Валентин Козырев - Полеты по программе «Интеркосмос»
Однако получение однородных полупроводниковых сплавов данного типа в наземных условиях существенно затрудняется процессами конвекции, обусловленной действием силы тяжести, поскольку химические элементы ртуть, кадмий и теллур значительно отличаются по своей массе. В свою очередь, однородность и структурное совершенство полупроводниковых материалов, полученных в космосе, обусловливает их особые физические свойства и возможности применения. Если в лабораторных условиях на Земле достигается степень однородности кристаллов этого типа порядка 12 %, то полупроводники, полученные в эксперименте «Сирена» в условиях невесомости, характеризуются значительно более высокой степенью однородности — около 60 %.
Эксперимент «Сирена» проводили космонавты М. Гермашевский и А. С. Иванченков. Они закладывали кварцевую ампулу, содержащую цилиндрической формы кристалл тройного полупроводника «ртуть—кадмий—теллур», в электронагревательную камеру печи. В камере происходило нагревание ампулы до расплавления кристалла, а затем в результате программируемого снижения температуры осуществлялось направленное затвердевание — кристаллизация. После окончания эксперимента кварцевая ампула с полупроводниковым материалом извлекалась из установки «Сплав» и возвращалась на Землю для последующего анализа.
Поскольку в распоряжении международного экипажа находились две ампулы с исследуемыми веществами, эксперимент проводился дважды. Первая ампула была нагрета до температуры около 900 °C, после чего она подверглась регулируемому охлаждению со скоростью 11,4 °C в час. Проведение первого эксперимента заняло 46 ч. 3 июля 1978 г. советско-польский технологический эксперимент «Сирена» был повторен, но с иной программой охлаждения: вторая ампула хотя и нагревалась аналогичным образом, но охлаждалась пассивно, т. е. без автоматической регулировки температуры. В этом случае скорость снижения температуры стала значительно выше — порядка 145 °C в час. Эксперимент закончился через 16,5 ч.
Успех эксперимента «Сирена» зависел также от поддержания особых условий при его осуществлении. Во время его проведения все оборудование научного орбитального комплекса «Салют-6» — «Союз», которое могло вызвать ускорения или вибрации конструкции, было выключено.
В июле 1978 г. грузовой транспортный корабль «Прогресс-2» доставил на станцию «Салют-6» новую электронагревательную установку — «Кристалл», включающую в себя электропечь, устройство управления и кассеты с контейнерами, содержащими капсулы с испытуемыми материалами. Эта установка предназначена для исследований в области материаловедения — выращивания полупроводников в виде слитков, объемных кристаллов или эпитаксильных структур из расплава и из паровой (или газовой) фазы (состояния). Установка «Кристалл» автономна и обеспечивает высокую степень автоматизации процессов, которые могут проводиться в диапазоне температур 400 — 1200 °C. Во время работы установки в ней осуществляется направленная кристаллизация, причем в отличие от установки «Сплав» процесс здесь протекает в условиях фиксированного теплового поля, а изменение зон нагрева достигается механическим перемещением ампулы с материалом в соответствии с требуемой программой.
Космонавты В. В. Коваленок и А. С. Иванченков на установке «Кристалл» провели эксперименты «Морава — Кристалл» и «Сирена — Кристалл», подготовленные специалистами СССР, ЧССР и ПНР. В эксперименте «Сирена — Кристалл», в частности, удалось вырастить трехкомпонентный полупроводник из соединения «свинец—селен—теллур», широко применяемый в инфракрасной лазерной технике.
Что же касается советско-польского международного экипажа, то он повторил эксперименты «Опрос», «Теплообмен» и «Кислород», впервые осуществленные предыдущим международным экипажем, причем эксперимент «Кислород» П. И. Климук и М. Гермашевский повторили несколько раз. Эти эксперименты были подготовлены совместно учеными и специалистами СССР, ЧССР и ПНР. Кроме того, советско-польский международный экипаж выполнил два новых медико-психологических эксперимента — «Вкус» и «Досуг», подготовленные советскими и польскими специалистами.
