Vremea pe Venus este ca ceva din vremea lui Dante Infern. Temperatura medie a suprafeței - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - este suficient de fierbinte pentru a topi plumbul și presiunea atmosferică este de 92 de ori mai mare decât cea a Pământului la nivelul mării (9,2 MPa). Din acest motiv, foarte puține misiuni robotice au ajuns vreodată la suprafața lui Venus, iar cele care nu au durat mult - de la aproximativ 20 de minute până la puțin peste două ore.
De aceea, NASA, cu ochii spre misiunile viitoare, caută să creeze misiuni și componente robotice care să poată supraviețui în atmosfera lui Venus pentru perioade îndelungate de timp. Acestea includ electronica de ultimă generație pe care au dezvăluit-o recent cercetătorii de la NASA Glenn Research Center (GRC). Aceste echipamente electronice ar permite unui debarcat să exploreze suprafața Venus timp de săptămâni, luni sau chiar ani.
În trecut, landers dezvoltate de sovietici și NASA pentru a explora Venus - ca parte a Venera și Marinar programele, respectiv, s-au bazat pe electronica standard, bazată pe semiconductori de siliciu. Acestea pur și simplu nu sunt capabile să funcționeze în condițiile de temperatură și presiune care există pe suprafața lui Venus și, prin urmare, necesită ca acestea să aibă carcase de protecție și sisteme de răcire.
În mod firesc, a fost doar o chestiune de timp înainte ca aceste protecții să nu reușească și sondele să nu mai transmită. Recordul a fost obținut de sovietici cu ajutorul lor Venera 13 sondă, care a transmis timp de 127 de minute între coborâre și aterizare. Privind în viitor, NASA și alte agenții spațiale vor să dezvolte sonde care să adune cât mai multe informații despre atmosfera, suprafața și istoria geologică a lui Venus înainte de expirare.
Pentru a face acest lucru, o echipă de la GRC a NASA a lucrat pentru a dezvolta electronice care se bazează pe semiconductori de carbură de silicon (SiC), care ar putea să funcționeze la temperaturi Venus sau peste acestea. Recent, echipa a organizat o demonstrație folosind primele microcircuite complexe bazate pe SiC din lume, care constau din zeci sau mai multe tranzistoare sub formă de circuite logice digitale centrale și amplificatoare analogice de funcționare.
Aceste circuite, care ar fi utilizate în toate sistemele electronice ale unei viitoare misiuni, au putut să funcționeze până la 4000 de ore la temperaturi de 500 ° C (932 ° F) - au demonstrat eficient că pot supraviețui în condiții asemănătoare lui Venus pentru perioade prelungite perioade. Aceste teste au avut loc în Rig Glenn Extreme Environments Riger (GEER), care a simulat condițiile de suprafață ale lui Venus, inclusiv atât temperatura extremă, cât și presiunea ridicată.
În aprilie 2016, echipa GRC a testat un oscilator cu inel transistor SiC 12 folosind GEER pentru o perioadă de 521 ore (21,7 zile). În timpul testului, ei au ridicat că au supus circuitele la temperaturi de până la 460 ° C (860 ° F), presiuni atmosferice de 9,3 MPa și niveluri supercritice de CO² (și alte urme de gaze). Pe parcursul întregului proces, oscilatorul SiC a arătat o bună stabilitate și a funcționat.
Acest test a fost încheiat după 21 de zile din motive de programare și ar fi putut continua mult mai mult. Cu toate acestea, durata a constituit un record mondial semnificativ, fiind ordine de mărime mai lungă decât orice altă demonstrație sau misiune care a fost efectuată. Teste similare au arătat că circuitele oscilatoarelor cu inel pot supraviețui timp de mii de ore la temperaturi de 500 ° C (932 ° F) în condiții ambientale Pământ-aer.
O astfel de electronică constituie o schimbare majoră pentru NASA și explorarea spațială și ar permite misiuni anterior imposibile. Direcția științifică a misiunii (SMD) de la NASA intenționează să încorporeze electronice SiC în programul lor de exploatare a sistemului solar de lungă durată (LLISSE). În prezent este elaborat un prototip pentru acest concept cu costuri reduse, care ar oferi măsuri științifice de bază, dar extrem de valoroase, de la suprafața lui Venus timp de luni sau mai mult.
Alte planuri de a construi un explorator Venus supraviețuitor includ Automaton Rover pentru Extrede Medii (AREE), un concept de „steampunk rover” care se bazează pe componente analogice mai degrabă decât sisteme electronice complexe. În timp ce aceste concepte încearcă să elimine integral electronica pentru a asigura o misiune Venus ar putea funcționa la nesfârșit, noua electronică SiC ar permite rovers-urilor mai complexe să continue să funcționeze în condiții extreme.
Dincolo de Venus, această nouă tehnologie ar putea duce, de asemenea, la noi clase de sonde capabile să exploreze în cadrul gigantilor de gaze - adică Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun - unde condițiile de temperatură și presiune au fost prohibitive în trecut. Dar o sondă care se bazează pe o carcasă întărită și circuitele electronice SiC ar putea foarte bine să pătrundă adânc în interiorul acestor planete și să dezvăluie lucruri noi surprinzătoare despre atmosfera și câmpurile lor magnetice.
Suprafața Mercur ar putea fi, de asemenea, accesibilă rover-urilor și landers-urilor folosind această nouă tehnologie - chiar și pe partea de zi, unde temperaturile ating o maximă de 700 K (427 ° C; 800 ° F). Aici, pe Pământ, există o mulțime de medii extreme care ar putea fi acum explorate cu ajutorul circuitelor SiC. De exemplu, drone echipate cu echipamente electronice SiC ar putea monitoriza forajul cu petrol adânc sau a explora adânc în interiorul Pământului.
Există, de asemenea, aplicații comerciale care implică motoare aeronautice și procesoare industriale, unde căldura extremă sau presiunea în mod tradițional a făcut imposibilă monitorizarea electronică. Acum aceste sisteme ar putea fi „inteligente”, unde sunt capabile să se monitorizeze singuri în loc să se bazeze pe operatori sau supravegherea umană.
Cu circuite extreme și (într-o zi) materiale extreme, aproape orice mediu ar putea fi explorat. Poate chiar interiorul unei stele!
