«МАКС», «МРИЯ»
И КОСМИЧЕСКАЯ ФАБРИКА
«Космический лед тронулся» — так называлась заметка, опубликованная в «НВС» в юбилейный год запуска первого искусственного спутника Земли и 50-летия Сибирского отделения РАН (№ 15, 2007 г.). Тогда, в марте,
в Государственной Думе РФ состоялось заседание круглого стола консорциума ОКБ «Авиационно-космические производственные системы». Тема заседания — выбор основных приоритетов развития аэрокосмической отрасли. Обсуждался также порядок реализации совместных проектов производства новых материалов для элементной базы микроэлектроники в космосе и создания многоразовых авиационно-космических транспортных систем. Расшифровка проектов известна: это базовая орбитальная многофункциональная технологическая производственная система «Экран» и многоцелевая аэрокосмическая система «МАКС» — новый космический самолет.
Галина Шпак, «НВС»
За прошедшее время консорциум получил юридический статус некоммерческого партнерства, объединившего восемнадцать научно-производственных организаций и предприятий. Основные участники: ОАО НПО «Молния», аэрокосмическая корпорация «Ника», ОАО НПО «Энергомаш» им. академика В. А. Глушко, МОКБ «Марс», ФГУ ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского, Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, Физико-технологический институт РАН (г. Москва) и Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе.
Некоммерческое партнерство — открытая система для всех стран, которые пожелают войти в консорциум. Например, ведутся переговоры с Украиной — АНТК им. О. К. Антонова. В этом объединении в кооперации с российскими предприятиями был сконструирован и создан самый большой в мире транспортный самолет «Мрия» (АН-225). На данный момент Ан-225 является самым тяжелым и грузоподъемным самолетом, когда либо поднимавшимся в воздух. Единственный самолет, превосходящий
Ан-225 по размаху крыла — это «Hughes H-4 Hercules», который поднимался в воздух всего один раз. Размах крыльев летающего гиганта — 88 метров, а под ними — 6 двигателей.
Недавно по каналу «Культура» российского телевидения демонстрировался цикл документальных фильмов о прошлых достижениях в космосе. В числе забытых побед — полет «Бурана», первого в мире космического аппарата, который приземлялся не в заданном районе, а на любую взлетно-посадочную полосу, причем в автоматическом режиме и с точностью плюс-минус два метра. «Буран» совершил всего два витка вокруг земного шара, а на третьем был навсегда посажен на Землю.
Судьба космических «Буранов», их было четыре, и двух транспортных самолетов «Мрия» поистине драматична (пересказывать не буду — факты известны). «Мрия», в переводе на русский — «мечта», в буквальном смысле осталась без крыльев. Какие-то части и детали одного из «Буранов» находятся в Центре подготовки космонавтов и в объединении «Молния», где строили космический самолет.
Сувенирный небольшой брусок из обшивки «Бурана», который испытывался в космосе, хранится в кабинете профессора Олега Петровича Пчелякова, заведующего отделом и заместителя директора по науке Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН. Черный кирпичик из вспененной керамики, покрытый тонким слоем графита, умещается на ладони. На его поверхности видны следы огня.
Профессор Пчеляков передал мне этот сувенир, чтобы я, подержав кирпичик в руках, почувствовала драматизм и важность момента.
Прослеживается явная параллель в несбывшейся мечте больших космических проектов времен Советского Союза. Обожженный, обугленный кусочек «Бурана» напомнил, что космический самолет предназначался для обслуживания станции «Мир», на борту которой сибирские физики предполагали осуществить идею использования космического вакуума для производства новых полупроводниковых материалов для микро- и оптоэлектроники.
Космический самолет многоцелевого назначения стартовал в 1988 году. Тогда «Мрия» несла на своей «спине» «Буран». После испытательного полета, в ноябре того же года, старты «Бурана» прекратились, программу закрыли.
