Выращивание кристаллов в космосе реферат
Обновлено: 30.06.2024
в 80-е годы мы работали над созданием металлургического производства в космосе. дело в том что при выращивании монокристалов кремния и германия на земле на специальных химико-металлургических заводах /один у россии остался в подольске, под москвой/, из этих монокристаллов получают подложки на которых выращивают микросхемы /микрочипы/. при этом и у японцев и у нас в СССР в брак уходит примерно 96% и выход годного не превышает 4%. но в СССР были проведены эксперименты по выращиванию в космосе монокристаллов кремния и германия. так вот из этих кристаллов, выращенных в космосе, при изготовлении микросхем выход годного был равен 99,99999999999999999999999999. . %.
вот такие дела. В 86 году финансирование этой тематики было прекращено.
работал я в НИИТМ, это система МОМ.
наш филиал был в днеппропетровске (ДФ НИИТМ),
в Златоусте (УФ НИИТМ)
при завершении этой работы весь мир был бы в руках у россии.
Вы же понимаете что каждый занимался своим маленьким кусочком работы. но суть проблемы в том, что при выращивании монокристаллов на земле, монокристаллы изобилуют дефектами на атомарном уровне - дислокациями, вакансиями, то есть или отсутствием атомов в кристаллической решетке, или наоборот избытком атомов в решетке. сделанная из таких дефектных монокристаллов подложка не позволяет вырастить нормальную микросхему, состоящую из миллионов элементов. выращенные в космосе с помощью экспериментальной установки "Сплав" монокристаллы были лишены тех дефектов, которые получает монокристалл выращенный на земле. тут сказыцвается и невесомость и глубокий ваккум и возможно какие то факторы, которые нам не известны. попытки химико-металлургического завода решить проблему на земле путем дефектоскопии монокристаллов ни к чему не привели, так как обнаружить наличие или отсутствие атома в кристаллической решетке пока не решаемо. но даже если и решаемо, то ведь кристалл то уже выращен дефектный.
а в космосе он растет БЕЗДЕФЕКТНЫЙ!
мы занимались вопросом создания системы неразрушающего контроля конструкции самого завода в космосе. завод разрабатывался как безвредное предприятие. все отходы литейного производства должны были отправлятся на солнце.
разрабатывались и конструкция предприятия и система доставки шихты и возврата на землю готовой продукции.
финансирование тематики прекратилось в 86 годк (примерно)
на нашем институте, который назывался НИИТМ (Марьина роща) сейчас висит этикетка "РОСКОСМОС", а по территории опытного производства бегают крысы.
ладно, не буду больше. так у меня и ВИЛС уничтожили, на котором я более 20 лет проработал, и КБ "Сатурн" А.М.Люльки
"НИИТМ" научно-исследовательский институт технологии машиностроения. это отраслевой институт в Министерстве Общего Машиностроения (МОМ)
территориально находится в районе "Иарьина Роща"
завод предполагалось строить из сборных конструкций, доставляемых с земли и свариваемых в космосе. завод должен был обслуживаться сменными бригадами и сажать его на землю не предполагалось. разрабатывались и, возможно, были разработаны и сами части конструкции для сборки и корабли для доставки этих конструкций на место монтажа. разрабатывались вопросы энергетического обеспечения литейного процесса и выращивания монокристаллов. думаю что и доставка шихты и удаление готовой продукции должно было быть максимально автоматизировано, но промышленное производство здорово отличается от эксперимента, так что мои домыслы о сменных бригадах скорее всего верны.
даже не производя всего комплекса ныне существующих микрочипов, а торгуя одними подложками для их производства, россия могла бы не вывозить ни нефть, ни газ, и никакое сырье.
обогнать в этом направлении СССР было невозможно. вот поэтому его и убили - СССР
Это первый лайнер за более чем полвека, заходя в салон которого, вы будете точно знать, что находитесь именно в МС-21, а не в Аэрбас или Боинг.
