Внесок вчених Інституту фізики напівпровідників імені В.Є.Лашкарьова НАН України у розвиток космічної галузі України 

До 60-річчя першого польоту людини в космос, Всесвітнього дня космонавтики та Дня працівників ракетно-космічної галузі України

   12 квітня 2021 року весь світ відзначає Всесвітній день космонавтики та Міжнародний дінь 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 здійснив на космічному кораблі «Восток» під керівництвом вченого-конструктора Сергія Корольова 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 причетними численні українські науково-дослідні інститути, конструкторські бюро та промислові підприємства, саме тому в цій день вони відзначають своє професійне свято - День працівників ракетно-космічної галузи, що встановлений в України (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 фактично збігається з 60-ю річницею першого польоту людини в космос у 1961 році. У публікації робиться спроба висвітлити наукові досягнення вчених Інституту для широкого загалу та їх вклад у розвиток космічної галузі України. 

  З самого початку розроблення космічних програм дослідженням в галузі напівпровідників та 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 проектування та конструювання космічної техніки були зменшення маси, покращення енергоспоживання, збільшення терміну функціонування та надійності приладів. Всім цим вимогам відповідали нові мікроелектронні та оптоелектронні прилади на основі новітніх напівпровідникових матеріалів і саме розвиток космічної техніки сприяв розвитку фізики та техніки напівпровідників. Відповідно, дослідження ІФН НАН України та розвиток його інфраструктури були тісно пов’язані з завданнями створення нових та покращення існуюючих зразків космічної техніки. Отож, розробки Інституту були зосереджені головним чином на дослідженні та виготовленні сенсорів різного типу (температури, тиску, освітленості) та фотовольтаїчних елементів (сонячних батарей) 

Сенсори температури.

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

Надалі роботи по розробці термодіодних сенсорів (ТДС) космічного призначення продовжив Ю.М. Шварц. Починаючи з 1997 року було розроблено унікальну технологію кремнієвих мікроелектронних діодних перетворювачів космічного призначення, а також створено за участі СКТБ (відділ Куницького І.Е.) багатоканальна апаратура для роботи термометрів. В період з 2000 по 2008 роки діодні термометри були багаторазово використані для контролю технологічних режимів заправки переохолодженим киснем баків ракет-носіїв типу Зеніт-SL при виводі за їх допомогою на орбіту комерційних супутників. Ця робота була виконана у рамках унікального міжнародного проєкта «Морський старт».

Фотовольтаїчні елементи та сонячні батареї

Цикл робіт по створенню фотоелектричних сонячних елементів на кремнії для космічного застосування були розпочаті науковою групою співробітників на початку 1970-х під керівництвом член-кореспондента НАН України В.Г. Литовченко та  А.П. Горбанем, О.А. Сербою і В.П. Костильовим.

Потужні високоенергетичні оптичні квантові генератори

У відділі теоретичної фізики Інституту в кінці 1960-х під керівництвом академіка С.І. Пекара було запропоновано та розпочато розроблення фізичних основ створення потужних високоенергетичних оптичних квантових генераторів – джерел лазерного випромінювання ІЧ, видимого та УФ діапазону для космічних застосувань, яке проводилось в рамках цільових державних космічних програм СРСР (1970-1991 рр.) за договорами НДР на замовлення НВО «Енергія» ім. С.П Корольова, ЦНДІмаш, НВО «Енергомаш» ім. В.П.Глушко та інших спільно з експериментаторами Інституту фізики (академік М.Т. Шпак) та КГУ імені Тараса Шевченко (академік І.С. Горбань). 

  Дослідження продовжувались також в рамках 1-ї та 2-ї державних космічних програм України (1992-1997, 1998-2002 рр.) на замовлення НКАУ, КБ «Південне» ім. М.К. Янгеля спільно з Головною астрономічною обсерваторією НАН України та НТУУ КПІ імені Ігоря Сікорського за участю співробітників відділу теоретичної фізики (керівник – чл.-кор. НАН україни В.О. Кочелап, виконавці: Б.Д. Бармашенко, І.О. Ізмайлов, Л.Ю. Мельников, В.В. Наумов та Л.Ф. Ліннік).

Електротопографічна дефектоскопія

До важливих розробок відділу теоретичної фізики потрібно також віднести теорію електротопографічного ефекту [А.Е. Кравец, В.І. Піпа, М.А. Резніков, М.В. Фок, Електротопографіческій ефект в фотоемульсіях та його застосування, Труди ФІАН СРСР, 129, 13, 1981]. 

На підставі проведених досліджень в СКТБ ДВ ІФАН були створені прилади електротопографії для неруйнівної дефектоскопії процесів деградації поверхонь космічних літальних кораблів під дією потоків високоенергетичних частинок у відкритому космосі, які були використані льотчиком-космонатом В.О. Джанібековим у довготривалих польотах на орбітальної станції «Салют-7». У 1986 р. колектив авторів Кравець О.Є., Резніков М.А., Пермяков В.В, Джанібеков В.О., Шпак М.Т., Фок М.В., Піпа В.Й., Сочилов Є.О., Леонов В.Д. отримали 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 ПВО ім. Лавочкіна наприкінці 1980-х та на початку 1990-х розроблено технологію створення тензосенсорів на основі тонких плівок сульфіду самарія (SmS). Тензосенсори мали високу тензочутливість, у порівнянні з металевими тензодатчиками та високу температурну стабільність.

Тензосенсори використовувались для статичних та динамічних випробуваннях міцності конструктивних елементів.

Цифровий сенсор кута повороту.

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

За свою більш, як 60-ти річну історію роботи наукові співробітники Інституту фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України брали участь у багатьох Державних науково-технічних програмах, виконали десятки НДР, співпрацювали з сотнями провідними академічними установами, університетами, державними та приватними підприємствами для впровадження розробок Національної академії наук України у космічну галузь України.

З нагоди Міжнародного дня польоту людини в космос бажаємо всім співробітникам Інституту добра, миру та міцного здоров'я!

Бережіть себе та своїх близьких!

Солнцев В.С., Смертенко П.С., Наумов В.В.

12 квітня 2021 р.