В космосе построят завод
Несмотря на разговоры о стремительном истощении запасов углеводородного топлива на Земле и необходимости срочного освоения альтернативных источников энергии, солнечные батареи до сих пор не получили в России широкого применения.
Заведующий отделом роста и структуры полупроводниковых материалов Института физики полупроводников СО РАН д.ф.-м.н. Олег Пчеляков уверен, что эту ситуацию исправят вакуумные космические лаборатории.
Над этим проектом вместе с Университетом Хьюстона сегодня работает Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, который с 2003 г. имеет лицензию на проведение работ в открытом космосе.
Большинство производимых в мире солнечных батарей на основе кремния имеют КПД не выше 15-16%.
Жесткие ограничения на уровень производительности солнечных элементов батарей накладывает не только толщина слоя полупроводника, но и состав пленки, а также качество (чистота) выращиваемых кристаллов кремния.
Улучшить эти характеристики можно только получая материал для батарей в очень чистых условиях, максимально приближенных к идеальному вакууму. Это позволит довести КПД преобразования света в электричество до 30%, а, значит, вдвое уменьшить рабочую поверхность батарей при той же мощности.
Строить вакуумные камеры на Земле дорого и неэффективно - нужны особо чистые помещения в сотни квадратных метров и оборудование почти на миллиард долларов. При этом, единожды распылив в закрытой вакуумной камере, например, арсенид галлия, в ней уже нельзя будет когда-либо вырастить кристаллы кремния и германия.
Мышьяк, входящий в состав первого соединения, осаждается на стенках камеры и испаряясь даже при комнатной температуре изменит свойства второго материала так, что полученные кристаллы будут иметь свойства не полупроводника, а металла.
Инициатором организации космических лабораторий стал потомок русских эмигрантов первой волны, а ныне - заслуженный профессор университета Хьюстона по перспективным материалам, один из научных экспертов НАСА Алекс Игнатьев.
Космическая лаборатория - это вакуумная камера без стенок в открытом космосе, прикрепленная к борту станции снаружи. Единственная стенка лаборатории - металлический экран, ограждающий оборудование от микрометеоритов и набегающих газовых потоков.
Первые опыты работы космической лаборатории будут проводиться в лабораториях ИФП СО РАН на имитаторе космического вакуума уже в 2010 году - следующим шагом станет выход в открытый космос на МКС.
Идею создания космических лабораторий еще в 60-е годы впервые выдвинул американец славянского происхождения по фамилии Костоф. Он произвел расчеты, демонстрирующие, что на первой космической скорости за летящим в Космосе предметом образуется область, где практически нет вещества.
Таким образом Костоф сформулировал концепцию космической вакуумной лаборатории. Фактически размер такой лаборатории может быть любым - достаточно прикрепить к космической станции требуемого диаметра экран наподобие зонта. В те годы никто не думал о том, что такая лаборатория предоставляет идеальные условия для выращивания чистых кристаллических структур, поэтому применения изобретению Костова не нашлось. К его идее вновь обратились в конце 80-х гг., а в 90-х уже начались первые полеты с такими лабораториями на борту.
Первый построенный в США аппарат для выращивания кремниевых пленок в космосе весил более 3,5 т, а стоимость выведения такого груза на орбиту исчислялась миллионами долларов. До трагедии на шаттле «Колумбия» 2003 года он успел реализовать три эксперимента.
Сегодня с университетом Хьюстона плотно сотрудничают сотрудники Российской Академии Наук. В конце октября Олег Пчеляков и Алекс Игнатьев организовали международный Симпозиум в Хьюстоне - «Нанотехнологии, энергетика и космос» и возглавили Оргкомитет а в начале 2010 года в ИФП СО РАН ожидают получить от американских коллег испытанную в полетах бортовую электронику для своего космического лабораторного оборудования.
- Идея образования вакуума за движущимся предметом принадлежит Аристотелю, который предположил, что камень, выпущенный из пращи, расталкивает молекулы и образуется пустое пространство - вакуум. После реализации проекта мы готовы ему заплатить за использование открытия, - смеется Олег Пчеляков.