Примерно в этот же период прямо с выставки «Наука-88», которая демонстрировалась в Центре Хаммера в Москве (сейчас — Международный выставочный центр) отправилась в Болгарию установка «Катунь» для молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), созданная в Институте физики полупроводников СО РАН под руководством ныне покойного профессора Сергея Стенина. «Катунь» эксплуатировалась в Болгарском научно-производственном объединении «ИЗОТ», которое специализировалось на производстве вычислительной техники и снабжало страны СЭВ необходимым электронным оборудованием. Рассчитывалось, что установка «Катунь» будет производить полупроводниковые материалы для элементов вычислительных схем и других устройств. Это был активный шаг на пути международной кооперации СССР-СЭВ, но не случилось. Вскоре программу закрыли в связи с тем, что Союз экономической взаимопомощи прекратил свое существование. И Советский Союз распался.
 |
|
— Начиная с 90-х годов в нашей стране фактически прекратилось производство вакуумно-технологического оборудования, — подтвердил О. П. Пчеляков, — в том числе и на опытном производстве Сибирского отделения. Долгие годы, почти двадцать лет, ничего не развивалось, а если какие-то конструкторские разработки проводились, то по остаточному принципу. И лишь сегодня наблюдается заметный подъем в этом направлении. В 2008 году, наконец, восстановлено производство обновленных установок типа «Катунь» для разработки полупроводниковых нанотехнологий.
— Но, простите, исследования не прекращались!
— Иначе вообще ничего бы не было. Наука всегда работает на опережение даже в самых трудных условиях. У нас проводились и лабораторные эксперименты, и космические — на станции «Мир» и на Международной космической станции, когда она называлась «Альфа». Результаты исследований, и не только нашего института, определили новое направление в комической деятельности — промышленное производство полупроводниковых материалов и структур в условиях орбитального полета. Создатели — организаторы консорциума «Авиационно-космические производственные системы» — выбрали программу «Экран» Института физики полупроводников: «Разработка научных основ технологии и аппаратуры для синтеза полупроводниковых наноструктур в условиях космического вакуума». Участники консорциума, разработчики программ восстановления космической транспортной системы, в свое время работали вместе по созданию «Бурана» и «Мрии». Кстати, «Мрия» была изготовлена в двух экземплярах. Один самолет еще летал до недавнего времени. Сейчас стоит на приколе и нуждается в замене двигателей, а у второго есть только фюзеляж.
— Неужели «Мрия» работала даже как небесный тягач?
— Да, помогала американцам перевозить танки в Ирак. Представляете, самолет еще летал! Грузоподъемность колоссальная — 250 тонн. Эту «Мрию» надо еще на крыло поставить, но в принципе самолет-носитель можно быстро приспособить для запуска новой космической системы, названной «МАКС» — многоцелевая аэрокосмическая система. Он будет стартовать в водухе прямо с борта «Мрии» или другого транспортного самолета.
— «МАКС», как рыбка-прилипала?
— Да, он сверху сидит на самолете-носителе и с высоты одиннадцати тысяч метров взлетает. При этом его вывозят на нулевую широту — на экваторе выгоднее запускать космические объекты. Космос «ближе». Земля крутится-вертится, и на экваторе вы имеет дополнительный момент — скорость ее вращения. Это используется для вывода аппарата на гелиоцентрическую орбиту. К тому же «МАКС» будет использовать в качестве окислителя окружающий воздух. Не придется таскать с собой кислород. Аппарат небольшой, рассчитан на экипаж из шести человек. Его грузоподъемность — максимум две тонны. Он может перевозить производственные установки, отдельные изделия, которые позволят нам смонтировать в космосе, на орбите, минифабрику для производства многослойных тонкопленочных структур для высокоэффективных солнечных батарей, элементов различных СВЧ-устройств и вычислительной техники. Полупроводниковые наноструктуры — это основа многих вещей, которые нас окружают.
| «Будущее всех вакуумно-совместимых электронных технологий состоит в их выносе в космическое пространство, и как скоро это произойдет, зависит от темпов развития пилотируемой космонавтики...»
