Звіт про місію космічного польоту STS-47
Спуск з мису Канаверал (KSC) і посадка на мис Канаверал (KSC), Злітно-посадкова смуга 33.
Spacelab-J - спільна місія NASA та Національного агентства космічного розвитку Японії (NASDA) з використанням пілотованого модуля Spacelab - проводила дослідження мікрогравітації в галузі матеріалів та наук про життя. Міжнародний екіпаж, який складався з першого японського астронавта (Мамору Мохрі), який пролетів на борту човника, першої афроамериканської жінки (Мей Джемісон), яка літала в космосі, і, всупереч нормальній політиці НАСА, першої сімейної пари, яка полетіла на та ж космічна місія (Марк Лі та Ян Девіс), була поділена на червону (Кертіс Браун, Марк Лі та Мамору Мохрі) та блакитну (Джером Апт, Ян Девіс та Мей Джемісон) команди для цілодобових операцій. Spacelab-J включав 24 матеріалознавства та 20 експериментів з науками про життя, з яких 35 були спонсоровані NASDA, 7 NASA та 2 спільних зусилля.
Spacelab була 23-футовою (7,0 метрів) лабораторією під тиском, створеною Європейським космічним агентством, спеціально для проведення експериментів у середовищі сорочки-рукава на борту космічного човника. Для Spacelab-J був використаний довгий модуль. Він містив низку стелажів для обладнання, на яких розміщені печі, комп’ютерні та біологічні робочі місця, біологічні інкубатори, шафи для зберігання та інше обладнання для проведення експериментів у космосі. Додатковий простір для зберігання та експерименти знаходився в середній палубі кабіни екіпажу.
Дослідження матеріалознавства охоплювали такі галузі, як біотехнологія, електронні матеріали, динаміка рідини та транспортні явища, скло та кераміка, метали та сплави, а також вимірювання прискорення.
Зростання кристалів білка: Цей напрямок досліджень спрямований на розробку кристалів білка вищої якості, ніж на Землі, та розуміння їх внутрішнього кристалічного порядку. Кристали білка на місії Spacelab-J вирощували у двох наукових інструментах, кожен з яких покладався на іншу техніку сприяння кристалізації: дифузію пари та рідина/рідина.
Білки - це складні амінокислотні сполуки, присутні в усіх формах життя. Вони виконують численні, найважливіші ролі в біохімічних процесах. Якщо вчені зможуть визначити, як працюють білки, можуть розроблятися нові та вдосконалені ліки.
Функції більшості органічних молекул визначаються їх тривимірною структурою. Якщо вчені можуть визначити структуру білка, ці знання можуть дозволити розробку нових та вдосконалених ліків та синтетичних продуктів.
В експериментах з використанням електронних матеріалів п’ять видів напівпровідникових кристалів вирощували за допомогою чотирьох спеціалізованих печей - градієнтної нагрівальної печі, графічної печі, печі з ростом кристалів та печі безперервного нагрівання. Напівпровідники плавились і тверділи повільно, отримуючи кристал високої якості.
Отримані кристали були повернуті на Землю для поглибленого вивчення і можуть призвести до кращого розуміння виробництва подібних кристалів на Землі. Це врешті-решт може призвести до вдосконалення напівпровідників та надпровідників, а також до більш ефективних електронних компонентів.
Експерименти з динаміки рідини та транспортних явищ вивчали базову фізику при роботі, коли рідини піддавались різним умовам в умовах мікрогравітації.
Краплі рідини левітували та маніпулювали за допомогою звукових хвиль в експерименті «Динаміка падіння у просторі та перешкоди акустичному полю».
Ще два експерименти - вивчення поведінки бульбашок та індукована Марангоні конвекція при обробці матеріалів в умовах мікрогравітації - вивчали конвекцію Марангоні, рух рідини, спричинений коливанням поверхневого натягу між областями різних температур.
На Землі на рідини впливає конвекція, що управляється плавучістю. Коли рідина нагрівається, легша рідина піднімається, а важча рідина падає. У мікрогравітації це набагато слабше, що дозволяє вивчати конвекцію, керовану Марангоні або поверхневим натягом. Конвекція Марангоні - одне з багатьох явищ, яке слід краще розуміти, щоб техніка обробки матеріалів стала більш ефективною.
Нові типи окулярів та кераміки також можуть розроблятися методами безконтейнерної обробки. Під час підготовки оптичних матеріалів, що використовуються в невидимому регіоні, було створено скло на основі несилікону, подібне до того, що використовується в інфрачервоних приладах, таких як лінзи телескопів.
Це було здійснено в акустичній левітаційній печі. Ця піч використовувала звукові хвилі для суспендування, поєднання та розплавлення інгредієнтів у мікрогравітації. Він утворив склянку після охолодження. Безконтейнерна обробка виключає можливість потрапляння домішок, можливо, це призводить до окулярів, які будуть пропускати більше світла.
Піч із зображенням також використовувалася для двох експериментів зі скла та кераміки. Експеримент "Висока температура поведінки скла" зібрав дані про фізичні процеси, що стоять за плавленням скла. Зростання кристалу Самарскіту в мікрогравітації дав рідкісну мінеральну сполуку, щоб краще зрозуміти її властивості та можливу корисність.
Серія з десяти експериментів з металами та сплавами вивчала способи поєднання інгредієнтів для утворення нових вдосконалених матеріалів. Велика ізотермічна піч нагріває елементи до рідкого стану під різним рівнем тиску і охолоджує їх з розплавленого стану до корисного твердого речовини.