Год вне Земли - страница 11

Другой задачей субмиллиметровой астрономии является спектральный анализ химического состава и физических свойств межзвездной сферы. В первую очередь это относится к нашей Галактике. Межзвездная материя состоит не только из атомов водорода и гелия (хотя их и большинство), но и из атомов и даже молекул других веществ. Многие молекулы, особенно сложные органические, состоящие из трех или более атомов, интенсивно излучают на субмиллиметровых волнах. Измерения длины волн, интенсивности и ширины спектральных линий молекулярного излучения позволяют оценить количество того или иного вещества во Вселенной. Зная эти параметры, можно определить физические характеристики — температуру, плотность, скорости движения — облаков межзвездной материи в космосе. Это важно для выяснения процессов эволюции во Вселенной, для понимания проблемы происхождения жизни.

Излучение, приходящее из космоса, в этом диапазоне очень слабое. Для приема сигналов в этой области нужны телескопы с большой собирающей поверхностью, выполненной с точностью, близкой к точности оптических телескопов. И приемники субмиллиметрового излучения должны иметь минимальные собственные шумы Поэтому их приходится охлаждать до температуры 4—5 градусов по Кельвину. На Земле такие системы охлаждения имеются. Здесь же потребовалось создать бортовую систему охлаждения, что и было создано специально для этого телескопа, — гелиевую криогенную систему замкнутого типа. Двухступенчатая газовая холодильная установка, работающая по обратному замкнутому циклу Стерлинга, обеспечивала охлаждение сверхчистого газообразного гелия до 20 градусов Кельвина. Во второй ступени газ охлаждали до 6—7 градусов Кельвина и в результате эффекта дросселирования частично сжижается с понижением давления. Температура на приемнике при этом падала до 4,2—4,8 градуса Кельвина. Кроме того, в составе телескопа был предусмотрен дополнительный канал с не-охлаждаемым приемником. Этот канал способен принимать сигналы в области ультрафиолетового излучения с длиной волны около 0,26 микрона, также при наземных измерениях недоступной. В этой области происходит сильное поглощение приходящего извне ультрафиолетового излучения атмосферным озоном, который играет важную роль в защите земной жизни от жесткого космического излучения. С помощью этого канала можно, наблюдая заходы ярких звезд за горизонт Земли, по ослаблению сигнала делать выводы о свойствах озонного слоя.

Весьма перспективны были технологические эксперименты, связанные с получением новых материалов и сплавов. Для этого на борту имелись две специальные печи — «Сплав» и «Кристалл», в которых проводились плавки. Условия орбитального полета создают исключительные возможности для получения материалов с уникальными свойствами. Получение их в земных условиях связано с большими техническими трудностями, экономическими затратами или вообще невозможно. Перед современной микроэлектроникой остро стоит проблема материалов, а точнее, их чистоты. Полупроводниковый материал должен на миллиард атомов иметь единицы атомов примесей, чтобы обеспечить требуемые электрофизические характеристики. Очень заманчивым представляется использование специфических условий космического пространства для организации производства ценных материалов. Невесомость должна помогать в создании полупроводниковых соединений. Часто случается, что наиболее привлекательные с точки зрения электроники сочетания состоят из слишком разнородных элементов. Один, скажем, легкий, а другой — тяжелый, один — тугоплавкий, второй — наоборот. В земных условиях очень трудно получить кристаллы таких соединений с однородным составом, а на орбите вполне возможно. С помощью установки «Сплав» можно получать в условиях орбитального полета различные композиционные материалы, кристаллы полупроводниковых веществ, выращиваемые методом объемной и направленной кристаллизации из жидкой и паровой фаз, различные виды стекол. На установке «Кристалл» решались близкие по конечной цели задачи: выращивание монокристаллов, получение пленочных структур, бестигельная варка стекла. Но методы решения были другими, в частности, пленочные структуры рассчитывали получить способами газотранспортной реакции и движущегося растворителя. Здесь уже был предусмотрен как стационарный режим нагрева, выдержки расплава и его охлаждения, так и продвижение расплава в тепловом поле.