Космическая технология и материаловедение на Российском сегменте МКС

Эксперимент "Плазменный кристалл"

Цель:

Этап 1а. Исследование плазменно-пылевых структур в газоразрядной плазме высокочастотного емкостного разряда.
Этап 1б. Исследование плазменно-пылевых структур в плазме тлеющего разряда постоянного тока.
Этап 2. Исследование воздействия УФ-спектра космического излучения на поведение ансамбля макрочастиц, заряжающихся путем фотоэмиссии.
Этап 3. Исследование плазменно-пылевых структур в условиях открытого космоса при воздействии УФ-излучения Солнца, плазменных потоков и ионизирующих излучений.

Задачи:

Изучение физических явлений в плазменно-пылевых кристаллах при различных уровнях давления инертного газа и мощности ВЧ - генератора в условиях микрогравитации

Используемая научная аппаратура:

Аппаратура "Плазменный кристалл-3 Плюс":

• Экспериментальный блок;
• Турбонасос;
• Аппаратура "Телесайенс"
  для управления процессом и регистрации результатов эксперимента.

Расходуемые материалы:

• Видеокассеты Hi-8 для записи процесса формирования плазменно-пылевых структур;
• Карта PCMCIA для записи параметров проведения эксперимента (давления газа, мощности ВЧ-излучения, размеров пылевых частиц и др.).

Ожидаемые и полученные результаты:

Впервые обнаружено формирование трехмерных упорядоченных структур сильно заряженных частиц микронного размера с большим параметром неидеальности (трехмерный плазменный кристалл) с гранецентрированной и объемно-центрированной решетками. Открыто одновременное сосуществование гранецентрированных и гексагональных структур. Осуществлено возбуждение волн пылевой компоненты, что дает возможность получения дисперсионных соотношений и исследования характера волн. Обнаружены нелинейные волны плотности пылевой компоненты. Обнаружено существование областей с конвективным движением заряженных макрочастиц в плазменной жидкости ("плазменно-пылевые вихри"), при этом поведение частиц существенно отличается от наблюдаемого в условиях гравитации. Продемонстрирована возможность исследования роста макрочастиц из газовой фазы в условиях микрогравитации.