Финансовую поддержку российской части проекта сегодня оказывает РКК «Энергия», но в будущем часть затрат Россия планирует возложить на частных инвесторов. По сути, проект интересен всему мировому научному сообществу, поскольку в таких космических лабораториях можно не только выращивать плёночные структуры. В их сверхчистых условиях можно производить глубокую очистку материалов, создавать металлические пленки, диэлектрики и фоточувствительные среды.
Окупаемость вакуумного производства в космосе проверили эксперты Германии и Франции, куда российские ученые в поиске инвесторов направили бизнес-план проекта.
Проект поддерживает самый крупный НИИ в России - ФГУП «ЦНИИмаш».
- Для выхода в открытый космос мы совместно с ЦНИИмаш разрабатываем проект орбитального автономного технологического корабля «ОКА-Т», - сообщает Олег Пчеляков. - Пока он существует только в чертежах, но обещает быть построен к 2015 году.
На нем мы разместим уже более серьезное производство, где будут выращиваться наши кремниевые пластины и в баллистических капсулах возвращаться на Землю. Это будет небольшой орбитальный завод, вакуумное производство. Над проектом работают ведущие специалисты нашей страны по микроэлектронике, среди которых - академик Камиль Валиев, организатор кремниевой долины в Зеленограде, а также его ближайший соратник - директор МФТИ академик Александр Орликовский.
Институт физики полупроводников Сибирского отделения РАН подписал меморандум о сотрудничестве, в этом году зарегистрирован совместный российско-американский патент на устройство для выращивания полупроводниковых пленок в космосе
Олег Пчеляков заверил, что сроки окупаемости для производства такого масштаба незначительные. Между тем, интерес рынка высокотехнологичной продукции к полупроводниковым материалам для солнечных батарей стремительно растет.
Инициаторы проекта убеждены, что подняв вакуумное производство в космос, человечеству удастся шагнуть по уровню технологий на многие десятки лет вперед. Согласие на участие в международном проекте наряду с коллегами из США уже дали ученые из Казахстана, бывших стран СЭВ, Японии, Германии, Франции и Италии.
strf.ru
------------------------------------------------------
Еще по теме:
Засеять систему
Унификация спутников от Boeing
Летящий в космос
Все самое интересное о космосе здесь - ru_deep_space
Заведующий отделом роста и структуры полупроводниковых материалов Института физики полупроводников СО РАН д.ф.-м.н. Олег Пчеляков уверен, что эту ситуацию исправят вакуумные космические лаборатории.
Над этим проектом вместе с Университетом Хьюстона сегодня работает Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, который с 2003 г. имеет лицензию на проведение работ в открытом космосе.
Большинство производимых в мире солнечных батарей на основе кремния имеют КПД не выше 15-16%.
Жесткие ограничения на уровень производительности солнечных элементов батарей накладывает не только толщина слоя полупроводника, но и состав пленки, а также качество (чистота) выращиваемых кристаллов кремния.
Улучшить эти характеристики можно только получая материал для батарей в очень чистых условиях, максимально приближенных к идеальному вакууму. Это позволит довести КПД преобразования света в электричество до 30%, а, значит, вдвое уменьшить рабочую поверхность батарей при той же мощности.
Строить вакуумные камеры на Земле дорого и неэффективно - нужны особо чистые помещения в сотни квадратных метров и оборудование почти на миллиард долларов. При этом, единожды распылив в закрытой вакуумной камере, например, арсенид галлия, в ней уже нельзя будет когда-либо вырастить кристаллы кремния и германия.
Мышьяк, входящий в состав первого соединения, осаждается на стенках камеры и испаряясь даже при комнатной температуре изменит свойства второго материала так, что полученные кристаллы будут иметь свойства не полупроводника, а металла.
Инициатором организации космических лабораторий стал потомок русских эмигрантов первой волны, а ныне - заслуженный профессор университета Хьюстона по перспективным материалам, один из научных экспертов НАСА Алекс Игнатьев.
Космическая лаборатория - это вакуумная камера без стенок в открытом космосе, прикрепленная к борту станции снаружи. Единственная стенка лаборатории - металлический экран, ограждающий оборудование от микрометеоритов и набегающих газовых потоков.
