Creating Materials in a Weightless

Creating Materials in a Weightless Environment

 The weightless environment on space stations was of as much interest to materials scientists as to any others. Scientists are interested in a variety of physical properties of materials, such as melting points, molding characteristics, and the combining or separating of raw materials into useful products. Before the first space stations, materials scientists could perform simple experiments of very short duration aboard plummeting airplanes and from tall drop towers. Through these studies, scientists discovered that gravity plays a role in introducing defects in crystals, in the combination of materials, and in other processing activities requiring the application of heat. Until the advent of space stations, however, they were not able to sustain a weightless environment long enough to thoroughly study these phenomena.

 The advent of space stations allowed the study of new alloys, protein crystals for drag research, and silicon crystals for use in electronics and semiconductors. Materials scientists theorized that improvements in processing in weightlessness could lead to the development of valuable drugs; high-strength, temperature-resistant ceramics and alloys; and faster computer chips.

 One of the Mir components, the Kristall module, was partially dedicated to experiments in materials processing. One objective was to use a sophisticated electrical furnace in a weightless environment for producing perfect crystals of gallium arsenide and zinc oxide¹ to create absolutely pure computer chips capable of faster speeds and fewer errors. Although they failed to create absolutely pure chips, they were purer than those they could create within Earth's gravitational field.

 More recently, fiber-optic cables are also being improved in weightlessness. Fiber-optic cables, vital for high-speed data transmission, microsurgery, certain lasers, optical power transmission, and fiber-optic gyroscopes2, are made of a complex blend of zirconium, barium, lanthanum, aluminum, and sodium3. When this blend is performed in a weightless environment, materials scientists are finding them to be more than one hundred times more efficient than fibers created on Earth.

 In 2002 the ISS began the most complex studies of impurities in materials and ways to eliminate them in a microgravity environment. One of the more interesting causes of impurities, for example, is bubbles. On Earth, when metals are melted and blended, bubbles form. According to materials scientist Dr. Richard Grugel, "When bubbles are trapped in solid samples4, they show up as internal cracks5 that diminish a material's strength and usefulness."  In a weightless situation, however, although bubbles still form, they move very slightly, and this reduces internal cracks. Secondarily, their slow movement allows researchers to study the effect of bubbles on alloys more easily and precisely.

 According to Dr. Donald Gillies, NASA's leader for materials science, the studies of bubbles and other mysteries of materials production hold promise for new materials:

We can thank advances in materials science for everything from cell phones to airplanes to computers to the next space ship in the making6. To improve materials needed in our high-tech economy and help industry create the hot new products of the future, scientists are using low gravity to examine and understand the role processing plays in creating materials. (533 words, about 3660signs)

Результаты (русский) 2:

Создание материалов в условиях невесомости  невесомости среды на космических станциях было как большой интерес для ученых материалов , как к любым другим. Ученые заинтересованы в различных физических свойств материалов, таких как температуры плавления, формовочных характеристик, а также объединение или разделение сырья в полезные продукты. До первых космических станций, материалы ученые могли выполнять простые эксперименты очень короткой продолжительности на борту резкое падение самолетов , а также от высоких башен падения. С помощью этих исследований ученые обнаружили , что сила тяжести играет роль во внедрении дефектов в кристаллах, в комбинации материалов, а также в других мероприятиях , требующих обработки применения тепла. До появления космических станций, однако, они не были в состоянии выдержать условиях невесомости достаточно долго , чтобы тщательно изучить эти явления.  Появление космических станций позволило изучение новых сплавов, белковых кристаллов для исследования сопротивления и кристаллов кремния для использования в электроника и полупроводниковые приборы. Ученые предположили , что материалы улучшения в обработке в условиях невесомости может привести к развитию ценных лекарственных средств; высокопрочные, термостойкие керамические изделия и их сплавы; и более быстрые компьютерные чипы.  Один из компонентов Мир, модуль Kristall, был частично предназначен для проведения экспериментов в области обработки материалов. Одна из целей заключалась в использовании сложной электрической печи в условиях невесомости для получения совершенных кристаллов арсенида галлия и цинка oxide¹ создать абсолютно чистые компьютерные чипы , способные более высокой скоростью и меньшим количеством ошибок. Несмотря на то, что они не смогли создать абсолютно чистые чипы, они были чище , чем они могли бы создать в пределах гравитационного поля Земли.  Совсем недавно, волоконно-оптические кабели также совершенствуются в условиях невесомости. Волоконно-оптические кабели, жизненно важные для высокоскоростной передачи данных, микрохирургии, некоторых лазеров, оптической передачи электроэнергии, а также волоконно-оптических gyroscopes2, изготовлены из сложной смеси циркония, бария, лантана, алюминия и sodium3. Когда эта смесь выполняется в условиях невесомости, материалы ученые находят их более чем в сто раз эффективнее , чем волокон , созданных на Земле.  В 2002 году МКС начал самые сложные исследования примесей в материалах и способах их устранения в микрогравитации. Одной из наиболее интересных причин примесей, например, пузырьки. На Земле, когда металлы расплавляют и смешивают, пузырьки форму. По материалам ученый д - р Ричард Grugel, "Когда пузырьки оказались в ловушке в твердом samples4, они обнаруживаются как внутренний cracks5, снижающих прочность материала в и полезности." В невесомой ситуации, тем не менее, несмотря на то пузырьки все еще ​​образуют, они двигаются очень немного, и это уменьшает внутренние трещины. Вторично, их медленное движение позволяет исследователям изучить влияние пузырьков на сплавах более легко и точно.  По словам доктора Дональда Гиллис, руководитель НАСА для материаловедения, исследования пузырьков и других тайнах производства материалов перспективны для новых материалов: Мы может поблагодарить достижений в области материаловедения для всего от сотовых телефонов до самолетов на компьютеры к следующему космического корабля в making6. Для улучшения материалов , необходимых в нашей высокотехнологичной экономики и помочь промышленности создать горячие новые продукты будущего, ученые используют низкую силу тяжести , чтобы изучить и понять пьесы обработки роль в создании материалов. (533 слов, о 3660signs)