт-диске по теме "Демонстрация явления агрегации газовых пузырей при фазоразделении газожидкостной мелкодисперсной системы в условиях микрогравитации, происходящей под действием внутренних сил жидкости", по окончанию лабораторной обработки и анализа фотоснимков.

3. В сеансах раздела "Физика-Отолит" исследования предусматривают:

• демонстрацию моделирования двигательных процессов и инерционных воздействий в вестибулярном анализаторе человека при знакопеременных ускорениях в условиях микрогравитации, с видеорегистрацией реакции гидромеханической модели вестибулярного аппарата;
• регистрацию поведения инерциальных (пробных) масс в гидромеханической модели вестибулярного анализатора на заданные механические воздействия;
• проведение сравнительной оценки реакции инерциальной системы модели с имеющимися данными космической и авиационной медицины;
• выпуск научно-образовательного презентационного материала на компакт-диске по теме "Демонстрация моделирования процессов передачи движений и воздействий на вестибулярный аппарат в условиях микрогравитации", по окончанию лабораторной обработки видеозаписей и анализа полученных результатов.

Используемая научная аппаратура:

• Устройство "Летающая тарелка";
• Устройство "Фаза";
• Прибор "Отолит";
• Комплект принадлежностей"

Используемая служебная аппаратура:

• Камкордер Sony HVR-Z1J;
• Цифровой фотоаппарат Nikon D200;
• Универсальный переносной кронштейн;
• Переносной светильник;
• Комплекс "Измеритель масс"

Расходуемые материалы:

• Видеокассета DVCAM (2 шт.);
• Флешкарта

Результаты эксперимента:

• Видеокассеты DVCAM с записью сеансов по разделам "Физика-ЛТ" и "Физика-Отолит".
• Флэшкарта с результатами фотографирования сеанса "Физика-Фаза".

Ожидаемые результаты:

Результаты эксперимента предполагается использовать в учебном процессе для демонстрационной проверки имеющихся представлений об особенностях сложного движения твердого тела, физической природе фазоразделения в газожидкостных мелкодисперсных средах, а также для наглядной иллюстрации особенностей функционирования вестибулярного аппарата человека в условиях микрогравитации.