آزمایشگاه علوم مواد
آزمایشگاه علوم مواد (MSL) آژانس فضایی اروپا از قسمت های مفید ایستگاه فضایی بین المللی برای آزمایش های علوم مواد در جاذبه کم است.
این اولین بار در طبقه پژوهش علم مواد ناسا نصب شده است که در Destiny (از آزمایشگاه های ایستگاه فضایی بین المللی_ISS) قرار می گیرد. هدف آن طبقه بندی نمونه های مواد به روش های مختلف است: مستحکم سازی جهت فلزات و آلیاژها ، رشد کریستال مواد نیمه رسانا ، خصوصیات حرارتی و آزمایشهای انتشار آلیاژها و مواد تشکیل دهنده شیشه ، و تحقیقات در مورد انتقال فاز پلیمرها و سرامیکها بین مایع و جامد.[۱]
MSL برای ESA توسط EADS Astrium (شرکت فناوری هوافضا فرانسوی- زمینه: صنایع فضایی و گردشگری فضایی ) در فردریکشافن ، آلمان ساخته شد. آنجا توسط مرکز پشتیبانی کاربری ریزگرانش (MUSC) مرکز هوافضای آلمان (DLR) در کلن آلمان کنترل و کنترل می شود.
خلاصه ماموریت[ویرایش]
MSL در زمان ماموریت STS-128 شاتل فضایی دیسکاوری ناسا در اواخر آگوست 2009 راه اندازی شد...
اندکی پس از اتصال این شاتل به ایستگاه بین المللی و حدود دو روز پس از پرتاب آن ، MSL با Multi-Purpose Logistics Module (واحد تدارکات چند منظوره برای انتقال محموله بین زمین و ISS) به آزمایشگاه Destiny انتقال یافت.
پس از آن فعالیت های راه اندازی برای بررسی عملکرد طبقه پژوهش های علوم مواد و آزمایشگاه علم مواد در آن آغاز شد. راه اندازی در ابتدا شامل پردازش دو نمونه بود که در اوایل نوامبر اجرا شد. پس از بازگرداندن این دو نمونه به زمین برای تجزیه و تحلیل توسط دانشمندان ، بقیه نمونه ها از دسته 1 در اوایل سال 2010 پردازش شدند.
تأسیسات اصلی[ویرایش]
تأسیسات MSL سهم آژانس فضایی اروپا در طبقه پژوهش های علوم مواد ناسا است. این نیمی از قفسه استاندارد بارگذاری بین المللی را اشغال می کند.
MSL از یک مرکز اصلی با سیستم های فرعی پشتیبانی کننده مرتبط با آن تشکیل شده است. مرکز اصلی تقریبا از یک سیلندر از جنس استیل زنگ نزن محکم و غیر قابل نفوذ ( محفظه فرآیند ) تشکیل شده است که می تواند ورودی های مختلف کوره (FIs) را با خود تطبیق دهد ، که در آن پردازش نمونه انجام می شود. محفظه پردازش یک محیط کاملا کنترل شده و دقیق را برای اندازه گیری میزان ریزگرانش در اختیار قرار می دهد. این می تواند چندین ورودی مختلف کوره را در خود جای دهد . در طول اولین دسته از آزمایش ها ، کوره کم گرادیان (LGF) قرار گرفته است. کوره دیگر ، کوره (Solidification and Quenching (SQF در حال حاضر تولید شده و در انتظار عملیات های بعدی در سطح زمین است. FI را می توان با مکانیسم اختصاصی رانش منتقل کرد تا هر نمونه مطابق با نیازهای علمی دانشمندان پردازش شود.پردازش به طور معمول در خلاء انجام می گیرد.
مرکز اصلی از FIs با بیشتر از هشت المنت گرمایش و زیرساخت های مکانیکی ، حرارتی و الکتریکی لازم برای اداره FIs ها پشتیبانی می کند ، مجمع نمونه لوله کارتریج (SCA) را به همراه هرگونه آزمابش الکترونیکی اختصاصی که ممکن است ضروری باشد فراهم می کند.
FI ترتیب المنت های گرمایشی ، مناطق جداکننده و مناطق خنک کننده موجود در یک مجموعه عایق بندی شده حرارتی است. در قسمت بیرونی این مجموعه یک جلد فلزی با آب خنک شده است که رابط مکانیکی را به مرکز اصلی تبدیل می کند .
