Земля — отстойное место для создания идеальных кристаллов. Серьёзно. Поэтому наши учёные отправили на МКС специальную установку, чтобы выращивать полупроводники прямо в космическом вакууме. Как устроен атомный 3D-принтер для орбиты и зачем он нужен?Современный мир стоит на крошечных кристаллах. В смартфонах, в компах, в авто, да даже в умных лампочках — везде есть полупроводники. И чем чище, чем идеальнее структура у такого кристалла, тем круче и надёжнее будет работать техника. Только вот мощности растут, а вместе с ними — нагрев и прожорливость. Мы упираемся в потолок. Одна из главных причин — ограничения самих полупроводников. playground.ruhttps://i.playground.ru/p/xloqAS9H5zfpOdJbVaoHLg.jpeg За эту чистоту инженеры бьются десятилетиями, вот и сейчас придумали выращивать их прямо в космосе. Но зачем это нужно, если на Земле у нас уже есть мощные лаборатории? Проще говоря — чем космический вакуум так хорош? Почему на Земле не получается? Сначала, как обычно, чтобы понять весь ужас ситуации, нужно разобраться, как эти суперкристаллы вообще выращивают. Метод, которым это делают, называется «молекулярно-лучевая эпитаксия» (МЛЭ). Если по-простому, то в специальной камере создают глубочайший вакуум, а потом из разных источников напыляют на подложку слой за слоем атомы нужных веществ. Получается тончайшая плёнка с заданной структурой. Схема наземной установки для молекулярно-лучевой эпитаксииИФПС СО РАН Ключевое слово здесь — вакуум. Чтобы на ваш идеальный кристалл случайно не прилип какой-нибудь лишний атом (например, кислорода), нужна стерильная чистота. На Земле для этого строят огромные вакуумные камеры, из которых месяцами откачивают воздух. Это дорого, сложно и всё равно не идеально. Но и так тоже получается выращивать кристаллы, что там порой бывает лишь один посторонний атом на миллиард! А вот в космосе идеальный вакуум — бесплатный и повсюду. Не нужно гигантских насосов и герметичных стен. Можно просто открыть камеру наружу, и вот она — среда, в сотни раз чище, чем в самой навороченной земной лаборатории. Космическая установка КНА МЛЭ для роста полупроводников (слева) и ведущий инженер ИФП СО РАН Дмитрий Придачин; и такая же, но наземная (справа)ИФПС СО РАН Именно эта мысль и легла в основу проекта «Экран-М», разработанного в новосибирском Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН по заказу РКК «Энергия». Как устроен «Экран‑М» Казалось бы, всё просто: бери земную установку, запускай на орбиту и пользуйся бесплатным вакуумом. Но не тут-то было. В космосе свои законы, и главный враг — невесомость. Поэтому учёные из ИФП СО РАН проектировали «Экран‑М» буквально с нуля. ИФПС СО РАН Оборудование пришлось сделать сверхкомпактным и лёгким — лишний килограмм на орбите очень дорог. При этом весь прибор должен работать в жёстких условиях: космическая радиация, сильные перепады температур и вибрации при старте-спуске. Задача почти как «впихнуть невпихуемое»: упаковать полноценную земную лабораторию для МЛЭ в компактный модуль. Например, механизм передачи подложек решено сделать по-другому: если на Земле пластину просто двигают в вакууме, то на орбите добавили особый зажим, чтобы не потерять её в невесомости. А самое интересное — микроскопическая мембрана над источниками галлия и мышьяка. Установка внутри: четыре молекулярных источника и подложкаИФПС СО РАН На Земле при нагреве металл превращается в пар и оседает тонкой плёнкой на подложке. В невесомости же капли расплавленного металла собираются в шарики и разлетаются по камере, унося часть материала. Съёмная кассета с подложкамиИФПС СО РАН Элементы для съёма кассетыИФПС СО РАН Мембрана с крохотными отверстиями решает эту проблему: капельки задерживаются за счёт поверхностного натяжения, а молекулы металла проходят через отверстия