Мощные лазеры (газодинамические и газовые) оказались незаменимыми при термической
обработке металлов. Лазерный луч в доли секунды нагревает тонкий верхний слой, например,
изделия из стали. При охлаждении оно как бы одевается в твёрдую закалённую «скорлупу»,
устойчивую к износу; сердцевина же остаётся вязкой и упругой. То есть сильно повышается
прочность изделия, его стойкость к ударам и истиранию. Поэтому лазерной закалке подвергают
детали, испытывающие высокие нагрузки, — оси железнодорожных колёс, зубья шестерёнок,
распределительные валы двигателей внутреннего сгорания.
Сфокусированным лазерным лучом режут толстую листовую сталь, раскраивают ткани на
текстильных фабриках. Разрез получается очень тонким. А потому выкройки деталей можно
размещать на полотне более плотно и тем самым экономить материал. Световым лучом
сваривают детали, причём из материалов, не поддающихся сварке другими способами, —
например, из металла и керамики или стекла Лазерным лучом сверлят, точнее, мгновенно пробивают отверстия любой формы в самых прочных материалах. Всем известна, например, лампочка накаливания. Главная её деталь — тонкая вольфрамовая проволока, свёрнутая в спираль. Изготовляют её способом волочения: протаскивают заготовку через фильеры (от фр. filie're, от fil — «волокно», «нить») — сужающиеся отверстия. Вольфрам — металл очень твёрдый, поэтому фильеры сверлят в алмазе. Операция эта сложная, длительная и дорогая: алмаз сверлят только алмазом, и обработке он поддаётся очень медленно. Лазерная вспышка пробивает в минерале отверстие за считанные секунды. А излучение фокусируют так, что фильера сразу получается нужной формы и диаметра.
Интересно, что лазерным излучением алмаз можно не только «испортить», пробив в нём дырку, но и улучшить. Посторонние включения внутри крупного ювелирного камня не позволяют огранить последний в дорогой бриллиант, поскольку нарушают его «игру». Чтобы убрать дефекты, алмаз раньше распиливали на части. Сегодня лазерным лучом, сфокусированным в тонкую нить, включения выжигают и испаряют через пробитый микроскопический канал. После такой «косметической операции» отверстие заполняют прозрачным пластиком, и оно становится совершенно незаметным. В хороших механических часах стоят детали, изготовить которые без лазерной технологии очень нелегко. Это так называемые часовые камни — подшипники, на которые опираются оси шестерёнок. В каждом часовом механизме камней (миниатюрных шайбочек из синтетического корунда) не меньше десятка. Корунд по твёрдости почти не уступает алмазу, но лазерный станок пробивает в нём отверстие заданной формы меньше чем за секунду.

Земная технология развивается не одно тысячелетие, и сегодня, кажется, с её помощью можно
сделать всё, что угодно. Тем не менее, в каждом технологическом процессе на нашей планете
должна учитываться сила тяжести. Из-за неё вода и масло не смешиваются (у них разная
плотность, и масло всплывает в воде), нельзя вырастить правильный кристалл с требуемым
распределением компонентов и т. д. На околоземной орбите сила тяжести отсутствует. Поэтому
в космосе рационально развернуть производство сверхчистых материалов с заданными
свойствами. Например, кристаллов для высокоточных оптических приборов (в частности, для
твердотельных лазеров) и микросхем.
Во всём мире 80% готовых микросхем уходит в брак — в основном по причине
неравномерного строения исходных кристаллов, выращенных в гравитационном поле Земли.
Существенное — в масштабах микросхемы — влияние оказывает и материал стенок
кристаллизатора, неизбежно попадающий в расплав.
В невесомости таких проблем нет. Можно подвесить расплав в магнитном или электрическом
поле, в лучах лазеров, и он не будет контактировать со стенками рабочей камеры. Можно
регулировать распределение компонентов расплава и рост кристалла с помощью всё тех же
полей и лучей.
В условиях невесомости значительно легче проводить очистку органических смесей. Входящие
в них частицы имеют электрический заряд, а значит, в электрическом поле будут двигаться по
траекториям, определяемым соотношением их заряда и массы. На Земле большие помехи
вносит сила тяжести.
Ещё одно направление космической технологии связано с созданием внеземных конструкций.
В невесомости отпадает необходимость в прочных, устойчивых опорах, в вакууме нет ни ветра, ни осадков. Да и коррозии нечего опасаться.
Все космические сооружения можно разделить на две большие группы: негерметичные и герметичные. Последние наполняются газом (не обязательно воздухом) или жидкостью. Они должны выдерживать внутреннее давление, здесь недопустимы утечки содержимого. Практического опыта сборки в космическом пространстве герметичных объектов с помощью привычных способов — сварки или склейки — пока нет. Освоена и отлажена только стыковка разъёмных соединений.
Намертво соединить детали в космическом вакууме несложно. Если температура хотя бы чуть-чуть выше абсолютного нуля, на поверхности стыка атомы металла постепенно перемещаются из одной детали в другую. Такая диффузия, в конце концов, приводит к холодной сварке. На Земле этому процессу мешает плёнка окиси, возникающая под действием кислорода воздуха и паров воды. В космическом вакууме окисная плёнка не образуется, и приходится даже принимать специальные меры, чтобы не «схватились» контактирующие детали, которые не нужно сваривать.
Существуют и другие способы соединения. Например, на орбитальном комплексе «Мир» две фермы построены из заранее заготовленных стержней, соединённых муфтами из нитинола (металлического сплава никеля и титана), обладающего памятью формы. Это позволяет при необходимости разобрать ферму и смонтировать её в другом месте. С увеличением размеров конструкций возрастают их термические деформации. Освещенная
Солнцем поверхность на околоземной орбите нагревается до 150 °С и расширяется, теневая —
остывает почти до -150 °С и сжимается. В результате ферма стремится изогнуться в сторону
тени. Поэтому весьма перспективны в качестве материалов для космических ферм композиты
(композиционные
материалы), особенно углепластики, которые деформируются гораздо меньше металла. В них
сочетаются химически разнородные компоненты с чёткой границей раздела между ними. Эти
необычные материалы характеризуются свойствами, которыми не обладает ни один компонент
в отдельности.
Композиты нельзя сваривать, резать и сверлить. Детали, изготовлен из синтетической пленки, покрытой тончайшим слоем металла.