Академики К. А. Валиев
и А. А. Орликовский
|
На минифабрике будет использоваться космический вакуум в лучшем его варианте, когда атмосферные газы и примеси на высоте орбитального полета отсекаются с помощью молекулярных экранов. В полете они создают и защищают чистую атмосферу в том месте, где будут синтезированы полупроводниковые пленки. Мы уже имеем бизнес-планы, которые проверены нашими западными партнерами, юристами и экономистами. Подтверждена возможность и необходимость создания такой системы, позволяющей в будущем постепенно вынести все вакуумно-совместимые электронные технологии в космическое пространство, учитывая и экологическую необходимость. Известно, что большинство производств подобного рода достаточно ядовиты. И лучше, конечно, развивать электронное производство там, где никто не живет.
— И загрязнять космос?
— Мне часто задают такой вопрос, имея в виду накопившийся космический мусор. В нашем случае существует ответ. Помогли его найти наши коллеги из Токийского университета. Они доказали, что вещества, которые используются для синтеза полупроводников, легко разлагаются в космосе под воздействием солнечного ионизирующего излучения и очень быстро — до безопасных компонентов. Наша фабрика будет универсальной, в зависимости от конфигурации производимых здесь полупроводниковых структур, их дизайна, как сейчас говорят. Они могут быть использованы для создания солнечных батарей, сверхбольших интегральных схем, оптоэлектронных изделий, таких как фоточувствительные приборы, светоизлучающие изделия и сверхвысокочастотные устройства связи, навигации и т.д. И наноструктуры для новейших приборов наноэлектроники.
— Олег Петрович, получается, что в космосе будут строить фабрику типа летающей МКС, только меньшего размера?
— Думаю, что даже большего размера. В далеком будущем, возможно, построят заводы в космосе. Сейчас пока на МКС планируются первые производственные эксперименты. Фактически пилотируемая космонавтика еще переживает период своего становления. Она только рождается. И в космосе еще мало чего полезного для человека сделано, кроме получения знаний. Новые знания, разумеется — неоценимая, огромная польза, и понятно, что предусматривается использование этих знаний и сегодня, и в будущем. Еще раз повторю: на МКС проводятся эксперименты научными группами многих стран мира. Существуют строгие требования к экспериментам, и объем их не очень велик. То, что мы собираемся сделать на борту МКС, будет приближаться к экспериментальному производству. Мы уже третий год работаем по контракту с аэрокосмической корпорацией «Энергия». Уже изготовили в «нержавейке» эскизный вариант установки. Я вам ее покажу.
— Летающую?
— Надеюсь, что она будет летать. Ее поднимет на МКС транспортный корабль «Прогресс». Существует несколько вариантов размещения нашей минифабрики в космосе. Установка монтируется — закрепляется снаружи МКС. У станции много солнечных батарей, раскрытых, как крылья. Наш аппарат будет использовать их энергию для испарения полупроводниковых материалов и нанесения их на полупроводниковые подложки, — Олег Петрович тут же продемонстрировал на экране фрагменты проекта-презентации, помеченной 2009 годом.
Знакомое изображение МКС. Синим цветом раскрашены солнечные батареи. Видна штанга-манипулятор. На ней будет размещен комплекс «Тюльпан» — молекулярный экран.
— В принципе проект предлагает несколько вариантов развития событий. Я представляю себе три последовательных стадии. Первая — мы испытываем на МКС эскизный вариант, показываем возможности реализации эксперимента по получению пленок. Возможно, на первых порах материал не будет обладать выдающимися характеристиками, но мы покажем, как действует система.
— В том числе и возможности космического самолета?
— Разумеется. «МАКС», кроме всего, может играть роль спасательной шлюпки для космонавтов МКС, если по какой-то причине нужно оперативно эвакуировать экипаж. Реализуются все возможности этого маленького самолета. «МАКС» очень экономичен и летать на нем дешевле. Например, цена килограмма груза на «шаттле» — почти 25 тыс. долларов, а на «МАКСе» каждый килограмм можно поднять в космос за 3 тыс. долларов. Вот насколько дешевле, и, в первую очередь, благодаря воздушному старту. Второй этап — это уже работа на свободно летающем корабле «ОКА-Т» (орбитальный космический аппарат технологический), который разрабатывается в ЦНИИМАШ. В России это самый крупный научно-исследовательский машиностроительный институт. В его составе находится Центр управления космическими полетами. Основное «железо» делается в Самарском объединении, которое производит транспортные «Прогрессы». В будущем на базе «ОКА-Т» и «МАКС» можно сооружать международную космическую фабрику, где будут работать вместе с космонавтами ученые и технологи, чтобы проводить последовательно технологические процессы и получать новый полупроводниковый материал для микро- и наноэлектроники. Предусматривается строительство рекреационной зоны, чтобы космические работники чувствовали себя, как дома, на Земле.