مشخصات عمده دو ورودی کوره تولیدی عبارتند از:
- کوره کم شیب (LGF)
LGF عمدتا برای نموّ بلوری بریجمن از مواد نیمه هادی طراحی شده است. آن از دو حفره گرم که توسط یک منطقه آدیاباتیک از هم جدا می شوند تشکیل شده است. این مجموعه می تواند شیب های کم و دقیقاً کنترل شده را بین دو سطح دمای بسیار پایدار برقرار کند.
- کوره مستحکم سازی و خاموش کننده (SQF)
SQF عمدتاً برای تحقیقات متالورژی طراحی شده است ، با امکان خاموش کردن رابط استحکام بخش در پایان پردازش و جابجایی سریع قسمت خنک کننده. این شامل یک حفره گرم و یک منطقه خنک کننده با آب سرد است که یک منطقه آدیاباتیک این دو را از هم جدا کرده است. این می تواند شیب های دمایی متوسط تا زیاد را در طول آزمایش نمونه به وجود آورد. برای ایجاد شیب های بزرگ ، یک حلقه فلزی مایع باعث اتصال و جوش حرارتی بین SCA و منطقه خنک کننده می شود. [۲]
نمونه کارتریج نمونه[ویرایش]
نمونه هایی که باید مورد پردازش قرار گیرند شامل میله(کارتریج)های آزمایش (SCA) ها وجود دارد که شامل یک لوله نشت کم ، بوته ، سنسورهایی برای کنترل فرآیند ، کاوشگر نمونه آزمایش و پایه میله کارتریج (یعنی رابط مکانیکی و الکتریکی به محفظه فرآیند) می باشد. مفهوم ایمنی MSL مستلزم آن است که نمونه های آزمایشی در SCA ها که حاوی ترکیبات سمی هستند، کار یافتن نشتی های پنهان انجام می دهند. حجم بین نمونه آزمایش و لوله کارتریج (میله کارتریج) با مقدار از قبل تعیین شده کریپتون پر می شود و امکان نشت یابی توسط طیف سنج جرمی را فراهم می کند. با این حال دسته اول آزمایش ها حاوی هیچگونه ماده سمی نیست.
حدود 12 ترموکوپل علمی مشخصات دمایی نمونه را تهیه می کنند و آنالیز حرارتی دیفرانسیل را می دهند. [۲]
آزمایش ها[ویرایش]
آزمایشگاه علوم مواد - انتقال ستونی-محوری در فرایند تثبیت کردن (CETSOL) و ساختمان ریزساختار در ریخته گری آلیاژهای فنی تحت شرایط همرفت پراکنده و مغناطیسی کنترل شده (MICAST) دو تحقیق هستند که الگوهای مختلف رشد و سیر تکاملی ریزساختارها را در طول تبلور آلیاژهای فلزی ریزگرانشی بررسی می کنند.
MICAST تشکیل میکروساختار را در طول ریخته گری آلیاژهای فنی تحت شرایط همرفت پراکندگی و مغناطیسی کنترل شده مطالعه می کند. MICAST الگوهای جریان سیال را که در تحول ریزساختار در طول فرآیند ریخته گری تأثیر می گذارد ، از طریق آزمایش شناسایی و کنترل می کند ، و الگو های عددی تحلیلی و پیشرفته را می سازد. نتایج آزمایشگاهی همراه با مطالعات پارامتری که از شبیه سازی عددی استفاده می کند ، برای بهینه سازی فرآیندهای ریخته گری صنعتی استفاده می شود. راه حل های طراحی که باعث بهبود فرآیندهای ریخته گری و بخصوص آلیاژهای آلومینیوم با خواص کاملاً تعریف شده می شوند،فراهم شده است.محیط ریزگرانشی ایستگاه فضایی بین المللی از اهمیت ویژه ای برای این پروژه برخوردار است زیرا تنها کلیه همرفت های حذفی ناشی از گرانش القایی و شرایط کاملا معین برای تثبیت سازی غالب است که می تواند با جریان مصنوعی مایع که تحت کنترل کامل آزمایش کنندگان است ،مختل شود. MICAST به بررسی تأثیر شرایط انتشار (پراکندگی) و همرفتی خالص روی آلومینیوم-سیلیکون (AlSi) و آلومینیوم-سیلیکون-آهن (AlSiFe) آلیاژهای ریخته گری گسیل شده در تحول ریزساختار هنگام انجماد جهت دار همراه چرخش میدان مغناطیسی و یا بدون آن می پردازد.
