КОСМІ́ЧНЕ МАТЕРІАЛОЗНА́ВСТВО — напрям космічних досліджень, що ви­вчає вплив космічних умов (невагомість, радіаційний вплив, вакуум тощо) на фізико-хімічні властивості матеріалів і процеси одержа­н­ня матеріалів із рідкої, газоподібної фази та сумішей і роз­робле­н­ня від­повід­них методів. Інколи це поня­т­тя (в радянських і російських джерелах) також вживають для ви­значе­н­ня процесів отрима­н­ня матеріалів для виробів ракетно-космічної техніки. У сучасних космічних про­грамах структура дослідже­н­ня в галузі К. м. ви­значається двома основними напрямами.

До першого від­носять фундаментальні закономірності фізико-хімічних процесів в умовах невагомості (мікро­гравітації), зокрема транс­порт­ні явища в рідинах і сумішах, кри­сталізація роз­плавів і роз­чинів, поверх­неві явища. До другого належить роз­робле­н­ня методів і технологій одержа­н­ня кри­сталів з особливими властивостями, управлі­н­ня гідродинамічними потоками (електромагнітне пере­мішува­н­ня, вібраційний вплив), управлі­н­ня структурою металів та сплавів, створе­н­ня надчистих білкових кри­сталів тощо. Історично ці два напрями певний період обʼ­єд­нувалися в напрям «наук про мікро­гравітацію». Нині у класифікації COSPAR (Committee on Space Research) перший напрям від­носять до фундаментальних про­блем фізики космосу, другий — до власне К. м. На початку космічної ери вважалося, що дослідже­н­ня з К. м. ви­значатимуть основу індустріалізації космосу. Такі сподіва­н­ня випливають з унікальних умов, які досягаються під час космічного польоту, а саме: від­сутність (мале значе­н­ня) гравітаційної конвекції в рідинах, не­змішуваність компонентів з різною густиною, пере­важаюча роль поверх­невих сил порівняно з масовими, можливість утрима­н­ня роз­плаву без контакту зі стінками контейнеру тощо. На цій основі перед­бачалося створити матеріали з новими структурними станами, монокри­стали з унікальними властивостями, нові класи композитних матеріалів тощо.

Однак великий екс­периментальний матеріал, здобутий зокрема на пілотованих космічних станціях («Салют», «Мир», «Spacelab»), довів необхідність ви­вче­н­ня складних фізико-хімічних процесів в умовах мікро­гравітації, а також нового рівня моделюва­н­ня цих процесів. Предметом дослідже­н­ня у К. м. ви­ступають процеси тверді­н­ня різних матеріалів (метали, сплави, кераміка, полімери тощо), вирощува­н­ня монокри­сталів різних речовин, роз­робле­н­ня гетерофазних структур з парової фази, процеси транс­порту у рідинах і сумішах, зокрема при низьких температурах, одержа­н­ня гетеро­структур з парової фази. Суміжними про­блемами є дослідже­н­ня течій у складних рідинах і сумішах, поверх­неві явища, зокрема конвекція Маранґоні, течії у рідких пере­мичках. За­звичай про­грами з К. м. включають викори­ста­н­ня різних засобів для створе­н­ня умов невагомості (мікро­гравітації). Окрім власне орбітальних комплексів, які до­зволяють проводити систематичні дослідже­н­ня, використовують спеціально обладнані літаки, що здійснюють короткочасний політ параболічною траєкторією (стан невагомості реалізується протягом близько 20 сек.), а також башти ски­да­н­ня (5 сек.). Досить часто за­стосовують також наземні при­строї, в яких сила тяжі­н­ня компенсується, зокрема електромагнітними (або іншими) силами,– т. зв. левітатори.

Серед найві­доміших дослідницьких центрів у галузі К. м. — імені Дж.-Г. Ґлена Національного управлі­н­ня з аеронавтики і дослідже­н­ня космічного простору (м. Клівленд, США), Німецького космічного агентства. Основні результати дослідже­н­ня з К. м.: ви­значе­н­ня фундаментальних параметрів процесів пере­носу в рідинах (зокрема коефіцієнтів дифузії) для низки речовин; виявле­н­ня вирішальної ролі та дослідже­н­ня особливостей конвекції Маранґоні (термокапілярної та термоконцентраційної конвекції, викликаної градієнтом поверх­невого натягу на вільній границі рідина–пара) у процесах, що ви­значають тепломасоперенос у роз­плавах в космічних умовах; пере­вірка теорії вільного дендритного росту кри­сталів у роз­плаві за допомогою прямого спо­стереже­н­ня про­зорих модельних речовин; встановле­н­ня механізмів впливу гравітаційної конвекції на формува­н­ня литої структури металів та сплавів. В Україні актуальними про­блемами з К. м. за­ймаються в Ін­ституті про­блем матеріало­знавства НАНУ, Ін­ституті електрозварюва­н­ня НАНУ, Ін­ституті металофізики НАНУ, Ін­ституті космічних досліджень НАНУ та ДКАУ (усі — Київ), КБ «Пів­ден­не» (Дні­пропетровськ). Українські вчені вперше в світі виконали екс­перимент зі зварюва­н­ня в космосі, а також дослідже­н­ня процесів різа­н­ня та пая­н­ня. Результати дослідже­н­ня публікують у журналах «Microgravity Science and Technology», «Поверх­ность. Рентгеновские, синхротрон­ные и нейтрон­ные ис­следования», «Физика и химия обработки материалов» (обидва — РАН).