в виде пара. Так на подложку поступают атомы и синтезируется ровная кристаллическая плёнка арсенида галлия. Осталось дело за космонавтами: им нужно лишь установить аппарат на специальной стойке, загрузить кассету с шестью подложками и запустить процесс. И вот, 11 сентября 2025 года грузовой корабль «Прогресс МС-32» доставил «Экран-М» на МКС. Космонавт Олег Платонов демонстрирует установкуРоскосмос По плану, первый рост кристаллов будет идти примерно две недели — за это время на подложках вырастет полупроводниковая плёнка. Потом кассету сменят и проведут второй двухнедельный цикл. Затем обе кассеты с готовыми кристаллами вернут на Землю, где учёные тщательно измерят толщину плёнок, проверят идеальность кристаллической решётки и другие параметры — сравнив всё это с образцами, полученными на земле. А главное, ответят на главный вопрос: «А был ли профит?». Действительно ли космические кристаллы получаются чище и качественнее? imgflip.com А дальше-то что? А дальше — технологический суверенитет, ради которого всё и затеяно. Если эксперимент докажет свою эффективность, можно будет говорить о настоящем производстве на орбите. Во-первых, это сверхчистые материалы для фотоники и квантовых компьютеров, которые на Земле сделать просто нерентабельно или невозможно. Электронный блок управленияИФПС СО РАН Во-вторых, это новые поколения солнечных батарей, чья эффективность взлетит благодаря безупречной кристаллической структуре. Ну и в-третьих, работа с токсичными материалами, утилизация которых в космосе решается сама собой — вакуум всё поглощает без вреда для экологии. Человечество стремится в космос и вопрос организации внеземного производства материалов и изделий, необходимых для деятельности на орбите или при полётах к другим планетам, неизбежно встанет. Константин Фрицлер замглавного конструктора проекта, научный сотрудник ИФП СО РАН кандидат физико-математических наук Кстати, сама идея не нова. Ещё в 90-х NASA под руководством профессора Алекса Игнатьева возило на шаттлах подобные эксперименты: у них тоже получались качественные плёнки, но после катастрофы шаттла «Колумбия» в 2003 году программу свернули. У нас же к этой теме была своя история: учёные ИФП СО РАН ещё в 1996 году начали работать с МЛЭ, и первые российские установки по этому методу сделали именно там. Ну а сегодня наши специалисты собирают эту технологию в компактном виде и выносят на орбиту. Конечно, прямо сейчас никто не собирается разворачивать на станции полноценный завод. Это первый и самый главный этап — проба пера, отработка технологии. Софья Сандурская / ТАСС Ну а когда-нибудь потом, в будущем (надеюсь, не далёком) такое производство могут развернуть и на нашей станции РОС. Учёные из ИФП СО РАН тоже смотрят вперёд — обсуждают, какие ещё материалы стоит выращивать в космосе. По сути-то это реальный шанс обеспечить себя орбитальными технологиями и не зависеть от импортных поставок. ferra.ru Тем более, что вопрос организации внеземного производства — это уже не что-то там, далеко и не скоро, а инженерная задача ближайших десятилетий. И этот проект — один из первых, но очень важных шагов в этом направлении. Такие дела....
Сообщает www.ferra.ru
Новость из рубрики: Технологии, Наука
Поделиться новостью:
Топ новости часа
Топ новости часа- Просто натрите кабачки и добавьте яйца: в сезон готовлю постоянно - такую полезную пиццу из кабачков полюбят даже капризные дети...
- Просто натрите кабачки и добавьте яйца: в сезон это блюдо готовлю постоянно - такую полезную пиццу из кабачков полюбят даже привереды...
- Просто натрите кабачки и добавьте яйца : так вкусно, в сезон готовлю через день - такую полезную пиццу из кабачков полюбят даже дети...
- Все, что известно о Samsung Galaxy A17 5G — дата выхода, цена, характеристики...