Как получить когерентное излучение, стало в общих чертах понятно в 1918 г., когда Альберт
Эйнштейн предсказал явление вынужденного излучения. Если создать среду, в которой атомы
находятся в возбуждённом состоянии, и «запустить» в неё слабый поток когерентных фотонов,
то его интенсивность станет расти. Оставалась «самая малость»: придумать, как такую среду
«сделать». На это ушло более 30 лет.
В начале 50-х гг. российские исследователи Николай Геннадьевич Басов (родился в 1922 г.),
Александр Михайлович Прохоров (родился в 1916 г. )и независимо от них американский физик
Чарлз Хард Таунс (родился в 1915 г.) создали усилитель радиоволн высокой частоты на
молекулах аммиака.
Нужные для работы возбуждённые молекулы отбирало из потока газа электрическое поле
сложной конфигурации. Новорождённое устройство получило название «мазер».
В I960 г. американский физик Теодор Гарольд Мейман сконструировал первый квантовый
генератор оптического диапазона — лазер. Усиление света происходило в кристалле рубина — прозрачной разновидности окиси алюминия с небольшой примесью хрома (на этот материал указали тремя годами раньше Н. Г. Басов и A.M. Прохоров). В лазере использовался охлаждаемый жидким азотом рубиновый стержень длиной около 4 см и диаметром 5 мм. Посеребрённые торцы стержня служили зеркалами, одно из которых было полупрозрачным. Энергию в кристалл «накачивала» мощная импульсная лампа. Поток фотонов высокой энергии переводил атомы хрома в возбуждённое состояние. На одном из высокоэнергетических уровней атомы задерживаются в среднем на 0,003 с — время по атомным масштабам огромное. За этот период часть атомов успевает самопроизвольно излучить фотоны. Их поток, многократно пробегая между зеркалами, заставляет все возбуждённые атомы излучать кванты света. В результате рождается световая вспышка — лазерный импульс мощностью в десятки тысяч ватт. Сегодня лазерные стержни изготовляют из различных материалов, но чаще всего из рубина, граната и стекла с примесью редкого металла — неодима. Некоторые твердотельные лазеры (например, на гранате) генерируют сотни и тысячи импульсов в секунду.
В том же, I960 г. американские физики А. Джаван, В. Беннет и Д. Эрриот создали газовый лазер, работающий на смеси гелия и неона. Этот лазер излучал красный свет уже не импульсами, а непрерывно. Смесь газов оказалась настолько хорошо подобранной, что гелиево-неоновые лазеры до сих пор остаются самыми распространёнными источниками когерентного света, хотя излучения удалось добиться и от множества других газов и паров. Энергию в газовую смесь «накачивает» тлеющий электрический разряд. Цвет луча зависит от состава газа или пара, на котором лазер работает. Аргон, например, даёт синий свет, криптон — жёлтый, ксенон и пары меди — зелёный, углекислый газ и пары воды — невидимые тепловые (инфракрасные) лучи. К семейству газовых лазеров можно отнести и квантовые генераторы, в которых возбуждённые молекулы не «готовятся» заранее, а появляются непосредственно в момент излучения. Это так называемые газодинамические и химические лазеры, развивающие колоссальную мощность — в сотни киловатт и даже десятки мегаватт — в непрерывном режиме. Однако они очень сложны, громоздки и выглядят скорее как небольшой завод, а не как оптическое
устройство.
Газодинамический лазер напоминает реактивный двигатель. Молекулы сильно нагретого газа,
вылетающие из него, отдают энергию в виде светового излучения. В химическом лазере
возбуждённые молекулы возникают в результате химической реакции. Самая «энергичная» из
них — соединение атомарного фтора с водородом.
Непрерывное излучение дают и жидкостные лазеры. Рабочим веществом для них служат,
например, растворы солей неодима и соединений анилина. Поскольку соединения анилина
используются для окраски тканей, генераторы на их основе называют лазерами на красителях.
Для более стабильной работы лазера жидкость можно пропускать через холодильник.
Самые миниатюрные лазеры — полупроводниковые: в спичечный коробок их можно
поместить несколько десятков, а объём вещества, в котором происходит вынужденное
излучение, не превышает тысячных долей кубического миллиметра. Энергию в полупроводник
«накачивает» электрический ток. Больше половины его «превращается» в свет, т. е.
коэффициент полезного действия этих лазеров может достигать более чем 50%.

Дальнейшее развитие и миниатюризация полупроводниковых приборов привели в скором
времени к созданию интегральных схем. В них объединены полупроводниковые диоды, конденсаторы, резисторы (сопротивления) и соединительные элементы микроскопических
размеров. Все они располагаются на одном полупроводниковом кристалле.
Основным полупроводниковым материалом в настоящее время служит кристаллический
кремний. Находят применение арсенид галлия, фосфид индия и другие полупроводниковые
материалы. Полупроводниковые приборы и интегральные схемы широко применяются в современных
компьютерах, системах автоматизированного управления и телемеханики, производственном
оборудовании, средствах транспорта, бытовой электронике и т. д.
В мире ежегодно выпускается около 50 млрд. полупроводниковых приборов и примерно такое
же количество интегральных схем.