И это не шутка. Поверить в это действительно сложно, мы же привыкли думать, что в России плохой сервис, климат и вообще всё.
Вступайте в другие наши группы и добавляйте нас в друзья :)
Первые эксперименты по получению материалов в космосе начались 50 лет назад. За прошедшие годы основные методики и подходы к данным исследованиям не претерпели больших изменений, но цели работ, лежащих в этом русле, стали совсем другими: от поиска новых термостойких металлов учёные перешли к полупроводниковым кристаллам для солнечной энергетики. К очередному эксперименту из этой серии готовятся исследователи из Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН совместно с коллегами из Университета Хьюстона ( University of Houston ): на борту Международной космической станции (МКС) они хотят вырастить кристаллы совершенной структуры для солнечных панелей.
Полупроводниковые кристаллы – это основа всей электроники, и, конечно, существует масса методов их получения в земных условиях. К сожалению, все они обладают общими недостатками: выращенные кристаллы часто оказываются неоднородными, слишком маленькими или испорченными посторонними примесями. Причин на то много, но среди них существует одна наиболее общего характера – сила притяжения. В земных условиях гравитация порождает явление термогравитационной конвекции, перемешивания жидкости под действием разности температур в поле тяготения. В условиях же космической невесомости роль этого фактора значительно спадает, и становится возможным получать полупроводниковые кристаллы более чистой структуры и совершенного состава.
Очередной эксперимент по получению полупроводниковых кристаллов в космосе планируется провести уже в 2013 году. На борту МКС исследователи хотят вырастить кристаллы совершенной структуры для солнечных панелей – так уже отработанные методики находят новые практические приложения. При этом результаты подобных, несколько экзотических экспериментов помогают и совершенствованию наземных технологий.
Читайте в Дзене
В Объединённой двигателестроительной корпорации Ростеха смотрят в будущее, и поэтому заговорили о создании гибридной силовой установки (ГСУ).
Эту силовую установку планируют использовать в вертолетах Ансат, VRT-500 и Ка-226Т, где сейчас используются импортные двигатели.
Сахалин даже в XXI веке был изрезан "наследием" японкой оккупации словно шрамами на теле. Эти шрамы можно было видеть на любой карте.
На утро 25 июня намечено возвращение с МКС контейнера с выращенными в космосе биокристаллами. Их исследование поможет ученым Курчатовского института в создании более эффективных лекарств, воздействующих на вирусы и бактерии на молекулярном уровне. На Земле кристаллы изучат с помощью метода рентгеноструктурного анализа.
Стремление к идеалу
Лекарства, воздействующие на структуру патогенных бактерий и вирусов, считаются на данный момент одними из самых эффективных. Чтобы создать такие препараты, необходимо детально исследовать структуры биомолекул, отвечающих за жизнедеятельность бактерий и вирусов.
— Молекулы белков представляют собой мишени для лекарственных средств, — рассказала главный научный сотрудник отдела структурной биологии Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Инна Куранова. — Терапевтическое действие большинства препаратов основано на том, что, взаимодействуя с определенными биомолекулами, они прекращают или усиливают реакцию, которую белок катализирует в бактерии или вирусе. Если белок, необходимый для жизнедеятельности бактерии или вируса, перестает работать, болезнетворный организм погибает. Чтобы создать лекарственный препарат, избирательно действующий на такой белок, нужно детально изучить его строение.
Космический рейс
— Чтобы получить идеальный кристалл, необходимо обеспечить к нему равномерный доступ вещества, — пояснила начальник отдела структурной биологии Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Валерия Самыгина. — На Земле этому препятствует гравитация. Поэтому мы отправляем белки в космос, где в условиях невесомости имеются почти идеальные условия для роста их кристаллов. Там молекулы могут встраиваться в кристалл равномерно со всех сторон. А чем совершеннее кристалл, тем выше точность, с которой мы определим структуру макромолекулы.
