Vrijeme na Veneri je nešto izvan Danteovog Pakao. Prosječna površinska temperatura - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - je dovoljno vruća da rastopi olovo, a atmosferski tlak je 92 puta veći od Zemljine razine na moru (9,2 MPa). Iz tog razloga, vrlo malo robotskih misija ikad je stiglo na površinu Venere, a one koje nisu dugo trajale - u rasponu od oko 20 minuta do nešto više od dva sata.
Zbog toga NASA, s pogledom na buduće misije, želi stvoriti robotske misije i komponente koje mogu dugo preživjeti u atmosferi Venere. Tu spadaju elektronika nove generacije koju su nedavno otkrili istraživači iz NASA Glenn Research Center (GRC). Ova elektronika omogućila bi zemljištu da istražuje površinu Venere tjednima, mjesecima ili čak godinama.
U prošlosti su zemljoradnici koje su razvili Sovjeti i NASA istražili Veneru - kao dio Venera i Mornar programi, odnosno oslanjali su se na standardnu elektroniku koja se temeljila na silicijskim poluvodičima. Oni jednostavno nisu sposobni raditi u uvjetima temperature i tlaka koji postoje na površini Venere, pa su stoga potrebni zaštitni omotači i rashladni sustavi.
Naravno, bilo je samo pitanje vremena kada te zaštite ne uspiju i sonde su prestale slati. Rekord su Sovjeti postigli sa svojim Venera 13 sonda, koja se prenosila 127 minuta između njegovog spuštanja i slijetanja. Gledajući unaprijed, NASA i druge svemirske agencije žele razviti sonde koje mogu prikupiti što više informacija o atmosferi, površini i geološkoj povijesti Venere prije isteka vremena.
Da bi to postigli, tim iz NASA-inog GRC-a radio je na razvoju elektronike koja se oslanja na poluvodiče silikon-karbid (SiC), koji bi mogli raditi na ili iznad temperature Venere. Nedavno je tim izveo demonstraciju koristeći prvi svjetski umjereno složeni SiC-mikrokrug, koji se sastojao od desetaka ili više tranzistora u obliku jezgra digitalnih logičkih sklopova i analognih operacijskih pojačala.
Ovi sklopovi, koji bi se koristili u elektroničkim sustavima buduće misije, mogli su raditi do 4000 sati pri temperaturama od 500 ° C (932 ° F) - što je učinkovito pokazalo da mogu dugotrajno preživjeti u uvjetima sličnim Veneri. razdoblja. Ti su se testovi odvijali u Glenn Extreme Environment Rig (GEER), koji je simulirao površinske uvjete Venere, uključujući i ekstremnu temperaturu i visoki tlak.
Povratak u travnju 2016., GRC tim testirao je SiC 12-tranzistorski prstenasti oscilator pomoću GEER-a u periodu od 521 sat (21,7 dana). Tijekom ispitivanja, oni su podigli krugove temperaturama do 460 ° C (860 ° F), atmosferskim pritiscima od 9,3 MPa i nadkritičnim razinama CO² (i drugim plinovima u tragovima). Tijekom cijelog postupka SiC oscilator je pokazao dobru stabilnost i kontinuirano funkcionirao.
Ovaj je test završen nakon 21 dan zbog razloga zakazivanja, a mogao je proći i mnogo duže. Ipak, trajanje je predstavljalo značajan svjetski rekord, veličine više od bilo koje druge demonstracije ili misije koja je vođena. Slični testovi pokazali su da krugovi oscilatora u prstenu mogu preživjeti tisuće sati pri temperaturama od 500 ° C (932 ° F) u okolnim uvjetima Zemlja-zrak.
Takva elektronika predstavlja veliki pomak za NASA-u i istraživanje svemira, te bi omogućila ranije misije. NASA-ino usmjerenje za znanstvenu misiju (SMD) planira ugraditi SiC elektroniku u svoj dugovječni in-situ istraživač solarnog sustava (LLISSE). Trenutno se razvija prototip za ovaj koncept niske cijene koji bi mjesecima ili duže pružao osnovne, ali vrlo vrijedne znanstvene mjere s površine Venere.
Ostali planovi za izgradnju održivog istraživača Venere uključuju Automaton Rover za ekstremna okruženja (AREE), koncept „steampunk rovera“ koji se oslanja na analogne komponente, a ne složene elektroničke sustave. Dok se ovim konceptima želi potpuno ukloniti s elektronikom kako bi se osiguralo da bi misija Venera mogla raditi u nedogled, nova SiC elektronika omogućila bi složenijim roverima nastavak rada u ekstremnim uvjetima.
Osim Venere, ova nova tehnologija mogla bi dovesti i do novih klasa sondi koje bi mogle istraživati unutar plinskih divova - tj. Jupitera, Saturna, Urana i Neptuna - u kojima su uvjeti temperature i tlaka u prošlosti bili nepovoljni. Ali sonda koja se oslanja na otvrdnutu školjku i SiC elektroničke sklopove mogla bi vrlo dobro prodrijeti duboko u unutrašnjost ovih planeta i otkriti zapanjujuće nove stvari o njihovoj atmosferi i magnetskom polju.
Površina Merkura također bi mogla biti dostupna roverima i zemljacima koristeći ovu novu tehnologiju - čak i dnevne, gdje temperature dosežu i visoke od 700 K (427 ° C; 800 ° F). Ovdje na Zemlji postoji dosta ekstremnih okruženja koja bi se sada mogla istražiti uz pomoć SiC krugova. Na primjer, bespilotne letjelice opremljene SiC elektronikom mogu nadgledati dubinsko bušenje nafte ili istraživati duboko u Zemljinu unutrašnjost.
Postoje i komercijalne aplikacije koje uključuju zrakoplovne motore i industrijske procesore, pri čemu ekstremna vrućina ili pritisak tradicionalno onemogućavaju elektronski nadzor. Sada bi se takvi sustavi mogli učiniti "pametnim", gdje su sposobni nadzirati sebe, umjesto da se oslanjaju na operatore ili ljudski nadzor.
S ekstremnim krugovima i (jednog dana) ekstremnim materijalima moglo bi se istražiti gotovo svako okruženje. Možda čak i unutrašnjost neke zvijezde!
