Áttekintés
A NASA fizikai tudományos kutatási programja két különböző területen járult hozzá: egyrészt az alapkutatásban, amely a gravitáció és a világegyetem alapvető törvényei nélküli fizikai jelenségeket vizsgálja, másrészt az alkalmazott kutatásban, amely hozzájárul az űrkutatási technológiák alapjául szolgáló alapismeretekhez. E kutatások elvégzése során a fizikai tudományok alapvető tudományos ismereteket, társadalmi hasznot hozó eredményeket, valamint az űrkutatási technológiák – például az energiatermelés és -tárolás, az űrhajtás, az életfenntartó rendszerek, valamint a környezeti megfigyelés és szabályozás – alapjául szolgáló alapvető ismeretekhez való hozzájárulást nyújtanak. Mindezek javított űrrendszerekhez vagy új földi termékekhez vezettek.
Fő célkitűzéseink a következők:
- A fizika alapvető törvényszerűségeinek vizsgálata, gyakran mikrogravitációs vagy bolygóközi távolságokat használva kutatási eszközként
- Az űrkutatási technológiák, például az energiatermelés és -tárolás, az űrhajtás, az életfenntartó rendszerek alapjául szolgáló folyamatok mechanisztikus megértése, és a környezetfigyelés és -szabályozás
- A világűrben végzett kutatások ismereteinek és technológiáinak földi rendszerekbe való átültetésének támogatása a földi élet javára
- A világűrben végzett kutatásokat megkönnyítő élvonalbeli technológiák kifejlesztése
- A nyílt tudomány előmozdítása az adatok megosztása révén
A Nemzetközi Űrállomás biztosítja a hosszú ideig tartó mikrogravitáció nagyon kívánatos állapotát, amely a földi laboratóriumokhoz hasonló folyamatos és interaktív kutatást tesz lehetővé, sőt szükség esetén statisztikai érvényességet is biztosít. A program a Nemzetközi Űrállomás partnereivel (Oroszország, Európa, Japán, Kanada) és egyes űrprogrammal rendelkező külföldi kormányokkal, például Franciaországgal, Németországgal és Olaszországgal folytatott kutatási együttműködésekből is profitált.
A NASA fizikai tudományos kutatásai hat tudományágba – biofizika, égéstudomány, komplex folyadékok, folyadékfizika, alapfizika és anyagtudomány – szerveződnek. A közel súlytalan környezetben végzett kísérletek ezekben a tudományágakban azt mutatják meg, hogy a fizikai rendszerek hogyan reagálnak a felhajtóerő okozta konvekció, az üledékképződés vagy a megereszkedés majdnem teljes hiányára. Azt is feltárják, hogy más erők, például a gravitációhoz képest kicsi kapilláris erők hogyan uralhatják a rendszer viselkedését a térben. Az ezekből a vizsgálatokból nyert adatokat a NASA Fizikai Tudományok Informatikai Rendszerében (PSI) tárolják, és a nyilvánosság számára is hozzáférhetőek.
Ha Ön kutató, és többet szeretne megtudni a NASA Fizikai Tudományok programjáról, kérjük, vegye fel a kapcsolatot Dr. Brad Carpenterrel az alapfizikával, és Dr. Fran Chiaramonte-val az összes többi tudományággal és a PSI-vel.
A következő információk a hat tudományág és a PSI adatbázisának összefoglalása.
Fizikai Tudományok Informatikai Rendszere (adatbázis)
Biofizika | Égéstan | Komplex folyadékok | Fluidfizika | Fluidfizika | Alapfizika | Anyagtudomány
Az új Open Science modellnek megfelelően örömmel jelentjük be a Fizikai Tudományos Informatika (PSI) adattárat a Nemzetközi Űrállomáson (ISS) végzett fizikai tudományos kísérletekhez. A PSI rendszer hozzáférhető és nyitott a nyilvánosság számára. Ez lehetőséget biztosít a kutatók számára a korábbi repülési vizsgálatok eredményeinek adatbányászatára, kibővítve az elvégzett kutatásokat. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy egy repülési kísérlet adataiból számos földi vizsgálatot végezzenek, exponenciálisan növelve ezzel tudásanyagunkat. A PSI megfelel az elnök nyílt adatokra vonatkozó politikájának is. A weboldal a http://psi.nasa.gov címen érhető el.
Biofizika
Biológiai makromolekulák | Biomaterials | Biological Physics | Fluids of Biology
A Nemzetközi Űrállomás laboratóriumában a NASA tökéletesebb biológiai makromolekulák kristályait növeszti és a diffrakció néven ismert módszerrel elemzi. A diffrakció fénysugarakat vagy részecskéket irányít a kristályokra, majd a szóródási mintázatot tanulmányozva meghatározza az őket alkotó molekulák szerkezetét. A felhajtóerő által vezérelt folyadékáramlás és az üledékképződés hiánya miatt az űrben a kristályok jellemzően lassabban nőnek, mint a földön, és csökkentik a beépülési hibákat, így a kutatók jobb diffrakciós adatokat kaphatnak.
Combustion Science
Űrhajók tűzbiztonsága | Cseppek | Gáznemű – előkevert és nem előkevert | Szilárd tüzelőanyagok | Szuperkritikus reagáló folyadékok
Az Egyesült Államokban az égési folyamatok a szállított energia mintegy 85%-át adják, és számos ipari gyártási folyamat szerves részét képezik. Az égetés üvegházhatású gázokat és kormot termel, ami hozzájárul a globális felmelegedéshez és jelentős egészségügyi problémákat okoz. Az égéstudományi program idealizált kísérleteket végez a Nemzetközi Űrállomáson, ahol a gravitáció megszüntetése lehetővé teszi a kutatók számára az égési folyamatok olyan részleteinek tanulmányozását, amelyeket a földön nem lehet könnyen tanulmányozni. Az űrállomás környezete fontos kísérleti terepet biztosít az űrhajók tűzveszélyességének tanulmányozásához is.
