Учёные из Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова проводят эксперимент «Экран-М» на Международной космической станции (МКС). В условиях вакуума и невесомости происходит испарение химического соединения галлия и мышьяка. Сформированные потоки атомов осаждаются на подложку с атомарно-гладкой поверхностью. Слои атомов укладываются с высочайшей точностью, формируя нужную кристаллическую структуру.
Если эксперимент докажет свою эффективность, появится возможность развернуть внеземное производство полупроводников. Это могут быть новые солнечные панели и сенсоры для будущих орбитальных станций, а также уникальные материалы, которые невозможно получить в земных условиях.
Космонавт Роскосмоса Алексей Зубрицкий рассказал о ходе эксперимента «Мираж» на МКС. Проект направлен на выращивание полупроводниковых монокристаллов в условиях микрогравитации, что может привести к прорыву в материаловедении и электронике. Эксперимент «Мираж» разработан Курчатовским институтом и проводится с 2009 года. Его главная цель — изучение возможностей создания совершенных полупроводниковых кристаллов в космосе. Полученные образцы будут доставлены на Землю для дальнейшего анализа, что может открыть новые перспективы для электронной промышленности.
Британская компания Space Forge с лета 2025 года использует спутник ForgeStar-1, который находится на низкой околоземной орбите. Платформа способна создавать плазму и условия для роста кристаллов из газовой фазы. Планируется, что спутник проведёт серию испытаний и соберёт данные, которые послужат основой для проектирования и эксплуатации будущих космических полупроводниковых производств. Похожие исследования проводились в США, но были свернуты после катастрофы шаттла «Колумбия» в 2003 г. Космическое производство кристаллов для лазеров освещено на Хабре.
Но что с патентами? Расскажем в нашем материале.
Патенты на полупроводниковые кристаллы
На портале Google.Patents поиск по запросу semiconductor crystal production during microgravity in Earth Orbit показывал 178 документов на февраль 2026 г. Динамика по годам представлена на рис. 1.
Видно, что с 1992 года наблюдалось волнообразная публикация патентов с тенденцией к росту в последние 10 лет. Рейтинг патентовладельцев следующий:
Katsuya Nishizawa — 4,4%;
Jianghan University (江汉大学) — 3,3%;
Fujitsu Ltd — 1,6%;
Ｄａｐ— 1,6%;
Mcdonnell Douglas Corporation — 1,6%;
Takeo Nakagawa — 1,6%;
Dstar Communications, Inc. — 1,6%;
G-Tracking, Llc — 1,1%.
Видно патентное лидерство японских компаний. Но при детальном рассмотрении выясняется, что господа Кацуя Нисидзава и Такэо Накагава — простые изобретатели. И в СМИ не было информации о том, чтобы у них покупали патенты. Но китайский университет, японская Fujitsu и американский гигант Mcdonnell Douglas, вероятно, действительно имеют серьезные разработки по теме. В ТОП-10 вошёл и российский институт.
Содержательный анализ в рамках МПК показывает следующие темы:
космонавтика; космические корабли и их оборудование B64G — 10,1%;
выращивание монокристаллов; направленная кристаллизация эвтектик или направленное расслаивание эвтектоидов; очистка материалов зонной плавкой; получение гомогенного поликристаллического материала C30B — 9,5%;
оптические элементы, системы или приборы G02B — 6,7%;
технические устройства Y10S — 5,6%;
разное оборудование Y10T — 4,4%;
неметаллические элементы; их соединения C01B — 4,4%.
Примеры патентов:
US5173087A Crystal growth in a microgravity environment;
US20140353682A1 Wide band gap semiconductor wafers grown and processed in a microgravity environment and method of production;
CN117486615A Method for preparing SiC ceramic and composite material by vacuum microgravity suspension sintering.
А что в России?
Поиск патентов РФ на изобретения проведён нами по рефератам в базе ФИПС. На январь 2026 г. поисковая машина по запросам «производство в космическом пространстве» и «выращивания кристаллов в условиях микрогравитации» указала на 5 патентов периода 1997-2009 гг.:
№2092629 (1997) Способ выращивания кристаллов. Институт химических проблем микроэлектроники*. Использование: изобретение относится к получению искусственных кристаллов, используемых в различных областях техники, и направлено на повышение однородности выращиваемых кристаллов путем сохранения поверхностной пленки во время всего процесса роста кристалла. Сущность: способ выращивания кристаллов в невесомости включает нанесение пленки на поверхность исходного слитка, при этом пленку выполняют из материала с более низкой температурой плавления, чем температура плавления вещества выращиваемого кристалла, и расплав которого смачивает слиток, но не смешивается с веществом кристалла в расплавленном состоянии. Кроме того, пленку выполняют толщиной 0,15-1,0 мм. (*в 2012 г. вошёл в состав ФГБНУ «Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов»)
№2143016 (1999) Ампула для выращивания кристаллов в условиях микрогравитации. Институт химических проблем микроэлектроники. Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для получения в условиях микрогравитации кристаллов различного состава, применяющихся во многих областях техники. Техническим результатом изобретения является исключение контакта растущего кристалла со стенками ампулы и повышение за счет этого качества выращиваемых кристаллов.
