Станислав Петрунин - Советско-французское сотрудничество в космосе

Используемый в этих экспериментах магнитный материал неодим—кобальт (ФК-2) в принципе можно получить в условиях наземных лабораторий, но при этом его структура будет очень неоднородной. Другой материал, марганец—церий (ФК-3) в земных условиях получить не удается: материал разлагается на составляющие до процесса кристаллизации.

Следующая группа экспериментов — ФК-4, ФС-2 (получение кристаллов германия) и ФК-5 (получение кристаллов окиси ванадия) — посвящена изучению чрезвычайно важного процесса кристаллизации: из газообразного состояния. Если газ какого-либо вещества медленно охладить ниже точки плавления и затем в среду ввести кристалл того же вещества («затравку»), то за счет осаждающихся на кристалле частиц он будет расти. Существует и другой способ кристаллизации из газообразного состояния — путем ввода в газовую среду холодного тела (другого состава). Тогда на этом теле будет кристаллизоваться вещество из газовой фазы в точности так же, как иней на почве и на крышах домов в холодные осенние ночи.

Основная задача эксперимента ФК-6 — изучение влияния факторов космического полета на кристаллизацию полупроводников из жидкого состояния. Известно, что в невесомости жидкая масса принимает сферическую форму. При понижении температуры из этой массы образуется кристалл, который в принципе должен также иметь сферическую форму. Эксперименты, посвященные данной проблеме, проводились на космических аппаратах и раньше, но результаты получались различными. В частности, получение кристалла сферической формы было целью и советского эксперимента «Сфера», осуществленного на борту пилотируемой станции «Салют-5». Однако полученные образцы из сплава Вуда приняли форму более или менее удлиненную, со «стрелками» и были похожи на маленькие «ежики» (по выражению космонавта В. М. Жолобова).

Существует ряд возможных объяснений причин отклонения формы кристаллов от правильной сферы, но именно многочисленность таких объяснений требует настоятельной проверки и установления действительной причины явления. В эксперименте ФК-6 одновременно получали сферические кристаллы висмута, теллура, висмут—теллура и индий—сурьмы. Эти вещества в твердом состоянии находились в одном контейнере, который помещался в печь. При разогреве достигалось жидкое состояние этих веществ, которые в условии невесомости принимают форму сферы. В процессе охлаждения происходила кристаллизация образцов.

Исследованию кристаллизации из раствора были посвящены эксперименты ФК-7 и ФК-8. По мнению многих специалистов, материал Ga—As (галлий—мышьяк) представляет большой интерес как перспективный полупроводник. Используемый вместе с кремнием, он позволит получить фотоэлементы с повышенным коэффициентом полезного действия (до 25 %). Надежды специалистов связаны с возможностью получения более совершенного материала Ga—As в условиях космоса. Следует подчеркнуть, что аналогичный советский эксперимент проводился космонавтами Владимиром Коваленком и Александром Иванченковым. Небезынтересно будет сравнить результаты этих двух исследований.

Кристаллизация из раствора тройной композиции галлий—индий—фосфор, или, более точно, состава типа Ga xIn 1–xP, определяет содержание эксперимента ФК-8. Галлий и индий относятся к III группе периодической таблицы Менделеева и близки по своим физико-химическим свойствам. Фосфор относится к V группе. Вариации соотношения галлий—индий используют для получения полупроводника с оптимальными свойствами. В предлагаемом эксперименте ставилась более скромная задача: определить степень совершенства кристаллов, получаемых в условиях невесомости.

Цикл экспериментов «ЭЛЬМА» был завершен космонавтами Владимиром Ляховым и Валерием Рюминым в начале мая 1979 г. Однако этим закончилась только космическая часть исследований. Теперь полученные образцы переданы в руки специалистов, которые в советских и французских лабораториях проведут всесторонний анализ. Это кропотливая и длительная работа. Результаты ее, несомненно, внесут полезный вклад в развитие космического материаловедения.

Прежде чем перейти к описанию последующих экспериментов нужно подчеркнуть, что всеми рассмотренными нами ранее направлениями советско-французских космических исследований занималась одна рабочая группа специалистов («космическая физика»), тогда как реализацию каждого из трех оставшихся направлений осуществляла своя автономная рабочая группа советских и французских ученых.