Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Выращивание полупроводниковых структур для высокоэффективных солнечных батарей в открытом космосе

Авторы

¹В.В. Блинов, ²В.М. Владимиров, ³Н.А. Кушнарев, ¹А.И. Никифоров, ¹Д.Б. Придачин, ¹Д.О. Пчеляков, ¹О.П. Пчеляков, ⁴В.А. Скороделов, ¹Л.В. Соколов

Организации

¹Институт физики полупроводников имени А. В. Ржанова СО РАН
г. Новосибирск, Российская Федерация
²ООО «НПФ Электрон»
г. Красноярск, Российская Федерация
³ОАО «Центральный научно-исследовательский институт инфокоммуникационных технологий и проблем безопасности «НИКА»
г. Люберцы, Московская область, Российская Федерация
⁴АО «НПО «Молния»
г. Москва, Российская Федерация

Аннотация

Практическая космическая деятельность страны в околоземном пространстве и в дальнем космосе развивается уже в течение более пятидесяти лет. За это время было решено много новых научно-технических задач, разработаны и освоены новейшие технологии. Настоящая статья посвящена описанию предпосылок к проведению эксперимента по выращиванию полупроводниковых структур для высокоэффективных солнечных батарей в условиях орбитального полета международной космической станции. Показаны преимущества проведения технологического процесса в глубоком вакууме, образующемся в результате проявления эффекта молекулярного экрана, для получения новых тонкопленочных материалов с уникальными свойствами. Описан наземный имитатор космического модуля и действующий макет молекулярного экрана. Обсуждаются особенности эскизного проекта универсальной автоматизированной установки молекулярно-лучевой эпитаксии в космосе. Приводится обоснование экономической эффективности космической технологии, основанное на отсутствии необходимости применения дорогостоящих сверхвысоковакуумных средств откачки, криогенной техники и вакуумных объемов, содержащих большое количество нержавеющей стали. Проанализирован опыт трех орбитальных полетов американских космических кораблей «Шаттл», подтверждающий экономическую обоснованность проектов, связанных с получением полупроводниковых гетероструктур в условиях космического полета.

Ключевые слова

космическое материаловедение, молекулярно-лучевая эпитаксия, молекулярный экран, орбитальный полет, сверхвысокий вакуум

Список литературы

[1] Андреев В. М. Концентраторная солнечная фотоэнергетика // Альтернативная энергетика и экология. 2012. Т. 5-6. С. 40-44.

[2] Alferov Zh. I., Andreev V. M., Rumyantsev V. D. III-V Heterostructures in Photovoltaics. Concentrator Photovoltaic, Berlin Heidelberg, Springer-Verlag, 2007, pp. 25-50.

[3] Алферов Ж. И., Андреев В. М., Румянцев В. Д. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики // Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 38. Вып. 8. С. 937-948.

[4] Pchelyakov O. P., Sokolov L. V., Nikiforov A. I., Berzhaty V. I., Zvorykin L. L., Ivanov A. I., Nikitsky V. P., Antropov V. Yu., Biriukov V. M., Markov E. V., Djakov Yu. N. Epitaxy of compound semiconductor from molecular beams in space vacuum behind molecular shield. // Proc. of Joint X Europ. and VI Russian symp. on Phys. Sci. in Microgravity, 1997, vol. II, pp. 144-149.

[5] Pchelyakov O. P., Blinov V. V., Nikiforov A. I., Sokolov L. V., Zvorykin L. L., Ivanov A. I., Teslenko V. V., Churilo I. V., Zagrebel’nyi A. A. Semiconductor Vacuum Technologies in Space: Hystory, State and Prospects. Poverhnost’(Rus), 2004, vol. 6, pp. 69-76.

[6] Pridachin D., Pchelyakov O., Nikiforov A., Sokolov L., Preobrazhenskii V., Blinov V. Some design and applying aspects of Molecular Beam Epitaxy (MBE) machine Main Units in Ultra-Vacuum of Space. Proc. of European Planetary Science Congress, Riga, Latvia, 2017.

[7] Kostoff R. N. Stimulating Innovation. International Handbook of Innovation, Elsevier Social and Behavioral Sciences, Oxford, UK, 2003, pp. 388-400.

[8] Ignatiev A. The wake shield facility and space-based thin film science and technology // Earth Space Revew, 1995, vol. 2, no. 2, pp. 10–17.

[9] Ignatiev A., Freundlich A., Pchelyakov O., Nikiforov A., Sokolov L., Pridachin D., Blinov V. Molecular Beam Epitaxy in the Ultravacuum of Space: Present and Near Future // From Research to Mass Production, 2018, pp. 741–749. doi: 10.1016/B978-0-12-812136-8.00035-9

[10] Заключение на техническое предложение НПО «Молния» на «Многоцелевой авиационно-космической системе (МАКС)» по теме «Системные исследования и комплексное обоснование технического облика, характеристик и областей рационального использования перспективных многоразовых космических транспортных систем» / НИР «Орел». ЦАГИ, ЦНИИмаш, 1998.

[11] Parkinson R. C. Multi-purpose aerospace system. Report in ESA, ESTEC and BNSC, British Aerospace, 1992.

[12] Kramer P. The Russian/Ukrainian Multi Role Space Transport System. DARA – Diskussionskreis, Transportsystem, Bonn, 1994.

[13] Использование научно-технического задела по ОК «Буран» в части оценки эффективности применения самолетатранспортировщика ОК «Буран» для сверхтяжелых авиационных перевозок и для задач космической транспортной системы / НИР «Эффективность». Научно-технический отчет. М. : Российская Инженерная Академия, 1999.

[14] Lozino-Lozinsky G., Skorodelov V., Shkadov L., Plokhikh V. Reasons for decisions made on the MAKS project / 49th International astronautical congress, Melbourne, Australia, 1998.

[15] Скороделов В. А., Пчеляков О. П. Фундаментальная наука открывает путь к промышленному освоению космоса // Интеграл. 2009. № 3. С. 4-7.

Цитирование данной статьи

Блинов В.В., Владимиров В.М., Кушнарев Н.А., Никифоров А.И., Придачин Д.Б., Пчеляков Д.О., Пчеляков О.П., Скороделов В.А., Соколов Л.В. Выращивание полупроводниковых структур для высокоэффективных солнечных батарей в открытом космосе // Космические аппараты и технологии. 2020. Т. 4. № 1. С. 45-54. doi: 10.26732/j.st.2020.1.06

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.