— Это как переселение на другие планеты!
— И на самом деле так. Ведь существует и четвертый этап — размещение подобных производств на Луне. Там в основном будут производиться солнечные батареи — энергогенерирующие мощности. На Луне очень много солнца, оно там никакими атмосферами не загорожено.
— Как же справятся с силой тяжести?
— Она не влияет на поглощение солнечного света.
— Нет, я о людях говорю. Если люди на Луне будут работать.
— Сила тяжести там в несколько раз меньше, чем на Земле, но и это обстоятельство не помешает трудиться. Люди приспособятся, что-нибудь придумают. Как-то утяжеляться придется.
— В свинцовых ботинках будут ходить?
— Может быть, магнитные системы придумают. Но главное, что сегодня существует проект. Идея принадлежит американскому ученому Алексу Игнатьеву, профессору Хьюстонского университета. Мы с ним сотрудничаем в области космического материаловедения. Он предложил создавать фабрики на Луне для производства солнечных батарей из лунного реголита. Во времена «Аполлонов» астронавты, побывавшие на Луне, привезли на Землю лунный грунт. Алексу Игнатьеву удалось достать ведро этой бурой лунной пыли. Оказалось, что в реголите довольно много кремния, а также содержатся металлы, необходимые для легирования кремния. Он выплавил исходные вещества, изготовил батареи и металлические контакты, а затем разработал пилотную технологию для изготовления солнечных батарей.
— Помнится, в советские времена на выставке в новосибирском Доме ученых демонстрировался лунный грунт, добытый на Луне нашим луноходом. Что-то подобное построят американцы?
— Возможно, сделают специальный самоходный многофункциональный трактор. Машина будет собирать лунную пыль, а из нее производить солнечные батареи, затем выкладывать их на лунную поверхность. Постепенно за трактором возникнет шлейф солнечных батарей, и машина-завод будет от них запитываться электричеством, которое они вырабатывают, и увеличивать мощность производства. В конечном итоге на поверхности Луны задумано создать большие энегогенерирующие батареи. За ними не требуется особого ухода, потому что территория чистая. Там нет ветров, нет атмосферы. Энергия будет использоваться для жизнеобеспечения поселения людей на Луне. Ведь этот спутник Земли рассматривается сегодня как промежуточная стартовая площадка для полетов на дальние планеты. Проекты и разработки довольно серьезные и финансируемые очень щедро, несмотря на финансовый кризис в США и мире. Надо заметить, что и сама солнечная энергетика развивается как очень важное направление, альтернативная энергетика будущего. И наши отечественные государственные корпорации «Российские технологии» и «Российские нанотехнологии» тоже выделяют значительные средства на создание солнечной энергетики, на производство солнечных батарей. Один из таких проектов, разработанный в Санкт-Петербурге в известном Физико-техническом институте РАН, будет финансироваться корпорацией «Роснано». Физтех — головной институт, а мы, вероятно, будем соисполнителями в этом проекте. Думаю, если на Земле и в Космосе развернемся по-настоящему, найдется очень много работы для нашего отдела и сотрудников многих лабораторий Института физики полупроводников и других институтов СО РАН.
— Получается, что преград не существует...
— Ошибаетесь! Одни только финансовые препоны нашей системы с всемогущим Государственным казначейством чего стоят. Вы знаете, как трудно теперь, имея даже большие деньги, купить что-нибудь для комплектации экспериментального оборудования? Это пресловутые торги и котировки. А к концу года нас заставляют истратить все средства, пришедшие за год. Мы остаемся с нулем, и финансирование следующих этапов задерживается на полгода и дольше. И с межведомственными барьерами сталкиваемся, как бывало при Советской власти.
— Надеюсь, экспериментам на МКС это не помешает?
