Новосибирские ученые изготовили опытный образец установки для выращивания полупроводников в космосе

Исследователи Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН) подготовили к контрольно-доводочным испытаниям опытный образец комплекса научной аппаратуры для синтеза полупроводниковых структур на Международной космической станции. Отмечается, что для создания полупроводникового производства на орбите Земли реализуется проект «Экран», участники которого ― ИФП СО РАН, ПАО «РКК «Энергия», ООО НПФ «Электрон» (Красноярск) и другие научные и производственные организации, сообщили в пресс-службе ИФП СО РАН. Сейчас это единственный в мире проект подобной тематики.

― Мы оснастили опытный образец отечественной электроникой, в ближайшее время будут проходить контрольно-доводочные испытания. Вместе с коллегами из красноярской научно-производственной фирмы «Электрон» мы проверим слаженность работы блока управления и установки молекулярно-лучевой эпитаксии. Затем весь комплекс отправим в Москву, и там уже будет проводиться опробование прибора в условиях, приближенных к тем, что есть в космосе, ― говорит главный конструктор проекта, заведующий лабораторией молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5 ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Александр Никифоров.

Научный руководитель проекта, заведующий отделом ИФП СО РАН доктор физико-математических наук Олег Пчеляков рассказал, что на данный момент сделан и гидромакет установки для предполетных испытаний в воде, которые проводятся по стандартам РКК «Энергия».

― Последние нужны, чтобы космонавт мог совершить в бассейне, в костюме похожем на скафандр, все действия, которые потребуются на орбите. Сейчас обсуждается возможность заключения договора с НИИ «Центр подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина». К нам планируется откомандировать двоих космонавтов, а мы, в свою очередь, отправим к ним наших технологов, ― говорит Олег Пчеляков.

Вся установка спроектирована так, чтобы синтез полупроводникового материала происходил автоматически. Космонавту нужно будет провести лишь некоторые подготовительные этапы, присоединить кассету с подложками арсенида галлия (GaAs), а после завершения процессов синтеза, снять ее и отправить на Землю в спускаемом модуле.

― Эргономические характеристики установки обусловлены, в том числе и размерами скафандра: космонавт в огромных перчатках сможет с легкостью выполнить задачи, связанные с обслуживанием прибора. При этом все комплектующие сделаны с учетом крайне жестких ограничений по габаритам и весу, поскольку стоимость каждого килограмма груза, доставленного на орбиту ―  около 20 тысяч долларов, а пространственные размеры определяются параметрами грузового люка, ― подчеркивает ведущий инженер лаборатории молекулярно-лучевой эпитаксии элементарных полупроводников и соединений А3В5 ИФП СО РАН Дмитрий Придачин.

Установку для выращивания полупроводников планируется разместить на Международной космической станции за специальным экраном. Упрощенно его можно представить, как диск из нержавеющей стали, двигающийся вместе со станцией с первой космической скоростью. В кильватере диска образуется сверхвысокий вакуум с характеристиками недостижимыми в земных условиях. Поэтому «космические» полупроводниковые материалы во время синтеза будут защищены от попадания чужеродных атомов, и, как следствие, практически бездефектны.  Эти материалы могут использоваться, в частности, для производства легких и радиационно-стойких солнечных батарей, которые востребованы, в том числе на МКС. Ученые предполагают, что КПД таких устройств будет выше, чем у аналогичных панелей полностью земного происхождения, благодаря высокому качеству полупроводникового материала.

Фото предоставлено пресс-службой ИФП СО РАН