- Цискаридзе взял Гагарину в свой «гарем» после развода с Исхаковым...
- Что нельзя делать во время эпилептического припадка...
17:57, 13 Сен Российские инженеры создали станцию управления дронами с дальностью до 45 км Научно-производственный центр «Сварог» начал выпуск модульной наземной станции управления НСУ 4.0 V2 лайт. Новая разработка расширяет зону полёта беспилотника на 40–45 км, а в ходе испытаний оператор БПЛА «Молния-2» преодолел дистанцию 102 км. Об эт...
22:57, 18 Мар Российские инженеры создали ИИ-систему для посадки дронов с точностью до сантиметра Молодёжная команда «Техношаманы» разработала алгоритм на основе компьютерного зрения, который позволяет беспилотнику автономно садиться на подготовленную площадку с точностью до сантиметра. Система определяет положение дрона в пространстве по специа...
15:44, 19 Авг Ландшафтный дизайн от L.BURO: когда природа становится частью дома Сад, парк, двор — это больше, чем просто территория. Это продолжение вашего пространства, место, где можно остановиться, вдохнуть свежий воздух и почувствовать ритм природы. Ландшафтный дизайн делает эту среду осмысленной, красивой и удобной.
В сту...
16:57, 24 Апр Российские инженеры создали эталонный регулятор тепла для умного дома Royal Thermo получила Red Dot Design Award 2026 в категории «Лучший дизайн продукта» за умную термоголовку Smart Heat 2.0. Для устройства выбрали монолитную конструкцию с интегрированной в корпус крепёжной гайкой, чтобы сохранить цельный внешний вид...
00:57, 14 Июн Российские инженеры создали рулонный перовскитный солнечный элемент с КПД 22 процента В Национальном исследовательском технологическом университете МИСИС 11 июня 2026 года представили прототип гибкой солнечной панели, напечатанной на рулонном принтере. В отличие от традиционных кремниевых батарей, требующих дорогостоящих заводов и вы...
07:57, 17 Сен Российские инженеры придумали новую систему, которая должна сделать топливные баки пассажирских самолетов проще и надежнее Газ будут подавать прямо под топливо «Яковлев» запатентовал новую систему инертирования топливных баков самолетов. Она нужна для того, чтобы пары топлива внутри бака не могли загореться или взорваться. Изображение сгенерировано Gemini // Источник из...
21:57, 01 Сен Российские ученые создали карту, которая показывает, насколько опасен ваш район Российская система поможет понять, в каких районах города больше риск заболеть Ученые из Перми разработали алгоритм, который способен с высокой точностью определять наиболее вредные для проживания районы. Новая система впервые объединила показатели ...
15:57, 20 Мар Почему клавиатура iPhone печатает не те буквы и как это исправить Apple в обновлении iOS 26.4, релиз которого ожидается уже на следующей неделе, обещает «улучшенную точность клавиатуры при быстром наборе». Судя по всему, это исправление давнего и крайне раздражающего бага, из-за которого клавиатура iOS подставляла...
17:57, 10 Май Финские инженеры создали баню в виртуальной реальности Рынок виртуальной и дополненной реальности продолжает удивлять. Финские инженеры из Университета Аалто представили уникальную разработку, которая может вывести погружение в виртуальные миры на новый уровень — теперь можно в прямом смысле почувствова...
06:57, 04 Окт В России создали глобальную систему контроля космоса Космические войска России развернули новую систему орбитального и радиолокационного контроля, обеспечивающую постоянный глобальный мониторинг ракетоопасных направлений. В Воздушно-космических силах страны заработала система орбитального и радиолокац...
12:57, 29 Дек Американские инженеры создали самых маленьких автономных роботов Американские инженеры разработали самые маленькие в мире программируемые автономные роботы, размеры которых сопоставимы с отдельными клетками человеческого организма. Габариты каждого устройства составляют около 200 × 300 микрометров при толщине пор...