№2153030 (2000) Способ получения кристаллов. Институт химических проблем микроэлектроники. Изобретение относится к технологии получения искусственных монокристаллов в условиях микрогравитации, используемых в различных областях техники. Техническим результатом изобретения является исключение контакта расплава исходного вещества со стенками кристаллизационной камеры в процессе выращивания кристаллов методом направленной кристаллизации в условиях микрогравитации.
№2196087 (2003) Устройство для получения сверхглубокого вакуума в космосе. ПАО «Ракетно‑космическая корпорация „Энергия“ имени С.П. Королева». Изобретение относится к космической технике, а именно к орбитальным средствам для получения сверхглубокого вакуума (до 10-14 мм рт.ст.) и использования его для производства сверхчистых тонкопленочных материалов (сверхрешеток) методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Отметим досрочное прекращение действия этого патента в 2019 г. из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе.
№2372259 (2009) Устройство для выращивания и обработки материалов в космическом пространстве в условиях сверхвысокого вакуума и способ его эксплуатации (варианты). Институт физики полупроводников Сибирского отделения РАН и ПАО «Ракетно‑космическая корпорация „Энергия“ имени С.П. Королева». Изобретения относятся к области космической технологии и могут быть использованы для исследований на низкоорбитальных космических аппаратах. Техническим результатом изобретений является повышение качества и производительности выращиваемых в космосе структур (полупроводников), сокращение габаритов устройства в транспортном положении, уменьшение его массы и стоимости доставки на орбиту.
Патент может прекратить действие из-за неуплаты пошлины за 18-й год (дата начала отсчета срока действия патента 12.05.2008).
Патентов РФ на полезные модели по космическому производству полупроводников нет. Открытых баз данных нет.
Зарегистрирована одна программа для ЭВМ по нашей теме №2021619680 PCM_Simulator. Владелец: Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина. Программа предназначена для моделирования процесса затвердевания в материале с фазовыми переходами (PCM) на основе метода энтальпии-пористости. Учитываются конвективные и диффузионные процессы, действие гравитации или условия микрогравитации.
Топологий интегральных схем, произведённых в космосе, нет.
Заключение
Производство полупроводниковых кристаллов в космосе — это сложная, но перспективная тема. Патентов в мире мало, действующих порядка 100 ед., а вот доля российских патентов чрезвычайно высока (по сравнению с иными областями передовой техники). Базовым является патент РФ №2372259 (2009) Устройство для выращивания и обработки материалов в космическом пространстве в условиях сверхвысокого вакуума и способ его эксплуатации (варианты).
Низкая мировая активность объясняется тем, что разработчики, как будто, и не собираются продавать свои патенты (или лицензии), поскольку космические полупроводники – это отнюдь не ширпотреб, а изделия специального назначения, здесь велика цена утечки критически важной информации. Некоторые патенты, как бедные сироты, поскольку вовремя не оплачиваются пошлины.
Показательно, что российских патентов после 2009 года нет, хотя из СМИ ясно, что по тематике Российской орбитальной станции (график строительства рассчитан на 2027-2031 гг.) предусмотрено освоение и развитие промышленного производства на орбите с использованием невесомости и сверх глубокого космического вакуума. Предполагаемая продукция: полупроводниковые кристаллы и пленки, наноматериалы, металлические стекла, оптическое волокно, коллоидные кристаллы, углеродные нанотрубки, медпрепараты и наноматериалы для адресной доставки лекарств. Принципиально использование в инфраструктуре РОС свободно летающих производственных модулей, периодически обслуживаемых экипажем. На них обеспечиваются наилучшие условия по микрогравитации и создаются зоны вакуума на внешней поверхности за защитным экраном.
О сервисе Онлайн Патент:
Онлайн Патент — цифровая система № 1 в рейтинге Роспатента. С 2013 года мы создаем уникальные LegalTech‑решения для защиты и управления интеллектуальной собственностью. Зарегистрируйтесь в сервисе Онлайн‑Патент и получите доступ к следующим услугам:
Онлайн‑регистрация программ, патентов на изобретение, товарных знаков, промышленного дизайна;
Опции ускоренного оформления услуг;
Бесплатный поиск по базам патентов, программ, товарных знаков;
Мониторинги новых заявок по критериям;
Онлайн‑поддержку специалистов.
