Venus beskrives ofte som selve helvede på grund af sit knusetryk, sure atmosfære og ekstremt høje temperaturer. At håndtere en af disse er en betydelig udfordring, når det kommer til at udforske Venus. Håndtering af alle tre er ekstremt skræmmende, som Sovjetunionen opdagede med deres Venera-landere.
Faktisk er det ikke så vanskeligt at håndtere svovlregn, men varmen og trykket på overfladen af Venus er enorme forhindringer for at udforske planeten. NASA har arbejdet med Venus-problemet og forsøgt at udvikle elektronik, der kan overleve længe nok til at gøre nyttig videnskab. Og det ser ud til, at de gør enorme fremskridt.
Forskere ved NASA Glenn Research Center har demonstreret elektroniske kredsløb, der skal hjælpe med at åbne overfladen af Venus til efterforskning.
”Med yderligere teknologiudvikling kunne sådan elektronik drastisk forbedre Venus lander-design og missionskoncepter, hvilket muliggør de første langvarige missioner til overfladen af Venus,” sagde Phil Neudeck, førende elektronikingeniør til dette arbejde.
Med vores nuværende teknologi kan landere kun modstå overfladeforhold på Venus i et par timer. Du kan ikke gøre meget videnskab på få timer, især når du vejes mod missionens omkostninger. Så det er vigtigt at øge en Venus-landers overlevelsesevne.
Med en temperatur på 460 grader Celsius (860 grader Fahrenheit) er Venus næsten dobbelt så varm som de fleste ovne. Det er faktisk varmt nok til at smelte bly. Ikke kun det, men overfladetrykket på Venus er omkring 90 gange større end Jordens, fordi atmosfæren er så tæt.
For at beskytte elektronikken på tidligere Venus-landere er de blevet indeholdt i specielle kar, der er designet til at modstå trykket og temperaturen. Men disse fartøjer tilføjer en masse masse til missionen og gør det at sende landere til Venus til et meget dyrt forslag. Så NASAs arbejde med robust elektronik er meget vigtigt, når det kommer til at udforske Venus.
Holdet ved Glenn Research Center har udviklet siliciumcarbid-halvleder-integrerede kredsløb (Si C IC), der er ekstremt robuste. To af kredsløbene blev testet inde i et specielt kammer designet til nøjagtigt at gengive forholdene på Venus. Dette kammer kaldes Glenn Extreme Environments Rig (GEER.)
GEER er et specielt kammer, der kan genskabe forholdene på ethvert organ i vores solsystem. Det er et 800 liter kammer (28 kubikfod), der kan simulere temperaturer op til 500 ° C (932 ° F) og tryk fra næsten vakuum til over 90 gange Jordens overfladetryk. GEER kan også simulere eksotiske atmosfærer med dens præcise gasblandingsegenskaber. Det kan blande meget specifikke mængder gasser ned til nøjagtighed af dele pr. Million. For disse test betyder det, at enheden måtte gengive en nøjagtig opskrift af CO2, N2, SO2, HF, HCl, CO, OCS, H2S og H2O, ned til meget små mængder. Og testene var en succes.
”Vi demonstrerede langt længere elektrisk drift med chips, der er direkte eksponeret - ingen køling og ingen beskyttende chipemballage - for en fysisk og kemisk reproduktion af Venus 'overfladeatmosfære i høj kvalitet,” sagde Neudeck. ”Og begge integrerede kredsløb fungerede stadig efter afslutningen af testen.”
Faktisk fungerede de to kredsløb ikke kun, efter at testen var afsluttet, men de modstod venuslignende forhold i 521 timer. Det er mere end 100 gange længere end tidligere demonstrationer af elektronik designet til Venus-missioner.
Kredsløbene selv var oprindeligt designet til at fungere under de ekstremt høje temperaturer inde i flymotorer. ”Dette arbejde muliggør ikke kun potentialet for ny videnskab i udvidet Venusoverflade og anden planetarisk efterforskning, men det har også potentielt betydelig indflydelse på en række jordrelevante applikationer, såsom i flymotorer for at muliggøre nye kapaciteter, forbedre operationerne og reducere emissioner, ”sagde Gary Hunter, grundlæggende efterforsker for udvikling af Venus overfladelektronik.”
Selve chipsene var meget enkle. De var ikke prototyper på nogen specifik elektronik, der ville være udstyret på en Venus-lander. Hvad disse test viste, er, at de nye Silicon Carbide Integrated Circuits (Si C IC) kan modstå forholdene på Venus.
Der er stadig en række andre udfordringer, når det gælder en Venus-landers samlede succes. Alt udstyr, der skal operere der, som sensorer, bor og atmosfæriske prøveudtagere, skal stadig overleve den termiske ekspansion fra udsættelse for ekstremt høj temperatur. Robuste nye designs kræves i mange tilfælde. Men denne vellykkede test af elektronik, der kan overleve uden voluminøse, tunge, beskyttende indkapslinger er bestemt et spring fremad.
Hvis du er interesseret i, hvordan en Venus-lander kan se ud, så tjek Venus Sail Rover-konceptet.
