Погода на Венері щось схоже на Данте Інферно. Середня температура поверхні - 737 К (462 ° С; 864 ° F) - досить гаряча, щоб розплавити свинець, а атмосферний тиск у 92 рази більше від рівня Землі на рівні моря (9,2 МПа). З цієї причини дуже мало робототехнічних місій коли-небудь потрапляло на поверхню Венери, і ті, що тривали недовго - від 20 хвилин до трохи більше двох годин.
Отже, НАСА, дивлячись на майбутні місії, намагається створити роботизовані місії та компоненти, здатні виживати в атмосфері Венери протягом тривалого періоду часу. До них належить електроніка нового покоління, яку нещодавно оприлюднили дослідники NASA Glenn Research Center (GRC). Ця електроніка дозволила б землекористувачу досліджувати поверхню Венери тижнями, місяцями чи навіть роками.
У минулому земляки, розроблені Радами та НАСА, досліджували Венеру - як частину Росії Венера і Маринець програми відповідно - спиралися на стандартну електроніку, яка базувалася на кремнієвих напівпровідниках. Вони просто не здатні працювати в умовах температури та тиску, які існують на поверхні Венери, і тому вимагають, щоб вони мали захисні кожухи та системи охолодження.
Природно, що лише ці питання захищалися, і зонди перестали передавати лише питання часу. Рекорд був досягнутий Радами зі своїми Венера 13 зонд, який проходив протягом 127 хвилин між його спуском та посадкою. Забігаючи наперед, НАСА та інші космічні агенції хочуть розробити зонди, які можуть зібрати якомога більше інформації про атмосферу, поверхню та геологічну історію Венери, перш ніж вичерпати час.
Для цього команда GRC NASA працювала над розробкою електроніки, яка спирається на напівпровідники карбіду кремнію (SiC), яка могла б працювати при температурі Венери або вище. Нещодавно команда провела демонстрацію, використовуючи перші у світі помірно складні мікросхеми на основі SiC, які складалися з десятків і більше транзисторів у вигляді основних цифрових логічних схем та аналогових підсилювачів роботи.
Ці схеми, які будуть використовуватися в електронних системах майбутньої місії, змогли працювати до 4000 годин при температурі 500 ° C (932 ° F) - це ефективно продемонструвало, що вони можуть вижити в умовах, подібних до Венери тривалий час періоди. Ці випробування проходили у гріні екстремальних середовищ Глена (GEER), який імітував поверхневі умови Венери, включаючи як екстремальну температуру, так і високий тиск.
Ще в квітні 2016 року команда GRC протестувала 12-транзисторний кільцевий генератор SiC за допомогою GEER протягом 521 години (21,7 дня). Під час випробування вони підняли ланцюги температурі до 460 ° C (860 ° F), атмосферному тиску 9,3 МПа та надкритичному рівню CO² (та інших мікроелементів). Протягом усього процесу осцилятор SiC демонстрував хорошу стабільність і підтримував свою функціонування.
Цей тест був закінчений через 21 день через причини планування, і міг тривати набагато довше. Тим не менш, тривалість становила значний світовий рекорд, тому що на порядок більше, ніж будь-яка інша демонстрація чи місія, що проводилася. Аналогічні випробування показали, що ланцюги кільцевих осциляторів можуть витримувати тисячі годин при температурі 500 ° C (932 ° F) в умовах Земля-повітря.
Така електроніка є головним зрушенням для НАСА та космічних досліджень і дасть змогу виконувати завдання, які раніше були неможливі. NASA's Science Mission Direction (SMD) планує включити електроніку SiC у свій Провідник сонячної системи In-situ (LLISSE). В даний час розробляється прототип цієї концепції низької вартості, яка забезпечила б основні, але дуже цінні наукові заходи з поверхні Венери протягом місяців і довше.
Інші плани побудувати живий дослідник Venus включають в себе Automaton Rover для екстремальних середовищ (AREE), концепцію «стемпанк-ровера», яка спирається на аналогові компоненти, а не на складні електронні системи. Оскільки ця концепція прагне повністю відмовитися від електроніки для того, щоб місія Венери могла працювати нескінченно, нова електроніка SiC дозволила б більш складним роверам продовжувати працювати в екстремальних умовах.
Крім Венери, ця нова технологія також могла б призвести до появи нових класів зондів, здатних досліджуватись у газових гігантах - тобто Юпітера, Сатурна, Урана та Нептуна - там, де умови температури та тиску в минулому були непомірними. Але зонд, який спирається на загартовану оболонку та електронні мікросхеми SiC, міг би дуже добре проникнути глибоко у внутрішню частину цих планет і виявити вражаючі нові речі про їх атмосферу та магнітні поля.
Поверхня Меркурія також могла бути доступною для роверів та землевласників за допомогою цієї нової технології - навіть у денний час, коли температура сягає високих 700 К (427 ° С; 800 ° F). Тут, на Землі, є безліч екстремальних середовищ, які тепер можна було б вивчити за допомогою мікросхеми SiC. Наприклад, безпілотники, оснащені електронікою SiC, могли відслідковувати глибоководне буріння нафти або досліджувати глибину надр Землі.
Існують також комерційні програми, що передбачають авіаційні двигуни та промислові процесори, де екстремальне тепло або тиск традиційно унеможливлюють електронний моніторинг. Тепер такі системи можна зробити «розумними», де вони здатні контролювати себе, а не покладатися на оператори чи нагляд за людьми.
За допомогою крайніх ланцюгів і (коли-небудь) екстремальних матеріалів можна досліджувати майже будь-яке середовище. Можливо, навіть інтер'єр зірки!