22:57, 09 Июн Инженеры создали транзистор из графена, работающий на частоте 1,5 терагерца Исследователи из Технологического института Джорджии 8 июня 2026 года опубликовали в журнале Nature Electronics работу, которая может открыть эру терагерцовой электроники. Им впервые удалось создать полевой транзистор на основе двухслойного графена ...
23:57, 25 Авг Люди создали место холоднее космоса — и оно похоже на холодильник Одно из самых холодных мест во Вселенной теперь — холодильник под Нью-Йорком Кажется, что холоднее космоса ничего быть не может: там, вдали от звёзд, температура опускается всего до нескольких градусов выше абсолютного нуля. Но рекордные температуры...
20:57, 09 Июн Казанские инженеры создали дрон-водомер для поиска утечек в трубопроводах В Казани, на базе Университета Иннополис, 8 июня 2026 года представлен промышленный дрон «Гидроглаз-2», предназначенный для дистанционного мониторинга теплотрасс и водопроводов на предмет утечек. Аппарат оснащён тепловизором высокого разрешения и бо...
02:57, 19 Июн Инженеры создали прототип натрий-ионной батареи, заряжающейся за 5 минут В Университете штата Пенсильвания 17 июня 2026 года объявили о прорыве в области натрий-ионных аккумуляторов. Исследователи разработали катодный материал на основе слоистого оксида натрия-ванадия-фосфата, легированного магнием, который позволяет ион...
03:57, 14 Июн Казанские инженеры создали роботизированный протез стопы, имитирующий естественную походку В Университете Иннополис 13 июня 2026 года представили бионический протез стопы «Шаг-3», который в реальном времени адаптируется к рельефу и стилю ходьбы. В отличие от пассивных протезов, где голеностопный сустав зафиксирован, «Шаг-3» использует два...
16:57, 24 Апр Инженеры Стэнфорда создали «растущего» робота-лозу для поиска людей под завалами Бионика на службе МЧС: новый мягкий робот проникает в щели шириной 2 см, «вырастая» как растение. Исследователи из Стэнфордского университета (США) представили прототип мягкого робота, который способен проникать в самые узкие и заваленные пространст...
13:57, 16 Июн Российские инженеры успешно испытали первый отечественный авиадвигатель ПД-35 для широкофюзеляжных лайнеров В Перми на испытательном стенде АО «ОДК-Авиадвигатель» 16 июня 2026 года успешно завершился первый этап испытаний двигателя-демонстратора технологий ПД-35. Это первый в истории современной России газотурбинный двигатель сверхбольшой тяги, предназнач...
00:57, 14 Июн Инженеры создали гребную винтовую систему для судов, снижающую расход топлива на 12 процентов Институт механики Китайской академии наук 13 июня 2026 года запатентовал новую конструкцию гребного винта, вдохновлённую формой плавников горбатого кита. Винт, получивший название «Волновой», имеет бугристую переднюю кромку — серию плавных выступов,...
02:57, 09 Авг В России создали радиационно-стойкий процессор для космоса, но за срыв сроков требуют 290 млн рублей Минпромторг потребовал от НТЦ «Модуль» выплатить 290,1 млн рублей неустойки за срыв сроков разработки радиационно-стойкого процессора для космической и оборонной техники. Проект «Обработка-И10» завершен, а чип уже выпускается серийно, заявили в комп...
17:57, 16 Авг Собака, которая не боится космоса: зачем Китай отправит робопсов на будущую лунную базу Китайские инженеры представили проект роботизированной поддержки для будущей лунной базы, где ключевую роль отвели четвероногим машинам. Специалисты Китайской академии космических технологий (CAST) намерены наделить робопсов способностью не только в...
08:57, 09 Авг В России создали радиационно-стойкий процессор для космоса, но он «опоздал» на 288 дней — разработчику выставили счет на 290 млн рублей Этот процессор является отечественной альтернативой зарубежному PowerPC Минпромторг потребовал от российского разработчика микроэлектроники НТЦ «Модуль» выплатить 290,1 млн рублей неустойки за нарушение сроков разработки радиационно-стойкого процесс...
