Vedere generală
Programul de cercetare în domeniul științelor fizice al NASA a adus contribuții în două domenii distincte: în primul rând, cercetarea fundamentală, care investighează fenomenele fizice în absența gravitației și a legilor fundamentale ale universului, și în al doilea rând, cercetarea aplicată, care contribuie la înțelegerea de bază care stă la baza tehnologiilor de explorare spațială. În finalizarea acestor investigații, științele fizice oferă cunoștințe științifice de bază, rezultate care conduc la beneficii pentru societate și contribuții la înțelegerea de bază care stă la baza tehnologiilor de explorare spațială, cum ar fi generarea și stocarea energiei, propulsia spațială, sistemele de susținere a vieții, precum și monitorizarea și controlul mediului. Toate acestea au condus la îmbunătățirea sistemelor spațiale sau la noi produse pe Pământ.
Obiectivele noastre principale includ:
- Investigarea legilor fundamentale ale fizicii, utilizând adesea fie microgravitația, fie distanțele interplanetare ca instrumente de cercetare
- Furnizarea unei înțelegeri mecaniciste a proceselor care stau la baza tehnologiilor de explorare spațială, cum ar fi generarea și stocarea energiei, propulsia spațială, sistemele de susținere a vieții, și monitorizarea și controlul mediului
- Sprijinirea transferului de cunoștințe și tehnologie din cercetarea spațială către sistemele terestre, în beneficiul vieții pe Pământ
- Dezvoltarea tehnologiilor de ultimă generație pentru a facilita cercetarea în domeniul zborurilor spațiale
- Promovarea științei deschise prin partajarea datelor
Stația spațială internațională oferă condiția extrem de dorită de microgravitație de lungă durată, permițând o cercetare continuă și interactivă similară cu cea din laboratoarele de pe Pământ, oferind chiar și validitate statistică atunci când este necesar. Programul a beneficiat, de asemenea, de colaborări de cercetare cu partenerii Stației Spațiale Internaționale (Rusia, Europa, Japonia, Canada) și cu guverne străine individuale cu programe spațiale, cum ar fi Franța, Germania și Italia.
Cercetarea în domeniul științelor fizice a NASA este organizată în șase discipline – Biofizică, Știința combustiei, Fluide complexe, Fizica fluidelor, Fizica fundamentală și Știința materialelor. Desfășurate într-un mediu aproape lipsit de greutate, experimentele din aceste discipline dezvăluie modul în care sistemele fizice răspund la absența aproape totală a convecției, sedimentării sau a încovoierii determinate de flotabilitate. De asemenea, ele dezvăluie modul în care alte forțe, cum ar fi forțele capilare, care sunt mici în comparație cu gravitația, pot domina comportamentul sistemului în spațiu. Datele dobândite în urma acestor investigații sunt stocate în Sistemul Informatic de Științe Fizice (PSI) al NASA și sunt disponibile publicului.
Dacă sunteți cercetător și sunteți interesat să aflați mai multe despre programul de Științe Fizice al NASA, vă rugăm să îl contactați pe Dr. Brad Carpenter pentru fizica fundamentală și pe Dr. Fran Chiaramonte pentru toate celelalte discipline și PSI.
Următoarele informații reprezintă un rezumat al celor șase discipline și al bazei de date PSI.
Physical Sciences Informatics System (baza de date)
Biofizică | Știința combustiei | Fluide complexe | Fizica fluidelor | Fizică fundamentală | Știința materialelor
În conformitate cu noul model Open Science, avem plăcerea de a anunța depozitul de date Physical Science Informatics (PSI) pentru experimentele de științe fizice efectuate pe Stația Spațială Internațională (ISS). Sistemul PSI este accesibil și deschis publicului. Acest lucru oferă cercetătorilor posibilitatea de a extrage date din rezultatele investigațiilor de zbor anterioare, dezvoltând cercetările efectuate. Această abordare va permite efectuarea a numeroase investigații la sol pornind de la datele unui singur experiment de zbor, sporind exponențial volumul nostru de cunoștințe. PSI respectă, de asemenea, politica președintelui privind datele deschise. Site-ul web poate fi găsit la adresa http://psi.nasa.gov.
Biofizică
Macromolecule biologice | Biomateriale | Fizică biologică | Fluidele biologice
În laboratorul Stației Spațiale Internaționale, NASA cultivă cristale de macromolecule biologice mai perfecte și le analizează folosind o metodă cunoscută sub numele de difracție. Difracția direcționează fascicule de lumină sau particule către cristale și apoi studiază modelul de împrăștiere pentru a determina structura moleculelor care le formează. Lipsa fluxurilor de fluide determinate de flotabilitate și a sedimentării în spațiu determină, de obicei, creșterea mai lentă a cristalelor decât pe sol și reduce defectele de încorporare, permițând cercetătorilor să obțină date de difracție mai bune.
Știința combustiei
Securitatea la incendiu a navelor spațiale | Picături | Gaze – preamestecate și neamestecate | Combustibili solizi | Fluide reactive supercritice
În Statele Unite, procesele de combustie contribuie la aproximativ 85% din energia livrată și fac parte integrantă din multe procese de fabricație industrială. Combustia produce gaze cu efect de seră și funingine, care contribuie la încălzirea globală și provoacă probleme semnificative de sănătate. Programul științific de combustie efectuează experimente idealizate pe Stația Spațială Internațională, unde eliminarea gravitației permite cercetătorilor să studieze detalii ale proceselor de combustie care nu pot fi studiate cu ușurință la sol. Mediul Stației Spațiale oferă, de asemenea, un banc de testare important pentru studierea riscului de incendiu al navelor spațiale.