Первые опыты работы космической лаборатории будут проводиться в лабораториях ИФП СО РАН на имитаторе космического вакуума уже в 2010 году - следующим шагом станет выход в открытый космос на МКС.
Идею создания космических лабораторий еще в 60-е годы впервые выдвинул американец славянского происхождения по фамилии Костоф. Он произвел расчеты, демонстрирующие, что на первой космической скорости за летящим в Космосе предметом образуется область, где практически нет вещества.
Таким образом Костоф сформулировал концепцию космической вакуумной лаборатории. Фактически размер такой лаборатории может быть любым - достаточно прикрепить к космической станции требуемого диаметра экран наподобие зонта. В те годы никто не думал о том, что такая лаборатория предоставляет идеальные условия для выращивания чистых кристаллических структур, поэтому применения изобретению Костова не нашлось. К его идее вновь обратились в конце 80-х гг., а в 90-х уже начались первые полеты с такими лабораториями на борту.
Первый построенный в США аппарат для выращивания кремниевых пленок в космосе весил более 3,5 т, а стоимость выведения такого груза на орбиту исчислялась миллионами долларов. До трагедии на шаттле «Колумбия» 2003 года он успел реализовать три эксперимента.
Сегодня с университетом Хьюстона плотно сотрудничают сотрудники Российской Академии Наук. В конце октября Олег Пчеляков и Алекс Игнатьев организовали международный Симпозиум в Хьюстоне - «Нанотехнологии, энергетика и космос» и возглавили Оргкомитет а в начале 2010 года в ИФП СО РАН ожидают получить от американских коллег испытанную в полетах бортовую электронику для своего космического лабораторного оборудования.
- Идея образования вакуума за движущимся предметом принадлежит Аристотелю, который предположил, что камень, выпущенный из пращи, расталкивает молекулы и образуется пустое пространство - вакуум. После реализации проекта мы готовы ему заплатить за использование открытия, - смеется Олег Пчеляков.
Финансовую поддержку российской части проекта сегодня оказывает РКК «Энергия», но в будущем часть затрат Россия планирует возложить на частных инвесторов. По сути, проект интересен всему мировому научному сообществу, поскольку в таких космических лабораториях можно не только выращивать плёночные структуры. В их сверхчистых условиях можно производить глубокую очистку материалов, создавать металлические пленки, диэлектрики и фоточувствительные среды.
Окупаемость вакуумного производства в космосе проверили эксперты Германии и Франции, куда российские ученые в поиске инвесторов направили бизнес-план проекта.
Проект поддерживает самый крупный НИИ в России - ФГУП «ЦНИИмаш».
- Для выхода в открытый космос мы совместно с ЦНИИмаш разрабатываем проект орбитального автономного технологического корабля «ОКА-Т», - сообщает Олег Пчеляков. - Пока он существует только в чертежах, но обещает быть построен к 2015 году.
На нем мы разместим уже более серьезное производство, где будут выращиваться наши кремниевые пластины и в баллистических капсулах возвращаться на Землю. Это будет небольшой орбитальный завод, вакуумное производство. Над проектом работают ведущие специалисты нашей страны по микроэлектронике, среди которых - академик Камиль Валиев, организатор кремниевой долины в Зеленограде, а также его ближайший соратник - директор МФТИ академик Александр Орликовский.
Институт физики полупроводников Сибирского отделения РАН подписал меморандум о сотрудничестве, в этом году зарегистрирован совместный российско-американский патент на устройство для выращивания полупроводниковых пленок в космосе
Олег Пчеляков заверил, что сроки окупаемости для производства такого масштаба незначительные. Между тем, интерес рынка высокотехнологичной продукции к полупроводниковым материалам для солнечных батарей стремительно растет.
Инициаторы проекта убеждены, что подняв вакуумное производство в космос, человечеству удастся шагнуть по уровню технологий на многие десятки лет вперед. Согласие на участие в международном проекте наряду с коллегами из США уже дали ученые из Казахстана, бывших стран СЭВ, Японии, Германии, Франции и Италии.
strf.ru
------------------------------------------------------
Еще по теме:
Засеять систему
Унификация спутников от Boeing
Летящий в космос
Все самое интересное о космосе здесь - ru_deep_space