17:57, 26 Июн Бывшие инженеры Starlink создали Eclipse Space: стартап хочет продавать «созвездия как iPhone» для государств и корпораций Компания из Редмонда строит альтернативу SpaceX с фокусом на модель спутниковых мегасозвездий и контролируемую локальную сборкуГруппа бывших инженеров SpaceX, участвовавших в создании и масштабировании спутниковой системы Starlink, объявила о запуск...
13:57, 29 Май Ученые создали нейросеть, которая находит аритмию за секунды Исследователи из Института интеллектуальных кибернетических систем НИЯУ МИФИ разработали алгоритм машинного обучения, способный анализировать электрокардиограммы с точностью до 98%. Новая технология умеет классифицировать 12 типов сердечных сокращен...
22:57, 18 Ноя В Китае создали таблетку, которая якобы позволяет дожить до 150 лет Китайские таблетки от старости основаны на веществе, который содержится в виноградных косточках В Китае заявили о создании таблетки, которая якобы способна продлить человеческую жизнь до 150 лет. Стартап называет это «революцией в борьбе со старение...
09:57, 12 Июн Российские учёные создали панель, снижающую шум на 30% без утяжеления Специалисты Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета (ННГАСУ) и Института проблем машиностроения РАН разработали стальную панель толщиной 1 см с сеткой миниатюрных резонаторов. Резонаторы колеблются в противофазе со зв...
23:57, 27 Авг Российские учёные создали светоуправляемую плёнку для вычислений Исследователи из российского Университета ИТМО, Швейцарии и Китая разработали тончайшую кремниевую мембрану, которая позволяет управлять световыми импульсами на гигагерцовых частотах. Устройство представляет собой метаповерхность — структуру из множ...
07:57, 08 Авг Российские военные создали «мертвую зону» под Ореховом Операторы БПЛА 42-й дивизии создали участок, где уничтожается техника и живая сила ВСУ в глубину до 23 километров от Орехова, рассказал командир взвода БПЛА с позывным «Грибник». По его словам, операторы беспилотников 42-й гвардейской дивизии группи...
13:57, 20 Сен Российские учёные создали материал, поглощающий 90% радиоизлучения В пресс-службе Томского государственного университета (ТГУ) сообщили, что учёные вуза разработали композит, способный поглощать более 90% электромагнитного излучения в диапазоне от 4 до 12 гигагерц. При этом толщина материала не превышает трех милли...
05:57, 24 Окт Российские ученые создали ИИ для автономного управления энергосистемами В пресс-службе Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) сообщили, что ученые вуза разработали систему автономного управления энергосистемами на основе искусственного интеллекта (ИИ). Технология предназначена для повышения над...
16:57, 19 Сен Петр Гуменник: «Не удалось понять, почему такое место в списке запасных на Гран-при. Надеюсь хорошо откататься на челленджере, дальше – как получится» Чемпион России по фигурному катанию Петр Гуменник признался, что не понимает, как Международный союз конькобежцев (ISU) составляет список запасных участников на этапы Гран-при. После турнира Kinoshita Cup в Японии, где Гуменник занял 6-е место, он о...
14:57, 01 Июл В России создали нейросеть, которая строит карту генов по последовательности ДНК Подход может ускорить аннотацию геномов организмов, для которых пока нет подробных биологических данных. Российская нейросеть GENATATOR автоматизирует разметку генов в ДНК, что может кардинально ускорить создание генетических карт для малоизученных ...
07:57, 04 Окт Ее делали инженеры: Почему LADA Vesta – лучшая в своем классе? «Веста» - редкая на сегодня машина, которую «не испоганили» маркетологи. В сегменте бюджетных автомобилей B-класса на российском рынке рьяно конкурируют Веста и Рио с Солярисом. Причем, на фоне разгорающегося кризиса и удорожания авто без улучшения,...
06:57, 16 Авг «Можно» без «зачем»: как р