Современная электроника №3/2026

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ 52 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2026 ированная Россией международная долгосрочная программа исследова- ний на борту международной косми- ческой станции. Из наиболее инте- ресных работ в этой области стоит отметить проект «Плазменный кри- сталл», который проводится на борту (МКС) с 2001 года. Начало этих работ было положено в январе 1998 года на орбитальной станции «Мир» с первой установки ПК-1, по конструкции ана- логичной описанной выше для про- екта TEXUS. Проект частично продол- жается и в настоящее время. За эти годы установка для исследований ком- плексной плазмы постоянно модерни- зировалась. Результаты исследований ПК-1, ПК-2, ПК-3 описаны в работах [23–27]. Последняя модель ПК-4, запущенная в 2015 году, представляет собой слож- ный программно-измерительный ком- плекс с реактором на основе высоко- частотной пылевой газоразрядной трубки. В состав этого оборудования входят: модернизированный газораз- рядный реактор с дополнительными клапанами и регуляторами газа для контроля утечек и стабильности пото- ка; вакуумная камера в гермоблоке; программируемая ПЗС-камера; специ- ализированный управляющий ком- пьютер. Внешний вид установки ПК-4 показан на рис. 6. Этот международный экспери- мент стал одним из ключевых проек- тов по исследованию комплексной плазмы в условиях микрогравита- ции. В ходе экспериментов было показано, что заряженные микроча- стицы в плазме способны формиро- вать трёхмерные «плазменные кри- сталлы», демонстрирующие фазовые переходы, коллективные колебатель- ные моды (Dust-Lattice Waves), дефек- ты решётки и нелинейную динами- ку. Условия «невесомости» на МКС позволили впервые исследовать объ- ёмные сильносвязанные кулоновские системы (Strongly Coupled Coulomb Systems – SCCS). В этом состоянии пыле- вой плазмы заряженные микроча- стицы взаимодействуют друг с дру- гом настолько сильно, что их энергия электростатического отталкивания значительно превышает их кинети- ческую энергию (тепловую энергию движения). Ключевым преимуще- ством микрогравитации является воз- можность формирования однородных трёхмерных облаков частиц, тогда как в гравитационном поле они сжимают- ся и образуют квазидвумерные струк- туры. В результате микрочастицы рас- полагаются в реакторе таким образом, что образуют внутреннюю 3D-полость, что даже в принципе недостижимо в наземных условиях [29]. Многолетние исследования на борту МКС, выполненные в рамках «ПК-1-ПК-4», позволили уточнить ряд фундаментальных проблем в гидро- динамике (ударные волны, турбу- лентность в упорядоченных средах). В астрофизике результаты экспери- ментов ПК-4 используются при моде- лировании процессов в кольцах Сатур- на и в недрах белых карликов [30]. По результатам исследований ПК-1- ПК-4 было опубликовано около 130 научных работ, обобщённых в под- робном отчёте, подготовленном автор- ским коллективом в составе двадцати пяти известных российских и европей- ских учёных [31]. В процессе работ по проекту «Плаз- менный кристалл» были получены уникальные результаты, которые най- дут практическое применение в таких прикладных областях, например, как: ● поверхностные явления на границе полупроводников; ● плазменное напыление и травление в производстве микрочипов; ● открытые струи холодной плазмы в медицине и косметологии. Из последних публикаций по этой теме можно отметить работу [32]. Статья посвящена перспективам организации на орбите в космосе производства прецизионных микро- комплектующих с использованием прямого плазменного формообразо- вания и плазменно-ассистированной печати, а также нуклеации частиц в плазме и левитации. Авторы подчёр- кивают, что сочетание микрограви- тации, вакуума и солнечной энергии создаёт уникальные условия для фор- мирования материалов и структур, недостижимых на Земле, включая снижение внутренних напряжений, равномерное тепловое распределение и отсутствие окисления при печати. В работе делается вывод, что накоп­ ленный наземный технологический задел уже достаточен для перехода к космическим экспериментам по плаз- менной 3D-печати и формированию структур непосредственно в услови- ях микрогравитации. В заключение этого раздела мож- но сказать, что многолетние лабора- торные и космические эксперименты сформировали целостное представле- ние о физике комплексной плазмы, включая процессы зарядки микро- частиц, фазовые переходы, коллек- тивные течения и самоорганизацию в плазменных кристаллах. Совре- менные работы по плазменно-под- держиваемым технологиям, в том числе аддитивному производству в микрогравитации, демонстрируют, что накопленная эксперименталь- ная и теоретическая база уже позво- ляет уверенно описывать механизмы нуклеации пылевых частиц, их дина- мику и взаимодействие с плазменной средой. Таким образом, исследования Рис. 6. Установка ПК-4 на МКС [28]