Aflați mai multe despre cercetările în domeniul științei combustiei la Glenn Research Center
Fluid Physics
Curgere bifazică dibatică | Fierbere și condensare | Curgere capilară și fenomene interfaciale | Depozitare și manipulare criogenică
Un fluid este orice material care curge ca răspuns la o forță aplicată, prin urmare lichidele și gazele sunt fluide. Mișcarea lor reprezintă cea mai mare parte a transportului și amestecului în procesele naturale și artificiale și în cadrul tuturor organismelor vii. Fizica fluidelor este studiul mișcării lichidelor și gazelor și al transportului asociat de masă, impuls și energie. Necesitatea de a înțelege mai bine comportamentul fluidelor a creat o comunitate de cercetare multidisciplinară a cărei vitalitate continuă este marcată de apariția continuă a unor noi domenii în știința fundamentală și aplicată. Mediul de gravitație redusă al Stației Spațiale Internaționale oferă un loc unic pentru a studia fizica fluidelor și fenomenele de transport. Condițiile de aproape imponderabilitate permit cercetătorilor să observe și să controleze fenomenele legate de fluide în moduri care nu sunt posibile pe Pământ. Printre domeniile de cercetare se numără fluxurile adiabatice în două faze, fierberea și condensarea fluxurilor, fluxurile capilare și fenomenele interfaciale, precum și fluxurile legate de sistemele criogenice.
Aflați mai multe despre cercetarea în domeniul fizicii fluidelor la Glenn Research Center
Complex Fluids
Coloizi | Cristale lichide | Spume | Geluri | Fluxuri granulare
Programul de cercetare a fluidelor complexe în microgravitație studiază amestecuri binare care constau din faze lichid-solid, lichid-lichid sau lichid-gaz model. Domeniile de cercetare includ sisteme coloidale, cristale lichide, spume, geluri, emulsii și curgeri granulare. Acest program include teme de materie condensată moale care acoperă o varietate de stări fizice care sunt ușor deformate de tensiuni termice sau fluctuații termice. În microgravitație, efectele de sedimentare și de mascare a convecției sunt eliminate, astfel încât interacțiunea dintre faza dispersată și mediul de dispersie poate fi observată pe o scară de timp care nu este disponibilă pe Pământ.
Aflați mai multe despre cercetarea în domeniul fizicii fluidelor la Glenn Research Center
Fizică fundamentală
Optica spațială / Ceasul atomic | Testarea cuantică a principiului echivalenței | Fizica atomilor reci | Fizica atomilor reci | Fenomene de punct critic | Plasme prăfuite
Programul de Fizică Fundamentală efectuează cercetări atent concepute în spațiu care ne fac să progresăm în înțelegerea legilor fizice, a principiilor de organizare a naturii și a modului în care aceste legi și principii pot fi manipulate de oamenii de știință și tehnologii pentru a aduce beneficii umanității pe Pământ și în spațiu. NASA dezvoltă un laborator de atomi reci de calibru mondial pentru Stația Spațială Internațională, care va permite oamenilor de știință să studieze comportamentul atomilor la aproximativ zece trilioane de grade de zero absolut. De asemenea, NASA colaborează îndeaproape cu oamenii de știință europeni și cu Agenția Spațială Europeană în studiile unui ansamblu de ceasuri atomice în spațiu, în cercetarea fenomenelor critice la bordul instalației CNES DECLIC-ALI și în viitoarele experimente care vizează domenii atât de largi, cum ar fi studiile plasmei complexe din spațiu și testarea cuantică a principiului echivalenței.
Aflați mai multe despre cercetarea în domeniul fizicii fundamentale la laboratorul Jet Propulsion
Știința materialelor
Metale | Semiconductori | Polimeri și materiale organice | Pahare și ceramică | Materiale granulare
Programul de știință a materialelor în microgravitație efectuează experimente pe Stația Spațială Internațională concepute pentru a îmbunătăți înțelegerea noastră privind prelucrarea și proprietățile materialelor. Această înțelegere științifică este apoi aplicată la procesele industriale de pe Pământ pentru a obține materiale mai bune și/sau mai puțin costisitoare. Stația spațială oferă un mediu simplificat pentru studierea materialelor, deoarece convecția determinată de sedimentare și de flotabilitate este aproape neglijabilă și afectează observațiile. Acest lucru îi ajută pe oamenii de știință să clarifice rolul diferitelor efecte asupra proceselor materialelor. Multe dintre experimentele din domeniul științei materialelor vor utiliza abordarea Open Science, cunoscută sub numele de Materials Lab. Această abordare este descrisă în secțiunea PSI de mai jos.
Aflați mai multe despre cercetarea materialelor la Marshall Space Flight Center
Aflați mai multe despre Materials Science Research Rack-1 pe Stația Spațială Internațională
Aflați mai multe despre Microgravity Science Glovebox pe Stația Spațială Internațională
.