Существует ли или когда-либо существовало в космосе что-то отдаленно похожее на электронный микроскоп?

В общем, мы предпочитаем возвращать образцы на Землю для анализа. Есть много преимуществ: нет необходимости вывозить приборы на орбиту, достаточно места для хранения/времени/персонала/оборудования для анализа, а также проще модифицировать или расширять эксперименты. Когда приборы доставляются в космос, это обычно делается по одному из следующих оправданий:

• Он измеряет что-то в этом конкретном месте (например, радиацию, изображения поверхности планеты), что нельзя «вернуть обратно».
• Это необходимо для космонавтов или ими (например, биотелеметрия, мониторинг условий в кабине).
• Он измеряет прогресс явления во времени (например, рост клеток, вес космонавта).
• Образец будет изменен или уничтожен при его возвращении на Землю (например, эксперименты с жидкостью).

У Skylab был ручной оптический микроскоп. Он использовался для изучения роста бактерий и грибков в космосе, потока цитоплазмы у элодеи и поведения антител в невесомости. В некоторых экспериментах к микроскопу присоединялась камера.

Есть упоминания о микроскопах в модуле Spacelab на борту космического корабля "Шаттл". Однако недостаточно подробностей для определения типов этих инструментов.

На борту Международной космической станции было множество микроскопов. Один из них — довольно традиционный оптический прицел:

Стойка Saibo (Saibo) [JAXA] представляет собой многоцелевую стойку, состоящую из двух основных частей: чистой скамьи (CB) и экспериментальной установки по клеточной биологии (CBEF). Основной целью Saibo Rack является поддержка проектов клеточных культур, культур растений и мышей в целом ряде наук о жизни и биологических науках. CB представляет собой стерилизованный перчаточный бокс, оснащенный фазово-контрастным микроскопом. Микроскоп имеет различные режимы: светлопольный, фазово-контрастный и флуоресцентный микроскоп, а объектив можно переключать между четырьмя уровнями увеличения.

Второй — более сложный флуоресцентный микроскоп:

Система микроскопического наблюдения JAXA (флуоресцентный микроскоп) [JAXA] расположена в MSPR или в кабине. Это инвертированный флуоресцентный микроскоп Leica DMI 6000B. Он имеет 6 различных объективов с монохромной ПЗС-камерой. Микроскоп оснащен блоком светодиодной подсветки и может выполнять покадровую видеомикроскопию. Он также оснащен нагревателем предметного столика (до 40°C) для наблюдения за клеточными культурами. Флуоресцентный микроскоп управляется и управляется дистанционно с земли после того, как бортовая команда помещает в него образцы. Он использовался для биологии (культивирование клеток и личинок рыб) и экспериментов с растениями на борту МКС/Кибо.

Третий представляет собой оптический микроскоп, предназначенный в основном для наблюдения за жидкостями, хотя он использовался и для других целей:

Fluids Integrated Rack (FIR) [NASA] — это многопользовательская исследовательская установка по физике жидкости, предназначенная для размещения и визуализации широкого спектра экспериментов с жидкостью в условиях микрогравитации. [...] Дополнительным компонентом FIR, который сам по себе считается многоцелевым объектом, является модуль световой микроскопии (LMM) [NASA], управляемый с земли автоматизированный микроскоп, который позволяет создавать гибкие изображения (светлое поле, темное поле, фазовый контраст). и др.) как для физических, так и для биологических экспериментов.

Источник: Объекты Международной космической станции: исследования в космосе, 2017 г. и далее.

Конфокальный /3D-прицел , выпущенный в апреле 2018 года, может быть наиболее близким к тому, что вы ищете:

В зависимости от образца Microscopy SpaceLab также предлагает на выбор специализированные методы для улучшения контраста образца или выделения определенных структур с использованием поляризации, дифференциального интерференционного контраста (DIC) или возможностей 3D в нескольких режимах освещения. Микроскопия SpaceLab оснащена 8 выбираемыми объективами с увеличением от 2X до 100X, 7 выбираемыми длинами волн лазерного возбуждения и набором дихроичных и эмиссионных фильтров для различных вариантов флуоресцентной визуализации. Конфокальная функциональность будет реализована с помощью выбираемой оптики лазерного освещения и системы точечных отверстий с использованием того же сенсора научной камеры, что и в других режимах работы, что позволит сохранить компактный форм-фактор. Кроме того,

Два дополнительных готовых прицела были добавлены в июле 2018 года:

Объект NanoRacks Microscopes включает коммерческие готовые оптические и отражательные микроскопы. Микроскопы NanoRacks используют технологию plug-and-play USB и позволяют членам экипажа анализировать и передавать в цифровом виде изображения образцов Международной космической станции (МКС) на орбите.

Во всех прицелах ISS использовались датчики изображения. Ни один из них не использует заряженные частицы. Microscopy SpaceLab — единственный сканирующий прицел. Хотя все они являются довольно продвинутыми оптическими микроскопами, ни один из них не может считаться электронным микроскопом.

Ответ на этот вопрос изменился несколько дней назад. Cygnus NG-13 доставил на МКС сканирующий электронный микроскоп Voxa Mochii размером с чемодан в феврале 2020 года.

См. также статью GeekWire Из гаража на космическую станцию: электронный микроскоп Voxa Mochii будет летать высоко

Наличие электронного микроскопа на борту станции — и подключение к нему для удаленного доступа, чтобы наземные эксперты могли просматривать данные — упростило бы такое расследование. Это также может открыть новые горизонты в космической науке и технике, таких как мониторинг качества воздуха на космической станции, анализ биологических образцов, оперативный контроль качества передовых материалов или белковых кристаллов, изготовленных на космической станции, и использование ресурсов на Луне и Марсе.

Прибор Mochii имеет встроенное устройство для нанесения металлического покрытия методом PVD (для непроводящих образцов) и возможности электронно-дисперсионной спектроскопии.

Кроме того, плакат НАСА: https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2019/eposter/3238.pdf

И в миссии « Розетта », и в марсианском посадочном модуле «Феникс » были на борту атомно-силовые микроскопы. В них используется очень острый наконечник и чувствительное измерение силы для обнаружения взаимодействия между наконечником и поверхностью желаемого объекта. Как правило, они попадают в упомянутую вами категорию УСВ. Прибор «Розетта» использовался для исследования кометной и внутрисолнечной пыли, а прибор «Феникс» — для исследования марсианской пыли. Более подробная информация об инструменте Rosetta (названном MIDAS) доступна по этому вопросу .

Преимущество AFM в том, что они довольно малы и требуют небольшой мощности (MIDAS использовал 7,4 Вт).