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「太空製造」對半導體產業意味著什麼

里貝卡·莫雷勒(Rebecca Morelle) - 科學事務編輯; 艾莉森·法蘭西斯(Alison Francis) - 資深科學事務記者
在太空製造的半導體純度將提升至地球製造的4000倍。 [Tony Jolliffe/ BBC News]
在太空製造的半導體純度將提升至地球製造的4000倍。 [Tony Jolliffe/ BBC News]

這聽起來像科幻小說——一座位於地球上空數百公里的工廠,源源不斷地生產高品質材料。

但一家位於英國卡迪夫的公司,正邁向將這一願景變為現實的道路。

Space Forge公司已將一個微波爐大小的工廠送入太空軌道,爐子已成功啟動並達到約1000°C的高溫。

他們計劃製造半導體材料,這些材料將在地球上應用於電子、通訊基礎設施、運算以及交通領域。

這座微型工廠將在太空中製造半導體。 [Tony Jolliffe/BBC News]
這座微型工廠將在太空中製造半導體。 [Tony Jolliffe/BBC News]

太空環境非常適合製造半導體,因為半導體的原子需要排列成高度有序的三維結構。

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在失重環境中製造時,這些原子能夠完美對齊,而太空的真空狀態也能防止污染物進入。

半導體越純淨、結構越有序,性能就越好。

「我們現在所做的工作,能讓我們在太空中製造出純淨度比目前地球上造的高4000倍的半導體,」Space Forge執行長喬什·韋斯頓(Josh Western)表示,「這類半導體將被應用於5G基站,讓你接收手機訊號;它會出現在電動車充電器中,也會用於最新型的飛機。」

維羅妮卡·維埃拉表示,看到來自太空的發光等離子體影像,令人驚嘆不已。 [Tony Jolliffe/BBC News]
維羅妮卡·維埃拉表示,看到來自太空的發光等離子體影像,令人驚嘆不已。 [Tony Jolliffe/BBC News]

該公司的迷你工廠於夏季搭載SpaceX火箭升空。自那時起,團隊一直在卡迪夫的任務控制中心測試系統。

公司負責載荷操作的維羅妮卡·維埃拉(Veronica Viera)向我們展示了一張衛星從太空傳回的影像。

這張影像拍攝自熔爐內部,顯示約1000°C的高溫下,等離子體(被加熱的氣體)正閃耀著光芒。

她告訴我們,看到這張照片「是我人生中最激動的時刻之一」。

「這非常重要,因為它是我們太空製造過程中的核心要素之一,」她解釋說,「能夠成功展示這一點,真的太棒了。」

隔熱罩需要進行測試,以確保能安全將材料帶回地球。 [Space Forge]
隔熱罩需要進行測試,以確保能安全將材料帶回地球。 [Space Forge]

團隊現在計劃建造更大的太空工廠——能夠製造足夠1萬顆晶片的半導體材料。

他們還需要測試將材料帶回地球的技術。

在未來的任務中,一個名為「Pridwen」的隔熱罩(以亞瑟王傳說中的盾牌命名)將被裝載,以保護航天器在重返地球大氣層時免受極端高溫的影響。

其他公司也將目光投向天空,計劃製造從藥品到人工組織(artificial tissues)等各種產品。

「太空製造正在發生,雖然目前仍處於早期階段,且規模有限,」英國科學博物館太空部門主管莉比·傑克遜(Libby Jackson)說,「但一旦技術得到驗證,就能開啟經濟可行的產品之門,讓物品在太空製造後返回地球,並造福所有人類。這真的令人振奮。」

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