В ходе эксперимента «Вкус» осуществлялся цикл интересных исследований по изучению порога вкусовой чувствительности человека в условиях космического полета. Для этой цели использовался специальный электронный прибор — «Электрогустометр», сконструированный в Варшавском институте авиационной медицины и приспособленный для работы на борту орбитального комплекса. В задачу эксперимента входило изучение механизмов, которые ответственны за нарушения вкусовых ощущений, наблюдающиеся у космонавтов во время космических полетов.
Высказывались различные, зачастую противоречащие друг другу гипотезы для объяснения причин этих нарушений. Выдвигалось, например, предположение, что указанные аномалии вызваны изменениями в восприимчивости у периферического рецептора вкусовых ощущений, возникающими в результате перемещения крови от нижних к верхним частям тела. Искались причины и в характере пищи, и в психологической сфере космонавта.
«Электрогустометр» — электронный прибор небольшого размера, состоящий из генератора пилообразного напряжения (он позволяет получать ток между электродами в пределах от 0 до 300 мкА), цифровой измерительной системы и двух электродов (пассивного и активного). Для количественного анализа в этом эксперименте использовалось электрическое раздражение вкусовых рецепторов. Данный метод обеспечивает высокую объективность и точность измерений, а также быстроту получения результатов и возможность многократного повторения наблюдений. Перечисленные достоинства метода оказались решающими при его выборе для данных исследований.
При измерениях использовался самый простой электрический раздражитель — постоянный ток между двумя электродами: пассивный электрод космонавт держал в руке, а активным прикасался к языку в местах наибольшей концентрации вкусовых луковиц. По мере роста электрического напряжения у космонавта появляется металлический или кислый вкус во рту, что происходит вследствие возбуждения вкусовых луковиц и появления ионов Н и ОН благодаря электролизу жидкости в полости рта. Результат измерения можно было прочесть на цифровом индикаторе. Данные эксперимента «Вкус», полученные космонавтами, указывают на существование определенных закономерностей в изменениях вкусовых ощущений.
Эксперимент «Досуг» посвящался исследованию эффективности воздействия зрелищно-музыкальных программ на работоспособность экипажа во время полета, а также изучению психологических аспектов адаптации космонавтов к необычным условиям космической среды обитания. Космический полет, особенно длительный, оказывает явное влияние на психофизиологическое состояние космонавтов из-за воздействия таких факторов, как сенсорное голодание и социальная изоляция. В связи с этим возникает необходимость введения специальных зрелищно-музыкальных программ.
Ученые пришли к выводу, что одним из основных элементов такой программы должно быть воспроизведение разнообразных по содержанию визуальных изображений с помощью видеомагнитофона. С такой целью и разрабатывался эксперимент «Досуг», задачей которого ставилось определить влияние этих, так называемых рекреационных, программ на психофизиологическое состояние членов экипажа во время их пребывания на борту орбитальной станции «Салют-6». Была также поставлена задача по получению сведений, касающихся воздействия, оказываемого различными элементами рекреационной программы на самочувствие космонавтов с учетом продолжительности полета.
На основе анкетирования для каждого члена международного экипажа была разработана индивидуальная программа, учитывающая интересы отдельных космонавтов. На основе полученных данных совместно с польским телевидением была составлена программа, рассчитанная на несколько часов и записанная на видеомагнитофонную пленку, которую космонавты П. И. Климук и М. Гермашевский доставили на орбитальную станцию. Отобранный материал с удовольствием просматривали все члены экипажа — программа получила высокую оценку.
Значительную часть времени пребывания на орбитальной станции (например, большую часть дня 2 июля) члены международного экипажа уделили наблюдениям и фотографированию отдельных районов Земли и акватории Мирового океана в рамках эксперимента «Земля», разработанного учеными СССР, ГДР и ПНР. Эксперимент заключался в сравнении результатов одновременных наблюдений отдельных территорий, в том числе территории Польши, проводившихся с борта орбитальной станции, с самолета и с поверхности Земли.
В этом эксперименте изучались возможности метода дистанционного зондирования Земли из космоса для определения характера и структуры сельскохозяйственных районов, для получения оптических характеристик акватории Мирового океана, прогнозирования урожаев и т. п. Съемки в эксперименте «Земля» выполнялись с помощью многозональной фотоаппаратуры МКФ-6М, разработанной специалистами СССР и ГДР и изготовленной в ГДР. В рамках этого эксперимента космонавты сделали свыше 2500 снимков.
