Времето на Венера е нещо извън Данте Inferno. Средната повърхностна температура - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - е достатъчно гореща, за да се стопи олово, а атмосферното налягане е 92 пъти по-високо от земното на морското равнище (9,2 MPa). Поради тази причина много малко роботизирани мисии някога са го правили на повърхността на Венера и тези, които не са траяли дълго - вариращи от около 20 минути до малко повече от два часа.
Ето защо НАСА, с оглед на бъдещите мисии, търси да създаде роботизирани мисии и компоненти, които могат да оцелеят в атмосферата на Венера за продължителни периоди от време. Те включват електроника от ново поколение, която наскоро разкриха изследователи от NASA Glenn Research Center (GRC). Тази електроника би позволила на земеделски производител да изследва повърхността на Венера седмици, месеци или дори години.
В миналото десанти, разработени от Съветите и НАСА, за да изследват Венера - като част от Венера и моряк програми, съответно - разчитат на стандартна електроника, която се основава на силиконови полупроводници. Те просто не са в състояние да работят в условията на температурата и налягането, които съществуват на повърхността на Венера и поради това се изисква те да имат защитни обвивки и охладителни системи.
Естествено, беше само въпрос на време, преди тези защити да се провалят и сондите спряха да предават. Рекордът е постигнат от Съветите със своите Венера 13 сонда, която предава 127 минути между слизането и кацането. Гледайки напред, НАСА и други космически агенции искат да разработят сонди, които да съберат възможно най-много информация за атмосферата, повърхността и геоложката история на Венера, преди да изтекат времето.
За целта екип от GRC на НАСА работи за разработването на електроника, която разчита на полупроводници на силиконов карбид (SiC), които биха могли да работят при или над температурите на Венера. Наскоро екипът проведе демонстрация, използвайки първите в света умерено сложни SiC-базирани микросхеми, които се състоеха от десетки или повече транзистори под формата на основни цифрови логически схеми и аналогови операционни усилватели.
Тези вериги, които ще бъдат използвани в електронните системи на бъдеща мисия, можеха да работят до 4000 часа при температури от 500 ° C (932 ° F) - ефективно демонстрираха, че могат да оцелеят в условия, подобни на Венера за дълго периоди. Тези тестове се проведоха в Glenn Extreme Environment Rig (GEER), който симулира повърхностните условия на Венера, включително както екстремната температура, така и високото налягане.
През април 2016 г. екипът на GRC изпробва 12-транзисторен осцилатор на пръстена на SiC, използвайки GEER за период от 521 часа (21,7 дни). По време на изпитването те повдигнаха веригите на температури до 460 ° C (860 ° F), атмосферно налягане от 9,3 MPa и свръхкритични нива на CO² (и други следи от газове). През целия процес осцилаторът SiC показа добра стабилност и продължи да функционира.
Този тест приключи след 21 дни поради причини за планиране и можеше да продължи много по-дълго. Независимо от това, продължителността представлява значителен световен рекорд, като е с порядък по-дълъг от всяка друга демонстрация или мисия, която е била проведена. Подобни тестове показват, че пръстеновидните осцилаторни вериги могат да оцелеят за хиляди часове при температури от 500 ° C (932 ° F) при атмосферни условия земя-въздух.
Подобна електроника представлява основна промяна за НАСА и космическото проучване и би позволила мисии, които по-рано са били невъзможни. NASA's Science Mission Direction (SMD) планира да включи SiC електрониката в своя проводник на слънчева система на място (LLISSE). В момента се разработва прототип за тази концепция за ниска цена, която би осигурила основни, но много ценни научни мерки от повърхността на Венера с месеци или повече.
Други планове за изграждане на оцеляващ изследовател на Венера включват Automaton Rover за екстремни среди (AREE), концепция „steampunk rover“, която разчита на аналогови компоненти, а не на сложни електронни системи. Докато тази концепция се стреми да премахне изцяло електрониката, за да гарантира, че мисията на Венера може да работи безкрайно, новата SiC електроника ще позволи на по-сложните роувъри да продължат да работят в екстремни условия.
Отвъд Венера, тази нова технология би могла да доведе и до нови класове сонди, способни да изследват в газови гиганти - т.е. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, където условията на температурата и налягането в миналото са били прекомерни. Но сонда, която разчита на закалена обвивка и SiC електронни вериги, може много добре да проникне дълбоко във вътрешността на тези планети и да разкрие стряскащи нови неща за тяхната атмосфера и магнитни полета.
Повърхността на Меркурий също би могла да бъде достъпна за гребци и кацачи, използвайки тази нова технология - дори и през деня, където температурите достигат високи 700 K (427 ° C; 800 ° F). Тук, на Земята, има изобилие от екстремни среди, които сега биха могли да бъдат изследвани с помощта на SiC вериги. Например дроновете, оборудвани с SiC електроника, могат да наблюдават дълбочинно сондиране на нефт или да изследват дълбоко във вътрешността на Земята.
Съществуват и търговски приложения, включващи въздухоплавателни двигатели и промишлени процесори, където екстремната топлина или налягане традиционно правят електронния мониторинг невъзможен. Сега такива системи могат да бъдат направени „умни“, където те са способни да наблюдават себе си, вместо да разчитат на оператори или човешки надзор.
С екстремни схеми и (някой ден) екстремни материали може да се изследва почти всяка среда. Може би дори интериорът на звезда!
