صنعت فضایی یک مصرف کننده رو به رشد گازهای صنعتی است، اما از یک جنبه شگفت انگیز این فرصت می تواند در جهت جدیدی رشد کند. این به این دلیل است که فرصت جدیدی در فضا در حال ظهور است که مربوط به ساخت مواد برای صنعت دیگری است که توسط گازهای صنعتی خدمت می کند: تولید نیمه هادی.

استارتاپ Space Forge مستقر در بریتانیا یکی از شرکت هایی است که این کار را انجام می دهد. در ماه اکتبر، استقرار یک سپر حرارتی جدید، Pridwen، را در یک پرواز گرانش صفر آزمایش کرد، که به دنبال امضای یادداشت تفاهم با United Semiconductors، متخصص برجسته در رشد بلورهای فله ای ترکیبات نیمه هادی III-V بود.

در همین حال، مشارکت دیگری با محوریت شرکت Intuitive Machines  در حال شکل‌گیری است که هدف آن یکپارچه‌سازی محموله تولید نیمه‌رسانا با سکوی بازگشت مداری Zephyr  این شرکت، در چارچوب برنامه بازگشت به زمین Intuitive Machines، است.

Space Forge همچنین اخیراً موفق به تولید پلاسما در ماهواره ForgeStar-1 خود شد؛ رخدادی که یک «نخستین جهانی» در حوزه تولید تجاری در فضا محسوب می‌شود و گامی مهم در جهت تولید نسل جدیدی از مواد نیمه‌رسانای با کارایی بالا از فضا به‌شمار می‌آید.

این شرکت ادعا می‌کند که نخستین ابزار تجاری تولید نیمه‌رسانا است که به‌صورت مستقل و شناور آزاد در فضا مورد بهره‌برداری قرار گرفته است.

نمایش موفق پلاسما تأیید می‌کند که شرایط حدی مورد نیاز برای رشد بلور در فاز گازی ــ که یکی از ارکان اصلی تولید نیمه‌رساناهاست ــ اکنون می‌تواند بر روی یک سکوی خودگردان در مدار پایین زمین ایجاد و کنترل شود.

این نخستین باری است که یک فضاپیمای تجاری چنین قابلیتی را به نمایش می‌گذارد؛ قابلیتی که بر پایه پژوهش‌های انجام‌شده در ایستگاه فضایی بین‌المللی توسعه یافته است.

جاشوا وسترن، مدیرعامل و هم‌بنیان‌گذار Space Forge، گفت:
»این دستاورد نشان می‌دهد که محیط ضروری برای رشد پیشرفته بلورها می‌تواند روی یک ماهواره تجاریِ اختصاصی ایجاد شود و این موضوع درِ یک مرز کاملاً جدید در حوزه تولید را می‌گشاید«.

استدلال می‌شود که تولید نیمه‌رسانا در فضا به دلیل نبود نقص‌های ناشی از گرانش، مزایای قابل‌توجهی دارد و می‌تواند کیفیت مواد را بهبود دهد.

با کاهش عیوب، تولید در فضا از نظر تئوریک می‌تواند تعداد تراشه‌های قابل‌استفاده در هر ویفر را افزایش دهد، بازده کلی تولید را بالا ببرد و در صورت مقیاس‌پذیری، در بلندمدت به کاهش هزینه‌ها منجر شود.

با این حال، چالش‌ها کم نیستند: پیچیدگی‌های لجستیکی، هزینه‌های بالا، و موانع فنی مرتبط با کار در ریزگرانش و محیط‌های بسیار سخت، به‌همراه تضمین خلوص فوق‌بالا و کنترل کیفیت.

افزون بر این، تمام مواد اولیه ) از جمله گازهای صنعتی عمومی و ویژه ( باید از زمین به فضا منتقل شوند؛ فرایندی که بسیار پرهزینه و پیچیده است.

ویژگی‌های خود گازها نیز مسئله‌ساز است. هیدروژن و هلیوم به دلیل اندازه اتمی بسیار کوچک و نبود گرانش برای مهار آن‌ها، به‌راحتی نشت می‌کنند.

روش‌های سنتی جداسازی مایع–گاز اغلب به گرانش متکی هستند و در فضا نیازمند بازطراحی کامل سامانه‌ها خواهند بود.

علاوه بر این، گازهای بسیار واکنش‌پذیر، سمی یا پیروفوریک (قابل اشتعال خودبه‌خود) مانند سیلان، به سامانه‌های مهار بسیار مقاومی نیاز دارند که مدیریت و نگه‌داری آن‌ها در فضا دشوار است.

تولید نیمه‌رسانا به بالاترین سطوح ممکنِ خلوص برای گازهای فرایندی نیاز دارد (۹۹٫۹۹۹۹٪ یا بیشتر)؛ حتی کوچک‌ترین ناخالصی می‌تواند یک بچ کامل را از بین ببرد. حفظ چنین سطحی از پاکیزگی و پایش عیوب در محیط دورافتاده فضایی، آن هم با احتمال وجود آلاینده‌های شناور، چالشی بسیار جدی است.

منبع: gasworld.com