View message

12 квітня 2021 року весь світ відзначає Всесвітній день космонавтики та Міжнародний день польоту людини в космос (International Day of Human Space Flight), встановлений Організацією Об’єднаних Націй (Резолюція 65/271 Генеральної Асамблеї ООН від 7 квітня 2011 р.) на честь першого пілотованого орбітального польоту навколо Землі, який під керівництвом вченого-конструктора Сергія Корольова здійснив на космічному кораблі «Восток» льотчик-космонавт СРСР Юрій Гагарін 12 квітня 1961 року. Ця історична подія відкрила нову еру космічних досліджень та освоєння космічного простору на користь всього людства. До цього досягнення науки і техніки були причетні численні українські науково-дослідні інститути, конструкторські бюро та промислові підприємства, саме тому в цей день вони відзначають своє професійне свято – День працівників ракетно-космічної галузи, що встановлений в Україні (Указ Президента України Леоніда Кучми №230/97 від 13 березня 1997 р.).

Символічно, що Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України (ІФН НАН України) 7 жовтня 2020 року відзначив своє 60-річчя і це дуже близько до 60-ї річниці першого польоту людини в космос у 1961 році. Розповідаємо про наукові досягнення вчених Інституту та їх внесок у розвиток космічної галузі України.

*     *     *

Від самого початку розроблення космічних програм дослідженням у галузі напівпровідників і приладів на їх основі приділялася велика увага для створення надійних та ефективних космічних систем: наземних стартових комплексів, транспортних ракет-носіїв, космічних літальних апаратів, орбітальних станцій, супутників, космічних зондів, планетоходів та ін. Одними з основних вимог для проєктування і конструювання космічної техніки були зменшення маси та енергоспоживання, збільшення терміну функціонування та надійності приладів. Цим вимогам відповідали нові мікроелектронні й оптоелектронні прилади на основі новітніх напівпровідникових матеріалів і саме розвиток космічної техніки сприяв розвитку фізики й техніки напівпровідників. Відповідно, дослідження ІФН НАН України та розвиток його інфраструктури були тісно пов’язані із завданнями, поставленими у зв’язку з розробленням нових та вдосконаленням існуючих зразків космічної техніки. Отож, розробки Інституту зосереджувалися здебільшого на дослідженні й виготовленні сенсорів різного типу (температури, тиску, освітленості) та фотовольтаїчних елементів (сонячних батарей).

Першими виготовленими температурними сенсорами в Інституті були германієві термометри опору для кріогенних температур, розроблені під керівництвом Л.Й. Зарубіна та І.Ю. Неміша.

Виготовлений у спеціальному конструкторсько-технологічному бюро (СКТБ) ІФН НАН України термометр гелієвих температур конструкції К-01 (Л.Й. Зарубін, І.Ю. Неміш, Т.М. Власова, В.П. Дениско, П.І. Денисюк, Н.Є. Новожилова) успішно випробували на космічній орбітальній станції «Салют 6» при проведенні експериментів у відкритому космосі (1977–1978 рр.). Авторів роботи за успішне впровадження розробки у 1983 році відзначили Премією Ради Міністрів СРСР. Лауреатами стали Ф.М. Воробкало, Л.Й. Зарубін, В.К. Малютенко, О.Г. Миселюк, І.Ю. Неміш, І.Ф. Полєтаєва та Л.Т. Яценко (разом з Г.Є. Богословським).

Надалі роботи зі створення термодіодних сенсорів космічного призначення продовжили Ю.О. Тхорик і Ю.М. Шварц – на основі гетероепітаксійних плівок Ge на GaAs.

Фотовольтаїчні елементи і сонячні батареї

На початку 1970-х цикл робіт зі створення фотоелектричних сонячних елементів на кремнії для космічного застосування розпочала інститутська наукова група під керівництвом члена-кореспондента НАН України В.Г. Литовченка й у складі співробітників А.П. Горбаня, О.А. Серби і В.П. Костильова.

Результатом виконаних досліджень стало розроблення сонячної батареї БФ ААЕИ.564113.001-01 КА КС5МФ2 для мікросупутника «Мікрон», зовнішній вигляд якої наведено на рисунку. Кожен супутник комплектувався чотирма БФ. Мікросупутник КС5МФ2 «Мікрон» із сонячними батареями ІФН НАН України (4 шт.) запустили 24 грудня 2004 року з космодрому Плесецьк у складі основного супутника Січ-1М і потім відокремили від нього для виконання поставлених задач. Роботу «Ключові технології виробництва кремнієвих сонячних елементів та енергетичних систем на їх основі» (М.І. Клюй, В.П. Костильов, А.В. Макаров, А.В. Саченко) відзначено Державною премією України в галузі науки і техніки за 2012 р.