Tudjon meg többet a Glenn Kutatóközpont égéstudományi kutatásairól
Folyadékfizika
Adiabatikus kétfázisú áramlás | Forrás és kondenzáció | Kapilláris áramlás és határfelületi jelenségek | Kriogén tárolás és kezelés
A folyadék minden olyan anyag, amely egy alkalmazott erő hatására áramlik, ezért a folyadékok és a gázok folyadékok. Az ő mozgásuk felelős a legtöbb szállításért és keveredésért a természetes és mesterséges folyamatokban és minden élő szervezetben. A folyadékfizika a folyadékok és gázok mozgásának és a hozzájuk kapcsolódó tömeg-, impulzus és energiaszállításnak a tanulmányozása. A folyadékok viselkedésének jobb megértésének igénye egy multidiszciplináris kutatóközösséget hozott létre, amelynek folyamatos vitalitását az alap- és alkalmazott tudományok új területeinek folyamatos megjelenése jellemzi. A Nemzetközi Űrállomás alacsony gravitációs környezete egyedülálló helyet kínál a folyadékfizika és a transzportjelenségek tanulmányozására. A szinte súlytalan körülmények lehetővé teszik a kutatók számára, hogy a Földön nem lehetséges módon megfigyeljék és irányítsák a folyadékjelenségeket. A kutatási területek közé tartoznak az adiabatikus kétfázisú áramlások, az áramlási forrás és kondenzáció, a kapilláris áramlások és a határfelületi jelenségek, valamint a kriogén rendszerekkel kapcsolatos áramlások.
Tudjon meg többet a Glenn Kutatóközpont folyadékfizikai kutatásairól
Komplex folyadékok
Kolloidok | folyadékkristályok | habok | gélek | szemcsés áramlások
A Mikrogravitációs Komplex Folyadékok Kutatási Program olyan bináris keverékeket vizsgál, amelyek folyadék-szilárd, folyadék-folyadék vagy modell folyadék-gáz fázisokból állnak. A kutatási területek közé tartoznak a kolloid rendszerek, folyadékkristályok, habok, gélek, emulziók és szemcsés áramlások. Ez a program magában foglalja a lágy kondenzált anyag témákat, amelyek számos olyan fizikai állapotot felölelnek, amelyek könnyen deformálódnak termikus feszültségek vagy termikus fluktuációk hatására. A mikrogravitációban az ülepedési és konvekciós maszkhatások megszűnnek, így a diszpergált fázis és a diszperziós közeg kölcsönhatása olyan időskálán figyelhető meg, amely a Földön nem áll rendelkezésre.
Tudjon meg többet a Glenn Kutatóközpont folyadékfizikai kutatásairól
Az alapfizika
Űroptikai/atomóra | Az ekvivalenciaelv kvantumtesztje | Hideg atomfizika | Kritikuspontos jelenségek | Poros plazmák
Az Alapvető Fizika Program olyan gondosan megtervezett kutatásokat végez az űrben, amelyek elősegítik a fizikai törvények, a természet szervező elveinek megértését, valamint azt, hogy ezeket a törvényeket és elveket hogyan manipulálhatják a tudósok és a technológiák az emberiség javára a Földön és az űrben. A NASA a Nemzetközi Űrállomás számára egy világszínvonalú kaliberű hideg atomlaboratóriumot fejleszt, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy az atomok viselkedését az abszolút nulla fok tízbilliomod részén belül tanulmányozzák. A NASA szorosan együttműködik az európai tudósokkal és az Európai Űrügynökséggel az űrbeli atomóra-együttes tanulmányozásában, a CNES DECLIC-ALI létesítményének fedélzetén a kritikus jelenségek kutatásában, valamint az olyan széleskörű területekre irányuló jövőbeli kísérletekben, mint az űrbeli komplex plazmák tanulmányozása és az ekvivalenciaelv kvantumtesztje.
Tudjon meg többet a Jet Propulsion laboratórium fizikai alapkutatásairól
Anyagtudomány
Fémek | Félvezetők | Polimerek és szerves anyagok | Üvegek és kerámiák | Szemcsés anyagok
A mikrogravitációs anyagtudományi program olyan kísérleteket végez a Nemzetközi Űrállomáson, amelyek célja az anyagok feldolgozásának és tulajdonságainak jobb megértése. Ezt a tudományos ismeretet aztán a földi ipari folyamatokban alkalmazzák a jobb és/vagy olcsóbb anyagok előállítása érdekében. Az űrállomás egyszerűsített környezetet biztosít az anyagok tanulmányozásához, mivel a megfigyeléseket szinte elhanyagolható mértékben befolyásolja az ülepedés és a felhajtóerő okozta konvekció. Ez segít a tudósoknak tisztázni a különböző hatások szerepét az anyagfolyamatokban. Az anyagtudományi kísérletek közül sokan a Materials Lab néven ismert Open Science megközelítést fogják alkalmazni. Ezt a megközelítést az alábbi PSI részben ismertetjük.
Tudjon meg többet az anyagtudományi kutatásról a Marshall Űrrepülési Központban
Tudjon meg többet az anyagtudományi kutatóállvány-1-ről a Nemzetközi Űrállomáson
Tudjon meg többet a mikrogravitációs tudományos kesztyűtartóról a Nemzetközi Űrállomáson