— Эксперименты начнутся в 2012-2014 годах. Говорю так размыто потому, что еще не решен вопрос с финансированием третьего этапа космического эксперимента. Работы по нашему контракту с РКК «Энергия» могут задержаться на целый год в связи с глобальным финансовым кризисом. Но дело все равно движется. Мы поддержаны ЦНИИМАШ. Недавно я побывал в объединении «Молния», видел, чем располагают специалисты. Заделы необыкновенно велики. Создатели «Бурана» воплотили один из самых грандиозных проектов на Земле, так что разрабатывать новую космическую систему будет гораздо легче, чем начинать с нуля. Между прочим, я видел в этом объединении кораблик — прообраз «МАКСа», который выводился в стратосферу. Самолетик обугленный стоит. Испытательные полеты проводились в автоматическом режиме. Как всегда, проблем достаточно, но заделы большие, их надо реализовывать.
— «МАКС» будет лучше «Прогресса»?
— «Прогресс» доставляет груз на МКС и сгорает в верхних слоях атмосферы. А новый космический аппарат — многоразовая система.
— Может быть, этот «воздушный извозчик» будет участвовать и в строительстве фабрики в космосе?
— Так и планируется. Возможно, не один «МАКС», а несколько космических самолетов будут обслуживать космический завод. Они будут также привозить исходные материалы и доставлять на Землю готовую продукцию. Еще раз скажу, что в условиях орбитального полета принципиально возможно экологически безопасное производство полупроводниковых материалов более высокого качества, чем в земных условиях. И, естественно, это будет рентабельное производство.
— Но многие люди на Земле, в нашей стране, лишатся работы.
— Наоборот! Если мы затеваем электронное производство в космосе, то тем самым образуем очень много рабочих мест на Земле. В космосе только исходный материал будет производиться, а с ним надо еще поработать, и ассортимент изделий будет многообразен и широк. Работы всем хватит и на Земле.
— Вы меня убедили. Олег Петрович. Где находится штаб-квартира консорциума?
— В Москве. В числе организаторов-руководителей космического проекта первым номером отмечен Абрамян Ара Аршавирович. Очень интересный человек. В советское время он был самым молодым директором крупного электронного объединения «Нейрон» в Армении, которое выпускало, в частности, ЭВМ «Наири». Работал он и в управлении Министерства электронной промышленности. В новое время занимался бизнесом. Очень деловой человек. Он хочет вложить свои личные сбережения в космический проект. Кстати, в проекте предусмотрены и другие коммерческие программы.
И, в принципе, если мы начнем развивать этот проект, вполне возможно создание коммерческого холдинга, куда войдут организации, представляющие международный стратегический консорциум «Авиакосмические производственные системы». У истоков этого проекта стоял также и академик Константин Васильевич Фролов (ныне покойный), известный ученый-машиностроитель. Назову генерального директора консорциума — это Заслуженный военный летчик России, генерал авиации Николай Аркадьевич Кушнарев. А с ним еще масса уважаемых людей: Владимир Алексеевич Скороделов, заместитель генерального конструктора НПО «Молния», академик Александр Александрович Орликовский, директор московского Физтеха. И академик Александр Леонидович Асеев, вице-президент РАН, председатель СО РАН и директор нашего института. Он член правления консорциума. А я — член экспертного совета. Организаторы консорциума надеются на государственную поддержку проекта. О поддержке космической отрасли недавно заявило Правительство России. Возможно, найдутся внебюджетные источники в нашей стране и на Украине для восстановления самолета-носителя «Мрия» и новой космической системы «МАКС». А мы пока продолжаем наземные космические эксперименты в лаборатории.
 |
|
Олег Петрович «пролистал» свой доклад-презентацию и показал характерную иллюстрацию: слева на страничке снимок, на котором изображена установка-имитатор космического вакуума «Эпицентр» для наземной отработки процессов эпитаксии полупроводниковых наноструктур. А справа — рисунок орбитального производственного комплекса МЛЭ, как представляют это сооружение в научно-производственном объединении «Молния». Я обратила внимание на стрелку и надпись: «Направление к центру Земли».
стр. 6-7
|