هدف اصلی CETSOL بهبود و اعتبار بخشیدن به مدلسازی انتقال ستونی-محوری یا (CET) و ریزساختار دانه در پردازش تثبیت سازی است. اهداف از این کار ، اطمینان دادن به صنعت در مورد قابلیت اعتماد به ابزارهای عددی معرفی شده در مدل های عددی جامع ریخته گری و ارتباط آنها است. برای دستیابی به این هدف ، تعمیق شدید در توصیف کمی(مقداری) پدیده های فیزیکی اصلی که از مقیاس های میکروسکوپی تا ماکروسکوپی ، کنترل تشکیل میکروساختار و CET پیگیری می شود. CET هنگام رشد ستونی زمانی که دانه های جدید جلوتر از ستون جلو در مایع زیر تبریدی رشد می کنند، اتفاق می افتد. تحت شرایط خاص ، این دانه ها می توانند رشد ستونی را متوقف کرده و سپس ریزساختار تثبیت سازی به هم بخورد(بی نظم شود). آزمایش ها باید به دلیل طولانی مدت مستلزم استحکام بخشیدن به نمونه ها با مقصود مطالعه CET روی ISS هستند. در واقع ، مقیاس طولی ساختار دانه هنگامی که رشد ستونی اتفاق می افتد در حدود مقیاس ریز ساختار است تا مقیاس ریخته گری. این ناشی از این حقیقت است که به عنوان یک تقریب، این جریان گرما است که انتقال را به جای جریان املاح کنترل می کند. برنامه های آزمایشی روی آلیاژهای آلومینیوم_نیکل و آلومینیوم_سیلیکون انجام می شود.[۳]
انتشارات مرتبط[ویرایش]
- Schaefer D، Henderson R. Concept for Facility Research Science Material. هجدهمین نشست و نمایشگاه علوم هوافضا. Reno ، NV 12-15 ژانویه ، ؛ AIAA-1998-259. 1998
- Cobb SD ، Higgins DB ، Kitchens L. قابلیت های ركس تسهیلات تحقیقات علمی علوم مواد و ویژگی های طراحی. چکیده های IAF ، 34مین مجمع علمی COSPAR ، دومین کنگره جهانی فضایی. ؛ ج-6-07. 2002
- Carswell W، Kroeger F، Hammond M. QMI: کوره ای برای پردازش فلزات و آلیاژها در ایستگاه فضایی بین المللی. مجموعه مقالات کنفرانس هوافضا IEEE 2003. ؛ 1: 1-74. 2003
- ویژگی های طراحی و قابلیت های اولین رک تحقیقات علوم مواد (MSRR-1). مجموعه مقالات کنفرانس هوافضا IEEE 2003. ؛ 1: 55-63. 2003 [۴]
همچنین ببینید[ویرایش]
تحقیقات علمی در مورد ISS
گالری[ویرایش]
-
Ground MSRR-1 در مدل پرتاب. قسمت سمت راست آن حاوی مدل مهندسی MSL است. سمت چپ حاوی قسمت های پشتیبانی آن (بخش پایین) و سینی فلزی بالایی است. در سمت چپ ، قسمت هایی برای استفاده از کوره اضافی (به عنوان ماژول) در صورت نیاز وجود دارد.
-
کوره کم شیب MSL و Sample Ampoule Cartridge Assembly در سال 2004.
-
نمای نزدیک از کوره کم شیب (LGF) و کوره مستحکم ساز و دافع (SQF) که در سمت راست MSRR-1 توسط آژانس فضایی اروپا ایجاد شده است.
-
تصویر ناسا: ISS020E037829 فضانورد آژانس فضایی اروپا _ کریستر فوگلسانگ(بالای عکس) و فضانورد ناسا _ تیم تای کوپرا ، هر دو از اعضای اصلی ماموریت STS-128،یک Rack-1MSRR-1 را در آزمایشگاه Destiny ایستگاه فضایی بین المللی نصب می کنند.
منابع[ویرایش]
- ↑ "MSL-LGF: High temperature materials research on board the ISS by means of resistance heated furnaces". DLR. Retrieved August 20, 2009.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ ۲٫۰ ۲٫۱ "Material Science Laboratory" (PDF). ERASMUS User Centre and Communication Office - Directorate of Human Spaceflight - European Space Agency. Archived from the original (PDF) on November 6, 2005. Retrieved August 9, 2009.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ "MSL-CETSOL and MICAST" (PDF). National Aeronautics and Space Administration. Retrieved November 4, 2009.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
- ↑ "Fact Sheet". Archived from the original on July 9, 2009. Retrieved August 9, 2009.صفحه پودمان:Citation/CS1/en/styles.css محتوایی ندارد.
لینک های خارجی[ویرایش]
This article "آزمایشگاه علوم مواد" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:آزمایشگاه علوم مواد. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.
