Ilm Veenusel on nagu midagi Dante’ist väljas Inferno. Keskmine pinnatemperatuur - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - on plii sulamiseks piisavalt kuum ja õhurõhk on 92 korda suurem kui Maa pinnal merepinnal (9,2 MPa). Sel põhjusel on Veenuse pinnale jõudnud väga vähesed robotmissioonid ja need, mis pole kaua kestnud - umbes 20 minutit kuni veidi üle kahe tunni.
Seetõttu soovib NASA tulevasi missioone silmas pidades luua robotmissioone ja komponente, mis suudaksid Veenuse atmosfääris pikema aja jooksul ellu jääda. Nende hulgas on järgmise põlvkonna elektroonika, mille NASA Glenni teaduskeskuse (GRC) teadlased hiljuti avalikustasid. Need elektroonikad võimaldaksid laskuril uurida Veenuse pinda nädalate, kuude või isegi aastate jooksul.
Varem olid Nõukogude ja NASA poolt Venuse uurimiseks välja töötatud maandurid - osana sellest Venera ja Mariner vastavalt programmid - tuginesid tavaelektroonikale, mis põhines räni pooljuhtidel. Need ei ole lihtsalt võimelised töötama Veenuse pinnal valitsevates temperatuuri- ja rõhutingimustes ning nõudsid seetõttu kaitsekorpuste ja jahutussüsteemide olemasolu.
Loomulikult oli vaid aja küsimus, enne kui need kaitsed ebaõnnestusid ja sondid lakkasid edastamast. Rekordi saavutasid nõukogulased omadega Venera 13 sond, mis kandus laskumise ja maandumise vahel 127 minutit. Tulevikku vaadates soovivad NASA ja muud kosmoseagentuurid välja töötada sondid, mis võiksid enne aja saabumist koguda Veenuse atmosfääri, pinna ja geoloogilise ajaloo kohta võimalikult palju teavet.
Selleks on NASA GRC meeskond töötanud välja ränikarbiidi (SiC) pooljuhtidel põhineva elektroonika väljatöötamiseks, mis oleks võimeline töötama Veenuse temperatuuril või sellest kõrgemal. Hiljuti korraldas meeskond meeleavalduse, kasutades maailma esimest mõõdukalt keerulist SiC-põhist mikrolülitust, mis koosnes kümnetest või enamast transistorist südamiku digitaalsete loogikalülituste ja analoogoperatsioonivõimendite kujul.
Need vooluringid, mida kasutataks kogu tulevase missiooni elektroonilistes süsteemides, olid võimelised temperatuuril 500 ° C (932 ° F) töötama kuni 4000 tundi - tõestasid tõhusalt, et nad suudavad Veenuse-taolistes tingimustes pikemat aega püsida perioodid. Need katsed toimusid Glenn Extreme Environments Rig'is (GEER), mis jäljendasid Veenuse pinnatingimusi, sealhulgas nii äärmuslikku temperatuuri kui ka kõrgrõhku.
Tagasi 2016. aasta aprillis testis GRC meeskond 521 tunni (21,7 päeva) jooksul SiER-12-transistorist rõngasostsillaatorit, kasutades GEER-i. Katse ajal tõstsid nad, et nad läbisid vooluringid temperatuuril kuni 460 ° C (860 ° F), atmosfäärirõhul 9,3 MPa ja CO 2 (ja muude jääkgaaside) ülekriitilistel tasemetel. Kogu protsessi vältel näitas SiC ostsillaator head stabiilsust ja töötas edasi.
See test lõpetati 21 päeva pärast sõiduplaani tõttu ja oleks võinud minna palju kauem. Sellegipoolest oli kestus märkimisväärne maailmarekord, mis oli suurusjärku võrra pikem kui mis tahes muu korraldatud meeleavaldus või missioon. Sarnased testid on näidanud, et ring-ostsillaatori vooluringid võivad maa-õhu keskkonnatingimustes temperatuuril 500 ° C (932 ° F) kesta tuhandeid tunde.
Selline elektroonika kujutab endast olulist nihet NASA ja kosmoseuuringute jaoks ning võimaldaks varem võimatuid missioone. NASA teadusmissiooni suund (SMD) kavatseb lisada SiC elektroonika oma pikaealise in situ paikse päikesesüsteemi uurijasse (LLISSE). Selle odavate kontseptsioonide jaoks on praegu väljatöötamisel prototüüp, mis pakuks põhilisi, kuid väga väärtuslikke teaduslikke abinõusid Veenuse pinnalt kuudeks või pikemaks ajaks.
Muud plaanid ehitada üle elatava Veenuse uurija hõlmavad automaatrežiimi äärmuslikesse keskkondadesse (AREE), „steampunk roveri” kontseptsiooni, mis tugineb analoogkomponentidele, mitte keerukatele elektroonilistele süsteemidele. Kui selle kontseptsiooni eesmärk on kaotada elektroonika täielikult tagamaks, et Veenuse missioon võiks toimida lõputult, siis uus SiC elektroonika võimaldaks keerukamatel roveritel jätkata tööd ekstreemsetes tingimustes.
Lisaks Veenusele võib see uus tehnoloogia viia ka uute klasside sondideni, mis on võimelised uurima gaasigigaanide - st Jupiteri, Saturni, Uraani ja Neptuuni - piires, kus temperatuuri ja rõhu tingimused on varem olnud lubamatud. Kuid karastatud kestale ja SiC elektroonilistele vooluringidele tuginev sond võiks väga hästi tungida sügavale nende planeetide sisemusse ja paljastada nende atmosfääri ja magnetväljade kohta jahmatavaid asju.
Selle uue tehnoloogia abil võivad elavhõbeda pinnad olla ligipääsetavad ka roveritele ja maanduritele - isegi päevapoolses osas, kus temperatuur tõuseb kõrgemale 700 K (427 ° C; 800 ° F). Siin Maal on palju äärmuslikke keskkondi, mida saaks nüüd ränikarbamisskeemide abil uurida. Näiteks SiC-elektroonikaga varustatud droonid saaksid jälgida süvamereõli puurimist või uurida sügaval Maa sisemuses.
Samuti on olemas kaubanduslikud rakendused, mis hõlmavad lennundusmootoreid ja tööstuslikke töötlejaid, kus äärmuslik kuumus või rõhk muutis elektroonilise seire traditsiooniliselt võimatuks. Nüüd saaks sellised süsteemid muuta nutikateks, kus nad suudavad operaatoritele või inimeste järelevalvele tuginedes end jälgida.
Äärmuslike vooluringide ja (kunagi) ekstreemsete materjalidega saab uurida peaaegu kõiki keskkondi. Võib-olla isegi tähe interjöör!
