Venüs'teki hava Dante’den Inferno. Ortalama yüzey sıcaklığı - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - kurşun eritecek kadar sıcaktır ve atmosferik basınç, Dünya'nın deniz seviyesinden (9.2 MPa) 92 kat daha fazladır. Bu nedenle, çok az sayıda robot misyonu Venüs'ün yüzeyine ulaştı ve uzun sürmeyenler - yaklaşık 20 dakikadan iki saatin üzerine.
Bu nedenle NASA, gelecekteki misyonları göz önünde bulundurarak, Venüs'ün atmosferi içinde uzun süre hayatta kalabilen robotik misyonlar ve bileşenler yaratmaya çalışıyor. Bunlar arasında NASA Glenn Araştırma Merkezi'nden (GRC) araştırmacıların yakın zamanda açıkladığı yeni nesil elektronikler de var. Bu elektronik, bir inişin Venüs yüzeyini haftalar, aylar hatta yıllar boyunca keşfetmesine izin verecekti.
Geçmişte, Sovyetler ve NASA tarafından Venüs'ü keşfetmek için - Venera ve Denizci programlar, sırasıyla - silikon yarı iletkenlere dayanan standart elektroniklere dayanıyordu. Bunlar sadece Venüs'ün yüzeyinde bulunan sıcaklık ve basınç koşullarında çalışamazlar ve bu nedenle koruyucu muhafazalara ve soğutma sistemlerine sahip olmaları gerekir.
Doğal olarak, bu korumaların başarısız olması ve probların iletimi durdurması sadece bir zaman meselesiydi. Rekor Sovyetler tarafından Venera 13 iniş ve iniş arasında 127 dakika iletilen sonda. Geleceğe bakacak olursak, NASA ve diğer uzay ajansları, zaman aşımına uğramadan önce Venüs'ün atmosferi, yüzeyi ve jeolojik tarihi hakkında mümkün olduğunca çok bilgi toplayabilen problar geliştirmek istiyorlar.
Bunu yapmak için NASA'nın GRC'sinden bir ekip, Venüs sıcaklıklarında veya üzerinde çalışabilecek silis karbür (SiC) yarı iletkenlere dayanan elektronikler geliştirmek için çalışıyor. Son zamanlarda ekip, çekirdek dijital mantık devreleri ve analog işlem amplifikatörleri şeklinde onlarca veya daha fazla transistörden oluşan dünyanın ilk orta derecede karmaşık SiC tabanlı mikro devrelerini kullanarak bir gösteri yaptı.
Gelecekteki bir görevin elektronik sistemlerinde kullanılacak olan bu devreler, 500 ° C (932 ° F) sıcaklıklarda 4000 saate kadar çalışabildi - etkili bir şekilde Venüs benzeri koşullarda uzun süre hayatta kalabildiklerini gösterdi. dönemleri. Bu testler, Venüs'ün hem aşırı sıcaklık hem de yüksek basınç da dahil olmak üzere yüzey koşullarını simüle eden Glenn Extreme Environmentments Rig (GEER) 'de yapıldı.
2016 yılının Nisan ayında GRC ekibi, GEER'i kullanarak bir SiC 12-transistör halkası osilatörünü 521 saat (21.7 gün) boyunca test etti. Test sırasında devreleri 460 ° C'ye (860 ° F) kadar sıcaklıklara, 9.3 MPa'lık atmosferik basınçlara ve süperkritik CO² seviyelerine (ve diğer eser gazlara) maruz bıraktılar. Tüm süreç boyunca, SiC osilatörü iyi bir stabilite gösterdi ve çalışmaya devam etti.
Bu test, zamanlama nedenlerinden dolayı 21 gün sonra sona erdi ve daha uzun sürebilirdi. Bununla birlikte, süre, yürütülen herhangi bir gösteri veya görevden daha büyük büyüklük emirleri olan önemli bir dünya rekoru oluşturdu. Benzer testler, halka osilatör devrelerinin Dünya havası ortam koşullarında 500 ° C (932 ° F) sıcaklıklarda binlerce saat hayatta kalabileceğini göstermiştir.
Bu tür elektronikler NASA ve uzay araştırmaları için büyük bir değişim oluşturur ve daha önce imkansız olan görevleri mümkün kılar. NASA’nın Bilim Görevi Yönü (SMD), SiC elektroniklerini Uzun Ömürlü Yerinde Güneş Sistemi Gezgini'ne (LLISSE) dahil etmeyi planlıyor. Şu anda Venüs'ün yüzeyinden aylarca veya daha uzun süre temel, ancak çok değerli bilimsel önlemler sağlayacak olan bu düşük maliyetli konsept için bir prototip geliştiriliyor.
Hayatta kalabilen bir Venüs gezgini inşa etmenin diğer planları arasında, karmaşık elektronik sistemlerden ziyade analog bileşenlere dayanan “steampunk gezici” bir konsept olan Aşırı Ortamlar için Otomat Rover'ı (AREE) bulunmaktadır. Bu kavramlar, bir Venüs misyonunun süresiz olarak çalışmasını sağlamak için tamamen elektronikle uğraşmayı amaçlarken, yeni SiC elektroniği, daha karmaşık rotaların aşırı koşullarda çalışmaya devam etmesine izin verecektir.
Venüs'ün ötesinde, bu yeni teknoloji aynı zamanda gaz devleri içinde (yani Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün) keşfedebilen yeni prob sınıflarına da yol açabilir ve burada sıcaklık ve basınç koşulları geçmişte yasaklanmıştır. Ancak sertleştirilmiş bir kabuğa ve SiC elektronik devrelerine dayanan bir prob, bu gezegenlerin iç kısmına çok iyi nüfuz edebilir ve atmosferleri ve manyetik alanları hakkında şaşırtıcı yeni şeyler ortaya çıkarabilir.
Merkür'ün yüzeyine, sıcaklıkların 700 K (427 ° C; 800 ° F) yüksekliğe ulaştığı gündüz bile, bu yeni teknolojiyi kullanan gezginler ve inişçiler için erişilebilir. Burada Dünya'da, şimdi SiC devrelerinin yardımıyla keşfedilebilecek birçok aşırı ortam var. Örneğin, SiC elektroniği ile donatılmış dronlar derin deniz petrol sondajını izleyebilir veya Dünya'nın iç kısmının derinliklerini keşfedebilir.
Aşırı ısı veya basıncın geleneksel olarak elektronik izlemeyi imkansız kıldığı havacılık motorları ve endüstriyel işlemcileri içeren ticari uygulamalar da vardır. Artık bu tür sistemler, operatörlere veya insan gözetimine güvenmek yerine kendilerini izleyebilecekleri “akıllı” hale getirilebilir.
Aşırı devreler ve (bir gün) aşırı malzemelerle, hemen hemen her ortam keşfedilebilir. Belki bir yıldızın içi bile!
