לאחר הנחיתה ההיסטורית על הירח, החברה האמריקנית משתפת פעולה עם Space Forge לפיתוח מערכת שיבה מסחרית – לקראת ייצור גבישים טהורים במסלול סביב כדור הארץ לשוק השבבים הגלובלי
האם הדור הבא של שבבים ייווצר מחוץ לאטמוספירה? שיתוף פעולה חדש בין חברת החלל האמריקנית Intuitive Machines לחברת הטכנולוגיה הבריטית Space Forge נועד להניח את התשתית לתעשיית ייצור שבבים בחלל – כולל תכנון מערכת שיגור ושיבה מסחרית שתוכל להחזיר רכיבי מיקרואלקטרוניקה מתקדמים שייוצרו בתנאי מיקרו-כבידה.
בשנה האחרונה זכתה Intuitive Machines לחשיפה בינלאומית רחבה לאחר שנכנסה להיסטוריה כחברה הפרטית האמריקנית הראשונה שהנחיתה גשושית על פני הירח בהצלחה. הנחיתה, שבוצעה בפברואר 2024 במסגרת משימת IM-1 של נאס"א, הייתה גם הנחיתה הרכה הראשונה של ארצות הברית על הירח מזה יותר מ־50 שנה. ההישג חיזק את מעמדה של החברה כשותפה אסטרטגית של סוכנויות חלל, תעשיות ביטחוניות וחברות טכנולוגיה מתקדמות – ומספק לה בסיס אמון רחב להובלת תשתיות חלל עתידיות, כולל פרויקטים מסחריים של ייצור חוץ-אטמוספרי והחזרת מטענים מדעיים ורגישים לכדור הארץ. עדיין חללית זו איננה מסוגלת להחזיר דוגמאות מהירח לכדור הארץ, אבל זו היתה הוכחת יכולת.
המהלך להחזרת דגימות ממסלול סביב כדור הארץ ממומן על ידי מענק מהקרן למחקר וחקר החלל של מדינת טקסס (Texas Space Exploration and Research Fund), וכולל שלב ראשון בן 12 חודשים לפיתוח אב־טיפוס לרכב חזרה מהמסלול, כולל סקירת תכן קריטית (CDR) ובניית דגם קרקעי בגודל מלא. מדובר באבן דרך לעבר טיסות מסחריות חוזרות, שישמשו גם לפרויקטים עתידיים כמו החזרת דגימות מהירח ומטענים רפואיים או ביוטכנולוגיים רגישים.
טכנולוגיה מיקרו-כבידתית לייצור מדויק
אחת ממטרות שיתוף הפעולה היא להפיק יתרונות פיזיקליים ייחודיים לתנאים בחלל – ובראשם המיקרו-כבידה. ב־Space Forge מדגישים כי ייצור גבישי־זרע (seed crystals) בסביבה חסרת משקל מאפשר השגת מבנה אחיד ונקי מפגמים, בניגוד לתנאים על פני כדור הארץ. גבישים אלה ישמשו בסיס לפרוסות שבבים (wafers) מדויקות במיוחד, שמהן ניתן יהיה לייצר אלפי רכיבים מתקדמים ללא תקלות מבניות.
לדברי מישל פלמינג, נשיאת Space Forge:
"החזון שלנו הוא שבבים טהורים באיכות שמעולם לא ניתן היה להגיע אליה בכדור הארץ. אבל כדי שזה יקרה, חייבת להיות יכולת שיגור ושיבה אמינה, שתסגור את מעגל הייצור."
התאמה לשוק ולא רק לחלל
ייחודו של הפרויקט בכך שהוא מעוצב מראש לפי דרישות מסחריות: החברות Space Forge ו־Rhodium Scientific (המתמחה בביוטכנולוגיה בחלל) מפתחות מטענים ייעודיים, אשר מכתיבים את הדרישות הסביבתיות, הבטיחותיות וההנדסיות לרכב השיבה. כלומר, המערכת לא נבנית כטכנולוגיית חלל בלבד – אלא ככלי תחבורתי שישולב באקוסיסטם של תעשיות מתקדמות המבקשות לייצר רכיבים בתנאים חוץ־אטמוספיריים ולהחזירם בבטחה.
פרופ' טים קריין, סמנכ"ל הטכנולוגיה של Intuitive Machines, הסביר:
"הערך של חקר החלל נמדד במה שאנו מצליחים להביא ממנו חזרה. כדי שזה יתאפשר – נדרשת תשתית חזרה שגרתית, מדויקת וזמינה. אנחנו בונים את התשתית הזו עם תמיכת מדינת טקסס ועם שותפים טכנולוגיים מהשורה הראשונה."
