Homokozó a Columbia űrrepülőgépen

Vágólapra másolva!
A kutatók bíznak abban, hogy a súlytalanságban végzett vizsgálatok a szemcsés anyagok viselkedésének új jellemzőire világíthatnak rá.
Vágólapra másolva!

Forrás: ORIGOA homokvárat készítő gyerekeknek valószínűleg igen kevés fogalmuk van arról, hogy milyen fizikai törvények irányítják építményük sorsát. Egy fizikus számára azonban a homokvár nem más, mint több milliárd apró kis szemcséből álló szerkezet, amelynek állékonysága, tartóssága több fizikai folyamattól függ.

A száraz homok szemcséit könnyen elfújja a szél, ám víz hatására ez jelentősen megváltozik. A nedves homok ugyanis igen jól formálható, amelynek hátterében a homokszemcsékhez kapcsolódott vízmolekulák közötti gyenge kötés áll. A poláros vízmolekulákat ugyanis "egymáshoz húzza" a felületi feszültség, s a kialakult szerkezet szilárd marad. Ha viszont túl sok víz kerül a szemcsék közé, a gyenge kötések felbomlanak s a homok hígan folyó sáros anyaggá válik, amelyből lehetetlen formákat építeni.

A nyomás azonban jelentős mértékben képes befolyásolni a homokszemcsék viselkedését. Ha például földrengés-hullámok hatására nyomóerő hat a vizet tartalmazó homokösszletre, a szemcsék közötti víznek ki kellene préselődnie a rétegből. Ám erre nem mindig van lehetőség, s ilyenkor a növekvő nyomás egyre nagyobb része nehezedik a vízre. Ezzel együtt a homokszemcsék közötti nyomás viszont lecsökken (az egyre nagyobb nyomású vízben egyre kisebb mértékben préselődnek egymásnak).

Ezzel kapcsolatos az a rendkívül érdekes kérdés, hogy miként viselkednek a szemcsék, ha a közöttük ható nyomás egészen minimálisra csökken? Ám a kérdés megválaszolása igen nehéz földi körülmények között, mivel bolygónk gravitációs vonzása miatt a homokrétegre a felül lévő szemcsék saját tömege mindenképpen ránehezedik. Ezért merült fel a súlytalanságban végzett vizsgálatok igénye.

A Columbia űrrepülőgép leghamarabb november 29-én indulhat el az STS-107 jelű küldetésre, fedélzetén az MGM-III kísérlettel (Mechanics of Granular Materials-III, magyarul Szemcsés anyagok mechanikai vizsgálata). Száraz homokanyaggal már folytak kísérletek korábbi űrrepülések alkalmával (STS-79 illetve STS-89), amelyek meglepő eredményekkel is szolgáltak.

Forrás: ORIGOA jelenlegi vizsgálatok lényege, hogy egy rugalmas falú hengerbe helyezett, vízzel átitatott homokösszletet tíz percen át periodikusan összepréselnek a henger két végén lévő korongok közelítésével. Ezzel próbálják modellezni, hogy mi történik egy hasonló tulajdonságú homokréteggel például egy földrengés során.

Később, a Földre történő visszahozatal után CT-technológiával vizsgálják majd részletesen a minta belső szerkezetét, illetve epoxy-gyanta beinjekciózásával rögzítik is azt a későbbi mikroszkópos elemzések céljából.

Ezek a vizsgálatok hasznos információkkal szolgálhatnak az építőmérnököknek, a bányászoknak és a farmereknek egyaránt, akiknek egyaránt fontos a hasonló tulajdonságú, szemcsés anyagokkal fizikájának ismerete.

Korábban az [origo]-ban:

Zeolitkristályok az ISS-en
2002. július 18. A zeolitásványok súlytalanságban vizsgált különleges szerkezete a hétköznapi élet számos területén új megoldásokat ígér.

Súlytalan szerelem - szex a világűrben
2002. január 9. A küldetés sikerének szempontjából a szexet a munkához hasonló feladatnak kell felfogni. Ha az űrhajósok elvégezték, utána nem foglalkoznak vele érzelmileg, és nem hordozzák annak következményeit.