Потужні високоенергетичні оптичні квантові генератори

У відділі теоретичної фізики Інституту в кінці 1960-х років під керівництвом академіка С.І. Пекара було запропоновано та розпочато розроблення фізичних основ створення потужних високоенергетичних оптичних квантових генераторів – джерел лазерного випромінювання інфрачервоного (ІЧ), видимого й ультрафіолетового (УФ) діапазону для космічних застосувань, яке тривало в рамках цільових державних космічних програм СРСР (1970–1991 рр.) за договорами науково-дослідних робіт (НДР) на замовлення Науково-виробничого об’єднання (НВО) «Енергія» ім. С.П Корольова, ЦНДІмаш, НВО «Енергомаш» ім. В.П.Глушка й інших спільно з експериментаторами Інституту фізики (академік М.Т. Шпак) та Київського національного університету імені Тараса Шевченка (академік І.С. Горбань). Дослідження продовжувалися також у рамках 1-ї та 2-ї державних космічних програм України (1992–1997, 1998–2002 рр.) на замовлення Національного космічного агентства України, Державного підприємства (ДП) «Конструкторське бюро (КБ) «Південне» ім. М.К. Янгеля» спільно з Головною астрономічною обсерваторією НАН України та Національним технічним університетом України (НТУУ) «Київський політехнічний інститут (КПІ) імені Ігоря Сікорського» за участі співробітників відділу теоретичної фізики ІФН НАН України (керівник – член-кореспондент НАН України В.О. Кочелап, виконавці – Б.Д. Бармашенко, І.О. Ізмайлов, Л.Ю. Мельников, В.В. Наумов і Л.Ф. Ліннік).

Електротопографічна дефектоскопія

До важливих розробок відділу теоретичної фізики належить також теорія електротопографічного ефекту [О.Є. Кравець, В.Й. Піпа, М.А. Резніков, М.В. Фок, Електротопографічний ефект в фотоемульсіях та його застосування. – Праці ФІАН СРСР, 129, 13, 1981], на підставі чого в СКТБ Дослідного виробництва (ДВ) ІФАН було створено прилади електротопографії для неруйнівної дефектоскопії процесів деградації поверхонь космічних літальних кораблів під дією потоків високоенергетичних частинок у відкритому космосі, використані льотчиком-космонавтом В.О. Джанібековим у довготривалих польотах на орбітальній станції «Салют-7».

У 1986 р. колектив авторів (О.Є. Кравець, М.А. Резніков, В.В. Пермяков, В.О. Джанібеков, М.Т. Шпак, М.В. Фок, В.Й. Піпа, Є.О. Сочилов, В.Д. Леонов) отримав Державну премію України в галузі науки і техніки «За дослідження, розробку та застосування у мікроелектронній та космічній технології методів та апаратури неруйнівної дефектоскопії» (Постанова ЦК КПУ і Ради Міністрів УРСР від 5 грудня 1986 р. № 417).

Тензосенсори на основі SmS

Спільно з Науково-виробниче об’єднання (НВО) ім. Лавочкіна наприкінці 1980-х і на початку 1990-х років науковці Інституту розробили технологію створення тензосенсорів на основі тонких плівок сульфіду самарія (SmS). Тензосенсори мали високу тензочутливість, порівняно з металевими тензодатчиками, та високу температурну стабільність.

Тензосенсори використовувалися для статичних і динамічних випробуваннях міцності конструктивних елементів.

Цифровий сенсор кута повороту

У 1980-ті роки колектив авторів під керівництвом В.Б. Богдановича разом із Ю.В. Коломзаровим та Ю.В. Ушеніним розробив цифровий сенсор кута повороту на замовлення НВО «Арсенал».

За свою понад 60-річну історію роботи вчені Інституту фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України брали участь у багатьох державних науково-технічних програмах, виконали десятки науково-дослідних робіт, співпрацювали з сотнями провідних академічних установ, університетів, державних і приватних підприємств, аби впровадити розробки Національної академії наук України для розвитку космічної галузі України.

За інформацією ІФН ім. В.Є. Лашкарьова НАН України