הקשר אסטרטגי: ביטחון, עצמאות תעשייתית ותחרות גלובלית
ב־Intuitive Machines מדגישים כי יכולת החזרת חומרים חיוניים מהחלל אינה רק צורך טכנולוגי אלא גם יעד אסטרטגי לאומי – במיוחד על רקע תלותם של שווקים מערביים בשבבים מייצור אסייתי. אפשרות לייצר רכיבי שבבים מדויקים במסלול נמוך ולשוב עמם לקרקע במיקום מבוקר, תוכל בעתיד להוות חלופה מסחרית וביטחונית לתעשיות רגישות בתחומי האלקטרוניקה, הביו־רפואה, האנרגיה ועוד.
לאן זה הולך?
בשלב זה, התכנון הוא להשלים את הדגם הקרקעי והסקירה ההנדסית עד תחילת 2026. בהמשך צפויות החברות לגייס מימון נוסף, להרחיב את מאגר השותפים ולהתקדם לבניית דגם טיסה ראשון. במקביל, מתקיים דיאלוג עם מוסדות ממשלתיים אמריקניים בנוגע להתאמה של תשתיות נחיתה אזרחיות, עידוד השקעות ורגולציה תואמת.
בהחלט, הנה ההסבר המדעי על פגמים בגבישים ויתרונות הייצור בחלל – מנוסח בפסקאות רציפות וברורות לפרסום ככתבת המשך או תוספת לכתבה הראשית באתר הידען:
כיצד תנאי החלל מאפשרים ייצור שבבים באיכות שמעולם לא הושגה על פני כדור הארץ?
הבסיס לרוב רכיבי האלקטרוניקה המודרניים – משבבים ועד חיישנים – הוא גביש. מדובר במבנה מסודר שבו האטומים יוצרים סריג קבוע, והדיוק המבני שבו הוא קריטי לתפקודו החשמלי של החומר. אולם בגידול גבישים על פני כדור הארץ נוצרים לעיתים קרובות פגמים מבניים, שעלולים לשבש את הביצועים ואף לגרום לתקלות ברמת הרכיב.
פגמים כאלה כוללים בין היתר פגמי נקודה (אטומים חסרים או זרים), פגמי שורה (הסטות של שורות אטומים), גבולות גרעין (מעברים בין אזורי גביש בכיוונים שונים), וכליאה של מזהמים כמו חמצן או מתכות. מקורם של הפגמים הוא לרוב בתנאים הפיזיקליים של סביבת הגידול: כוח הכבידה יוצר זרמים של חום וחומר בתוך הנוזל המותך, שגורמים לאי-אחידות בהרכב החומר. בנוסף, חומרים כבדים נוטים לשקוע כלפי מטה בתהליך הגידול, מה שגורם לריכוזים משתנים ולפגמים מבניים.
בדיוק כאן נכנס החלל לתמונה. במסלול סביב כדור הארץ שוררים תנאים של מיקרו-כבידה, כלומר כוח הכובד כמעט ואינו מורגש. המשמעות היא שלתופעות כמו קונבקציה, הסעה תרמית או שקיעת זיהומים אין כמעט השפעה. החומר מתמצק לאט ובאופן אחיד, ללא הפרעות מכניות או תרמיות, והתוצאה – גבישים נקיים, הומוגניים, וחופשיים מפגמים מבניים.
עבור תעשיית השבבים, מדובר בפריצת דרך של ממש. לדוגמה, חברת Space Forge מתכננת לייצר בחלל גבישי־זרע (seed crystals) באיכות הגבוהה ביותר, ובשלב הבא – להשתמש בהם בכדור הארץ ליצירת פרוסות סיליקון נטולות פגמים. כל פרוסה כזו עשויה לאפשר ייצור של אלפי שבבים מדויקים, לעומת כמה עשרות בלבד בגבישים רגילים.
השלכות טכנולוגיות לכך עשויות להיות רחבות: שבבים למחשוב קוונטי, מעבדים נוירומורפיים, חיישנים רפואיים ברזולוציה גבוהה, ורכיבים הפועלים בתדרים גבוהים במיוחד. כאשר מוסיפים לכך את הצורך הגובר בשבבים מתקדמים בתעשיית הבינה המלאכותית, הביטחון הלאומי והתקשורת – הפוטנציאל של ייצור חוץ-אטמוספרי הופך מרעיון ניסיוני לתשתית תעשייתית של ממש.
בשורה התחתונה, תנאי החלל מאפשרים לראשונה ייצור גבישים כמעט מושלמים – מרכיב שעד כה היה מוגבל על ידי חוקי הפיזיקה של כדור הארץ. ככל שיכולות השיגור והחזרה ממסלול משתכללות, אנו עשויים לראות בעתיד הלא רחוק את תעשיית השבבים מתחילה "להמריא" – פשוטו כמשמעו.
עוד בנושא באתר הידען:
