A NASA űrhajósai a Nemzetközi Űrállomáson (ISS) egy nagyon furcsán viselkedő anyagot növesztettek. Mikroszkóp alatt vizsgálva inkább egy apró szoborra hasonlít, és nem egy biológiai úton kialakult ásványra. A piramisszerű szerkezet lépcsőzetes rétegekben tekeredik össze, és túl rendezettnek tűnik ahhoz, hogy természetes legyen. A tudósok szerint ez a különös forma a gravitáció hiányának köszönhető.

A Nemzetközi Űrállomás az emberiség legfontosabb anyagtudományi laboratóriuma, amely a mikrogravitációt és a világűr egyéb szélsőséges körülményeit (extrém hőmérséklet, vákuum, UV-sugárzás) használja fel új anyagok fejlesztésére és a meglévők tesztelésére. A Materials International Space Station Experiment (MISSE) a legismertebb kísérletsorozat, amiben mintákat (fóliákat, szöveteket) helyeznek el az űrállomás külsején és azt vizsgálják, a nap és a vákuum hogy bontja le és színezi el a bevonatokat. Az alacsony Föld körüli pályán jelen lévő oxigén rendkívül reaktív, és súlyosan erodálja a műanyagokat.

A gravitáció hiánya persze teljesen megváltoztatja az anyagok viselkedését, azt, hogy olvadnak, kristályosodnak. A Földön az eltérő sűrűségű anyagok leülepednek vagy buborékokat képeznek, az ISS-en viszont a felületi feszültség dominál, így sokkal tisztább ötvözeteket, félvezető kristályokat és hibátlan optikai szálakat lehet előállítani. Az ISS-en tesztelt, űrben is tartós epoxigyanták lehetővé teszik a könnyebb és biztonságosabb folyékony-hidrogén tartályok gyártását a Mars-utazásokhoz.

A minigravitáció érdekességei

A NASA űrhajósa, Don Pettit július 18-án osztott meg egy képet és videót is, amiket az ISS-en rögzítettek: kálium-klorid kristályok növekednek mikrogravitációban, vagyis a Föld körüli pályán tapasztalható, szinte súlytalan környezetben. Ebben nem teljesen nulla a gravitáció, csak körülbelül egymilliószor gyengébb a vonzás, mint a Földön. Anne Wilson, a Butler Egyetem kémia és biokémia professzora azt mondta, a gravitáció vonzásának csökkenése komoly változásokat okoz a mi szervezetünkben is, és teljesen megváltoztatja az anyagok, például folyadékok és kristályok viselkedését.

Ezért a kálium-klorid, egy közönséges só, amelyet nátriumhelyettesítőként használnak az élelmiszerekben, úgy kristályosodik ki, ahogy itt a Földön képtelenség lenne reprodukálni. Mert az itteni körülmények között a kristályok mindig leülepednek a tartályok alján, elnehezülnek, de a mikrogravitációban teljesen máshogy viselkednek.

A kálium-klorid például természetes úton, a Földön kocka alakú kristályokat alkot, mikrogravitációban azonban ezek a kristályok főként a széleikből és sarkaikból nőnek, a közepük üregessé válik, és létrejön a piramisszerű szerkezet. A tudósok szerint ez nem csak a kálium-kloridra jellemző, a közönséges étkezési só ugyanígy képződik.

A gravitáció nélkül termesztett anyagok gyakran kevesebb hibával képződnek, ideális szerkezetet alkotnak, ami segíthet a félvezetők és más matériák gyártási folyamatainak finomításában a Földön.

Az ISS űrhajósai idejük jelentős részét olyan tudományos kísérletek elvégzésével töltik, amelyek a Földön szinte lehetetlenek lennének. Nemrégiben az űrállomás újonnan korszerűsített Hideg Atom Laboratóriumát használták az anyag egy nehezen megfogható ötödik halmazállapotának, a Bose-Einstein kondenzátumnak a létrehozására és tanulmányozására (az anyag egy különleges halmazállapota, amelyet bozonok alkotnak, és az abszolút nulla fokhoz közeli hőmérsékleten jön létre – ekkor a részecskék egyetlen közös, hatalmas „szuperatomként” viselkednek, és makroszkopikus szinten mutatnak kvantummechanikai tulajdonságokat). Tavaly pedig azt analizálták, az ISS külsején növekedő, űrnek kitett mohaspórák hogyan élnek tovább a Földön.