В условиях микрогравитации, например, при нахождении на МКС, многие привычные вещи становятся невозможными. Например, нельзя взять кофеварку и налить себе чашку напитка, потому что жидкость не потечет в чашку, а начнет убегать в виде летающего шарика. Но знания физики позволяют все-таки выпить чашечку кофе. К Международному дню кофе астронавт Европейского космического агентства (ESA) Саманта Кристофоретти показала, как это происходит.
Кристофоретти смогла без труда выпить свой утренний напиток, даже пролетая со скоростью 27 600 км/ч на высоте 420 км над ближайшей кофейней.
Обычные кофеварки и чайники в космосе не работают, поэтому напиток поставляется космонавтам в готовом виде в тюбиках. Космонавты могут добавить горячую воду в алюминиевый пакет, предварительно наполненный лиофилизированным кофе, молоком и сахаром.
Хотя все-таки на борту МКС (ISS на английском) была кофеварка: машина ISS-presso была разработана кофейной компанией Lavazza, и она провела на борту МКС более двух лет, чтобы обеспечить астронавтов свежим кофе. Однако даже с усовершенствованной конструкцией ISSpresso кофе все равно наливают в питейный пакет.
Но астронавтам не обязательно пить «из горла» пакета – они могут налить напиток в специально разработанную «космическую чашку». Эта чашка использует эффект поверхностного натяжения жидкости и капиллярный эффект удержания жидкости и ее доставки человеку для потребления.
Ученый NASA доктор Марк Вайслогель, участвовавший в разработке чашки, объяснил в блоге: «В космическом корабле, если не понимать влияние поверхностного натяжения, жидкости (например, вода, топливо) могут разнестись практически где угодно. Вот почему в космосе вы увидите только астронавтов, пьющих из мешков с соломинками, чтобы они могли полностью свернуть мешок, обеспечив выход жидкости».
Чтобы обойти эти проблемы, NASA разработало чашку, использующую геометрию для использования поверхностного физики натяжения.
Касаясь губами края чашки, создается «капиллярное соединение», втягивая жидкость в рот примерно так же, как бумажное полотенце впитывает воду.
Отправка чашек в космос преследовала цель не только сделать утро астронавтов более приятным, но и была частью серьезной науки. Та же физика, которая помогает наливать кофе из чашки в рот, влияет на все жидкости, как на Земле, так и в космосе.
Как объясняет доктор Вайслогель, наблюдение за тем, как космическая чаша работает в условиях невесомости, поможет ученым узнать все: от «получения последней капли топлива для ракетного двигателя до доставки идеальной дозы лекарства пациенту».
Эксперименты, проведенные на космической чашке, также помогут предотвратить катастрофы во время предстоящих далеких космических путешествий, таких как путешествие на Марс.
