Raportul misiunii spațiale STS-47
Lansare de la Cape Canaveral (KSC) și aterizare pe Cape Canaveral (KSC), pista 33.
Spacelab-J - o misiune comună NASA și Agenția Națională de Dezvoltare a Spațiului din Japonia (NASDA) care utilizează un modul Spacelab echipat - a efectuat investigații de microgravitație în materiale și științe ale vieții. Echipajul internațional, format din primul astronaut japonez (Mamoru Mohri) care a zburat la bordul Shuttle, prima femeie afro-americană (Mae Jemison) care a zburat în spațiu și, contrar politicii normale a NASA, primul cuplu căsătorit care a zburat pe aceeași misiune spațială (Mark Lee și Jan Davis), a fost împărțită în echipe roșii (Curtis Brown, Mark Lee și Mamoru Mohri) și albastre (Jerome Apt, Jan Davis și Mae Jemison) pentru operațiuni non-stop. Spacelab-J a inclus 24 de experimente în știința materialelor și 20 de științe ale vieții, dintre care 35 au fost sponsorizate de NASDA, 7 de NASA și 2 eforturi de colaborare.
Spacelab a fost un laborator presurizat de 23 de picioare (7,0 metri) construit de Agenția Spațială Europeană special pentru efectuarea de experimente într-un mediu cu cămașă la bordul Navetei Spațiale. Pentru Spacelab-J, a fost utilizat modulul lung. Acesta conținea o serie de rafturi pentru echipamente care dețin cuptoare, stații de lucru pentru computer și biologice, incubatoare biologice, dulapuri de depozitare și alte echipamente pentru a efectua experimente în spațiu. Spațiul suplimentar de depozitare și experimentele au fost amplasate în cabina echipajului orbitatorului, la mijlocul punții.
Investigațiile științei materialelor au acoperit domenii precum biotehnologia, materialele electronice, dinamica fluidelor și fenomenele de transport, ochelarii și ceramica, metalele și aliajele, precum și măsurătorile de accelerație.
Creșterea cristalelor de proteine: acest domeniu de cercetare urmărește să dezvolte cristale proteice de calitate superioară celor dezvoltate pe Pământ și să înțeleagă ordinea lor cristalină internă. Cristalele de proteine din misiunea Spacelab-J au fost cultivate în două instrumente științifice, fiecare bazându-se pe o tehnică diferită pentru a promova cristalizarea: difuzia vaporilor și difuzia lichid/lichid.
Proteinele sunt compuși aminoacizi complecși prezenți în toate formele de viață. Ei îndeplinesc numeroase roluri critice în procesele biochimice. Dacă oamenii de știință pot determina modul în care funcționează proteinele, pot fi dezvoltate medicamente noi și îmbunătățite.
Funcțiile majorității moleculelor organice sunt determinate de structura lor tridimensională. Dacă oamenii de știință pot determina structura unei proteine, aceste cunoștințe pot permite dezvoltarea de medicamente și produse sintetice noi și îmbunătățite.
În experimentele cu materiale electronice, cinci tipuri de cristale semiconductoare au fost cultivate folosind patru cuptoare specializate - cuptorul de încălzire cu gradient, cuptorul de imagine, cuptorul de creștere a cristalelor și cuptorul de încălzire continuă. Semiconductorii s-au topit și s-au solidificat încet pentru a obține cristal de înaltă calitate.
Cristalele rezultate au fost returnate pe Pământ pentru un studiu aprofundat și pot duce la o mai bună înțelegere a fabricării unor cristale similare pe Pământ. Acest lucru poate duce în cele din urmă la semiconductori și supraconductori îmbunătățiți și la componente electronice mai eficiente.
Experimentele privind dinamica fluidelor și fenomenele de transport au fost studiate fizica subiacentă la locul de muncă atunci când fluidele au fost supuse unor condiții diferite în condiții de microgravitație.
Picăturile lichide au fost levitate și manipulate folosind unde sonore în experimentul Dinamica picăturilor în spațiu și interferența cu câmpul acustic.
Alte două experimente - Studiul comportamentului cu bule și convecția indusă de Marangoni în prelucrarea materialelor sub microgravitate - au fost studiate convecția Marangoni, mișcarea fluidului cauzată de variațiile tensiunii superficiale între regiunile de diferite temperaturi.
Pe Pământ, lichidele sunt afectate de convecția condusă de flotabilitate. Când un lichid este încălzit, lichidele mai ușoare cresc și lichidele mai grele cad. În microgravitație, acest lucru este mult mai slab, permițând studierea convecției Marangoni sau a tensiunii superficiale. Convecția Marangoni este unul dintre multele fenomene care trebuie înțelese mai bine pentru ca tehnicile de procesare a materialelor să devină mai eficiente.
Noi tipuri de pahare și ceramică pot fi, de asemenea, dezvoltate prin metode de procesare fără containere. Experimentul Pregătirea materialelor optice utilizate în regiunea non-vizibilă a creat o sticlă care nu este pe bază de silicon, precum cea utilizată în dispozitivele de detectare cu infraroșu, cum ar fi lentilele telescopice.
Acest lucru a fost realizat într-un cuptor de levitație acustică. Acest cuptor a folosit unde sonore pentru a suspenda, combina și topi ingredientele în microgravitate. A format un pahar după răcire. Procesarea fără containere elimină posibilitatea introducerii impurităților, ducând probabil la ochelari care vor transmite mai multă lumină.
Cuptorul cu imagini a fost, de asemenea, utilizat pentru două experimente de sticlă și ceramică. Experimentul Comportamentul temperaturii ridicate al sticlei a colectat date despre procesele fizice din spatele topirii sticlei. Creșterea cristalului de samarskit în microgravitate a produs un compus mineral rar pentru a înțelege mai bine proprietățile sale și posibila utilitate.
O serie de zece experimente de metale și aliaje au studiat modalitățile prin care ingredientele pot fi combinate pentru a forma materiale noi, îmbunătățite. Cuptorul izotermic mare încălzește elementele într-o stare lichidă sub diferite niveluri de presiune și le răcorește de la starea topită la un solid utilizabil.