Российские космонавты вырастили на МКС полупроводниковые кристаллические пленки
На российском сегменте МКС проведен второй сеанс эксперимента «Экран-М» по получению сверхчистых полупроводниковых кристаллов. Речь идет о выращивании структур на основе арсенида галлия в условиях космического вакуума и невесомости.
Технологическое развитие земной цивилизации ставит глобальную задачу перемещения вакуумных технологий в космическое пространство, потому что сверхвысоковакуумные установки на Земле – сложное, дорогостоящее и громоздкое оборудование. На Земле оно весит несколько тонн.
Во время трансляции эксперимента на МКС наблюдатели могли видеть, как космонавты спокойно перемещают компактную вакуумную установку.
Уникальный эксперимент на МКС
На российском сегменте Международной космической станции завершился второй сеанс уникального эксперимента «Экран-М» («Экран молекулярный»). В условиях вакуума и невесомости космонавты выращивают сверхчистые полупроводниковые структуры на основе арсенида галлия – материала, критически важного для микроэлектроники, фотоники и энергетики будущего.
Аппаратура для эксперимента была установлена за бортом МКС в 2025 году космонавтами Роскосмоса Сергеем Рыжиковым и Алексеем Зубрицким. Размещение оборудования за пределами станции позволяет создавать полупроводники в идеальных условиях высокого вакуума и невесомости методом молекулярно-лучевой эпитаксии.
Сеанс прошёл в ручном режиме: особенности работы датчиков потребовали вмешательства космонавтов. Однако, как подчёркивают разработчики из РКК «Энергия» и Российской академии наук, такой сценарий был заложен в конструкцию оборудования заранее. Это не сбой, а часть отработки устойчивости технологии.
Установка, доставленная на МКС в 2025 году, уже продемонстрировала первые выращенные в открытом космосе идеальные кристаллические структуры. Март 2026 года подтвердил: проект перешёл из стадии демонстрации в фазу системной отработки. Сравнение полученных в космосе полупроводниковых материалов с наземными будет проводится в ИФП СО РАН.
У российских ученых уже накоплен большой опыт выращивания и исследования разных эпитаксиальных материалов, включая арсенид галлия. Исследователи владеют методиками синтеза, анализа, собственным оборудованием. Кроме того, есть и огромное количество зарубежных публикаций, поэтому оценка выращенных в космосе структур будет максимально представительной.
На Земле выращивание арсенида галлия проблематично, так как ограничено примесями и дефектами кристаллической решётки, возникающими под действием гравитации и конвекции. В условиях микрогравитации эти процессы минимизируются, что теоретически позволяет получать структуры с беспрецедентной чистотой и однородностью. «Экран-М» использует метод молекулярно-лучевой эпитаксии – технологию послойной «сборки» кристаллов на атомарном уровне. От успеха эксперимента не просто зависит научный результат, это полноценная проверка новой производственной платформы.
Технологический суверенитет: от орбиты – к земным задачам
Для российской IT-отрасли и оборонно-промышленного комплекса значение проекта выходит за рамки фундаментальной науки. «Экран-М» становится одним из элементов стратегии технологического суверенитета. В перспективе – создание собственной компонентной базы для связи, спутниковых систем, датчиков и силовой электроники. Проект формирует задел для независимой научно-технологической базы, связывая академическую науку, космическую инфраструктуру и прикладную промышленность. Это повышение надёжности телеком-систем, навигационных сервисов и специализированной электроники.
Космос как производственная среда
Российский эксперимент разворачивается на фоне растущего мирового интереса к орбитальному производству. Американская компания Varda Space развивает коммерческие модели выращивания лекарств и материалов в невесомости. Но «Экран-М» остаётся единственной в мире действующей программой по выращиванию полупроводниковых структур именно методом молекулярно-лучевой эпитаксии в открытом космосе. Успех проекта может стать аргументом в пользу создания автоматических орбитальных лабораторий нового поколения, что позиционирует Россию как лидера в космическом материаловедении.
От эксперимента к индустрии.
В перспективе новая информация, полученная учёными, может использоваться для развертывания полупроводникового производства на орбите. В частности, для получения фоточувствительных материалов для солнечных батарей. Их изготовление подразумевает не только высокое качество (а значит, и сверхчистые условия получения) синтезируемого сырья, но и сопряжено с работой с токсичными соединениями. В космосе утилизация отходов происходит автоматически, они покидают камеру, не причиняя вреда, в отличие от земных условий.
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. Российский эксперимент – один из первых шагов в этом направлении. Полученный уникальный опыт конструирования космического технологического оборудования и его эксплуатации в условиях орбитального полета будет использован для дальнейших разработок.
