Mit dieser Leistung etabliert sich ForgeStar-1 laut Unternehmen als das erste frei fliegende kommerzielle Halbleiterfertigungswerkzeug, das jemals im Weltraum betrieben wurde. Die Plasma-Demonstration bestätigt, dass die Bedingungen, die für das Kristallwachstum in der Gasphase – ein zentraler Baustein der Halbleiterproduktion – erforderlich sind, nun auf einer autonomen Plattform in der erdnahen Umlaufbahn (low earth orbit – LEO) erzeugt und kontrolliert werden können. Dies ist das erste Mal, dass ein kommerzielles Raumfahrzeug diese Fähigkeit unter Beweis gestellt hat. Grundlage waren wissenschaftliche Erkenntnissen, die an Bord der Internationalen Raumstation ISS gewonnen wurden.
Joshua Western, CEO und Mitbegründer von Space Forge, sagt: „Die Erzeugung von Plasma im Orbit stellt eine grundlegende Veränderung dar und beweist, dass die für das fortgeschrittene Kristallwachstum erforderliche Umgebung auf einem kommerziellen Satelliten geschaffen werden kann – was die Tür zu einer völlig neuen Fertigungsdimension öffnet.“
Möglichkeiten für Kristallwachstum deutlich verbessert
Der Schwerpunkt von Space Forge liegt auf Materialien mit breiter und ultrabreiter Bandlücke wie Galliumnitrid, Siliziumkarbid, Aluminiumnitrid und Diamant. Diese Materialien bilden die Grundlage für Anwendungen wie Leistungselektronik, Kommunikation, Quantensysteme, Verteidigungsplattformen und Hochleistungsrechner. Auf der Erde wird ihre Entwicklung durch Defektbildung, Verunreinigungen und thermische Instabilität während des Kristallwachstums eingeschränkt.
Der Weltraum bietet einen anderen Weg: Die Abwesenheit von Konvektion in der Mikrogravitation, das ultrahochwertige Vakuum mit einer Stickstoffverunreinigung von nahezu Null und die stabilen thermischen Bedingungen ermöglichen Halbleiterkristalle, die um mehrere Größenordnungen sauberer sind als die auf der Erde hergestellten.
Parametertests im Weltraum geplant
Die Plasmaerzeugung von Forgestar-1 ist der erste Schritt, um zu testen, wie sich diese Vorteile in der tatsächlichen Materialleistung niederschlagen. Der Satellit wird eine Reihe von Parametertests durchführen, um das Verhalten von Plasma in der Mikrogravitation zu kartieren und Daten zu sammeln, wie das Unternehmen mitteilt. Die Daten sollen in zukünftige Missionen einfließen.
Wenn das Raumfahrzeug seinen natürlichen Orbitalverfall beginnt, wird seine Flugbahn mithilfe von Bordsystemen und externer Unterstützung durch den Science and Technology Facilities Council überwacht, wobei die Mission mit einem kontrollierten Absturz endet. Dieses bewusste, kontrollierte End-of-Life-Szenario ist der weltweit erste Test für einen sicheren Satellitenabsturz – und ein grundlegender Schritt in Richtung einer Zukunft mit wiederverwendbaren Missionen.
Bestehende Lieferketten auf der Erde ergänzen
Die langfristige Vision von Space Forge ist es, das Kristallwachstum im Orbit mit der Verarbeitung auf der Erde zu verbinden. Die im Weltraum gezüchteten Samen werden zur Erde zurückgebracht und im Centre for Integrative Semiconductor Materials (CISM) skaliert, wodurch ein hybrides Fertigungsmodell entsteht, das bestehende Lieferketten ergänzt, anstatt sie zu ersetzen. Das Ziel ist es, Materialien in einer Qualität herzustellen, die auf der Erde nicht erreichbar ist – Materialien, die die Effizienz, Leistung und Widerstandsfähigkeit in Branchen verbessern könnten, die für den wirtschaftlichen und technischen Fortschritt von zentraler Bedeutung sind.