Оно позволит значительно повысить качество исследования поведения частиц в плазме в условиях микрогравитации
Перед отправкой на МКС ученые помещают белок и раствор в узкий контейнер длиной в детскую ладонь. Эти контейнеры размещают в термостате, который поддерживает постоянную температуру 20 ºС. Чтобы рост кристаллов не начался раньше времени, компоненты отделены друг от друга особым пористым гелем. Поэтому раствор начинает просачиваться к белку через строго выверенный промежуток времени.
В ходе текущего эксперимента планируется получить кристаллы белков, провоцирующих воспаление в организме термостабильных белков, которые можно использовать как биокатализаторы, а также кристаллы мутантных форм белка, что позволит удешевить производство инсулина.
Полезная невесомость
На основе проведенных прежде экспериментов биологи уже получили данные для разработки нового лекарства от туберкулеза, доказав эффективность выращивания белков именно в условиях невесомости.
На днях на Международной космической станции начались опыты по выращиванию идеальных кристаллов в отсутствие гравитации. Особенность именно этой группы экспериментов в том, что выращиваемый объект будет поддерживаться \"на весу\" звуком, а значит, останется ультрачистым.
SpaceDRUMS (Space Dynamically Responding Ultrasonic Matrix System) - разработка канадской фирмы Guigné International. Компания была основана Жаком Ивом Гине (Jacques Yves Guigné) в 1989 году. Жак работает с NASA уже около 17 лет и давно проталкивал идёю создания \"акустического левитирующего устройства\".
Поначалу предполагалось, что SpaceDRUMS отправится к МКС в 2003 году. Но из-за гибели шаттла Columbia программу пришлось свернуть на несколько лет.
В результате первые модули SpaceDRUMS были отправлены и установлены на МКС только в ноябре-декабре 2008 года. Последние же недостающие части оборудования прибыли с шаттлом Discovery буквально на днях, и система была наконец-то собрана полностью. Теперь SpaceDRUMS готова к началу работы.
Отметим также, что с японским космическим грузовиком HTV (мы рассказывали о нём здесь), дебютный старт которого запланирован на 11 сентября этого года, на МКС прибудут дополнительные образцы для проведения экспериментов.
Додекаэдрическая камера SpaceDRUMS заполнена аргоном, внутри расположены несколько источников звуковых волн. Аргон - инертный газ, а потому он не взаимодействует с веществами внутри камеры, при этом являясь проводящей средой для звука.
\"Лучи звуковой энергии, как невидимые нежные пальцы, будут поддерживать плавающий образец в центре контейнера, чтобы он не касался стенок сосуда. В отсутствие гравитации и прикосновений к каким-либо манипуляторам или стенкам можно получить очень чистые структуры\", - объясняет Гине.
Основная задача новой космической лаборатории - выращивание больших кристаллов веществ. Такие материалы наверняка будут востребованы на Земле, и уже сейчас ясно, что стоить полученные объекты будут сотни тысяч долларов (в зависимости от используемого вещества).
Пока планируется вырастить пористый образец стеклокерамики. Всё начнётся с гранул спрессованного серого порошка. После нагрева они станут керамическим материалом (что уже показано на Земле). Учёные надеются, что в условиях космоса молекулы вещества перестроятся таким образом, что образуются поры.
Специалист NASA Джули Робинсон (Julie Robinson) отмечает, что в SpaceDRUMS можно работать практически с любым веществом и выращивать объекты диаметром с мяч для бейсбола или гольфа. Между тем предыдущие образцы, полученные в условиях микрогравитации, не превышали в длину нескольких миллиметров. Гине считает, что в будущем наибольшим спросом будут пользоваться выращенные таким образом полупроводники.
Пока же аппаратура будет доступна для работы студентов-физиков, которые выполняют дипломные работы в университете Бата (University of Bath), Гине и сам является выпускником этого вуза. Эксперименты можно будет контролировать с Земли. \"Не многие университеты могут позволить своим ученикам проводить опыты в космосе\", - радостно заключает профессор Ник Пейс (Nick Pace), который принимал участие в создании SpaceDRUMS.
Читайте также: