Vreme na Veneri je kot Dantejevo nekaj podobno Inferno. Povprečna površinska temperatura - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - je dovolj vroča, da se stopi svinec, atmosferski tlak pa je 92-krat večji od Zemljinega na ravni morja (9,2 MPa). Zaradi tega se je na površje Venere kdajkoli odpravilo zelo malo robotskih misij in tiste, ki niso trajale dolgo - od približno 20 minut do nekaj več kot dve uri.
Zato si NASA z namenom prihodnjih misij prizadeva ustvariti robotske misije in sestavne dele, ki lahko dolgo časa preživijo v atmosferi Venere. Mednje sodi elektronika nove generacije, ki so jo pred kratkim razkrili raziskovalci NASA Glenn Research Center (GRC). Ta elektronika bi landerju omogočila raziskovanje površine Venere tedne, mesece ali celo leta.
V preteklosti so sovjeti in NASA razvili zemeljske raziskovalce za raziskovanje Venere - kot del tega Venera in Mariner programi, ki so se oprli na standardno elektroniko, ki je temeljila na silicijevih polprevodnikih. Preprosto ne morejo delovati v temperaturnih in tlačnih pogojih, ki obstajajo na površini Venere, zato morajo imeti zaščitne ohišje in hladilne sisteme.
Seveda je bilo le vprašanje časa, ko ti zaščiti niso uspeli in sonde nehale oddajati. Rekord so Sovjeti dosegli s svojimi Venera 13 sondo, ki je 127 minut prestopila med spustom in pristankom. Nasa in druge vesoljske agencije želijo razviti sonde, ki lahko zberejo čim več informacij o atmosferi, površini in geološki zgodovini Venere, preden se iztečejo.
Da bi to naredili, si je ekipa iz Nasine GRC prizadevala razviti elektroniko, ki se zanaša na polprevodnike silicijevega karbida (SiC), ki bi lahko delovala pri ali nad Venerovo temperaturo. Pred kratkim je ekipa izvedla demonstracijo z uporabo prvega zmerno zapletenega mikrocestnega vezja na osnovi SiC, ki je bil sestavljen iz deset ali več tranzistorjev v obliki jedrnih digitalnih logičnih vezij in analognih ojačevalnikov delovanja.
Ta vezja, ki bi jih uporabljali v vseh elektronskih sistemih prihodnje misije, so lahko delovala do 4000 ur pri temperaturah 500 ° C (932 ° F) - kar je učinkovito pokazalo, da lahko dolgotrajno preživijo v razmerah, podobnih Veneri obdobja. Ti testi so bili izvedeni v Glenn Extreme Environment Rig (GEER), ki je simuliral venerine površinske pogoje, vključno z ekstremno temperaturo in visokim tlakom.
Že aprila 2016 je ekipa GRC preizkušala 12-tranzistorski obročni oscilator SiC z uporabo GEER v obdobju 521 ur (21,7 dni). Med preskusom so dvignili tokokroge temperaturam do 460 ° C (860 ° F), atmosferskim tlakom 9,3 MPa in nadkritičnim nivojem CO² (in drugim plinov v sledovih). Skozi celoten postopek je oscilator SiC pokazal dobro stabilnost in ohranil svoje delovanje.
Ta preizkus je bil končan po 21 dneh zaradi načrtovanja in bi lahko nadaljeval veliko dlje. Kljub temu pa je trajanje pomenilo pomemben svetovni rekord, saj je bilo veliko več kot v vseh drugih demonstracijah ali misijah, ki so bile izvedene. Podobni testi so pokazali, da lahko obročna oscilatorna vezja preživijo več tisoč ur pri temperaturah 500 ° C (932 ° F) v okoljskih razmerah Zemlja-zrak.
Takšna elektronika predstavlja velik premik za NASA in raziskovanje vesolja in bi omogočila predhodne misije. Nasina smer za znanstveno misijo (SMD) načrtuje vključitev SiC elektronike v svoj raziskovalec solarnega sistema in situ in situ (LLISSE). Trenutno se razvija prototip za ta poceni koncept, ki bi s površja Venere zagotavljal osnovne, vendar zelo dragocene znanstvene ukrepe za več mesecev ali dlje.
Drugi načrti za izgradnjo preživetega raziskovalca Venere vključujejo avtomatični rover za ekstremna okolja (AREE), koncept „steampunk roverja“, ki se opira na analogne komponente in ne na zapletene elektronske sisteme. Medtem ko ta koncept skuša v celoti odpraviti elektroniko, da bi zagotovila, da bi lahko Venusova misija delovala v nedogled, bi nova SiC elektronika omogočila, da bi bolj zapleteni roverji še naprej obratovali v ekstremnih razmerah.
Poleg Venere bi ta nova tehnologija lahko pripeljala tudi do novih razredov sond, ki bi jih bilo mogoče raziskovati znotraj plinskih velikanov - to so Jupiter, Saturn, Uran in Neptun - kjer so bili v preteklosti temperaturni in tlačni pogoji prepovedani. Toda sonda, ki temelji na utrjeni lupini in SiC elektronskih vezjih, bi lahko zelo dobro prodrla globoko v notranjost teh planetov in razkrila neverjetne nove stvari o njihovi atmosferi in magnetnem polju.
Površina živega srebra bi bila lahko dostopna tudi roverjem in kopencem s to novo tehnologijo - tudi podnevi, kjer temperature dosežejo visoke 700 K (427 ° C; 800 ° F). Tu na Zemlji je veliko ekstremnih okolij, ki bi jih bilo zdaj mogoče raziskati s pomočjo SiC-vezij. Na primer, brezpilotni letali, opremljeni z elektroniko SiC, bi lahko spremljali globinsko vrtanje nafte ali raziskovali globoko v Zemljini notranjosti.
Obstajajo tudi komercialne aplikacije, ki vključujejo zrakoplovne motorje in industrijske procesorje, kjer je zaradi ekstremne toplote ali tlaka elektronsko spremljanje tradicionalno nemogoče. Zdaj bi takšne sisteme lahko naredili "pametne", če bi se lahko nadzirali, namesto da bi se zanašali na operaterje ali človeški nadzor.
Z ekstremnimi vezji in (nekega dne) skrajnimi materiali bi bilo mogoče raziskati skoraj vsako okolje. Mogoče celo notranjost zvezde!
