Venus blir ofte beskrevet som å være helvete i seg selv på grunn av dets knusingtrykk, sure atmosfære og ekstremt høye temperaturer. Å håndtere noen av disse er en betydelig utfordring når det gjelder å utforske Venus. Å håndtere alle tre er ekstremt skremmende, som Sovjetunionen oppdaget med sine Venera-landere.
Det er faktisk ikke så vanskelig å håndtere svovelregn, men varmen og trykket på overflaten til Venus er enorme hindringer for å utforske planeten. NASA har jobbet med Venus-problemet, og prøvd å utvikle elektronikk som kan overleve lenge nok til å gjøre nyttig vitenskap. Og det ser ut som de gjør store fremskritt.
Forskere ved NASA Glenn Research Center har demonstrert elektroniske kretsløp som skal bidra til å åpne opp overflaten til Venus for leting.
"Med videre teknologiutvikling kan slik elektronikk forbedre Venus lander-design og misjonskonsepter drastisk, og muliggjøre de første langvarige oppdragene til overflaten til Venus," sier Phil Neudeck, ledende elektronikkingeniør for dette arbeidet.
Med vår nåværende teknologi tåler landere bare overflateforhold på Venus i noen timer. Du kan ikke gjøre mye vitenskap på noen få timer, spesielt når du veies mot oppdragskostnadene. Så å øke overlevelsesbarheten til en Venus-lander er avgjørende.
Med en temperatur på 460 grader Celsius (860 grader Fahrenheit), er Venus nesten dobbelt så varm som de fleste ovner. Det er faktisk varmt nok til å smelte bly. Ikke bare det, men overflatetrykket på Venus er omtrent 90 ganger større enn Jordens, fordi atmosfæren er så tett.
For å beskytte elektronikken på tidligere Venus-landere, har de blitt inneholdt i spesielle kar som er designet for å motstå trykk og temperatur. Men disse fartøyene legger mye masse til oppdraget, og gjør det å sende landere til Venus til et veldig dyrt forslag. Så NASAs arbeid med robust elektronikk er ekstremt viktig når det gjelder å utforske Venus.
Teamet ved Glenn Research Center har utviklet silisiumkarbid halvledere integrerte kretser (Si C IC) som er ekstremt robuste. To av kretsene ble testet inne i et spesialkammer designet for nøyaktig å reprodusere forholdene på Venus. Dette kammeret kalles Glenn Extreme Environments Rig (GEER.)
GEER er et spesielt kammer som kan gjenskape forholdene på ethvert organ i solsystemet vårt. Det er et kammer på 800 liter (28 kubikkfot) som kan simulere temperaturer opp til 500 ° C, og trykket fra nesten vakuum til over 90 ganger jordoverflaten. GEER kan også simulere eksotiske atmosfærer med sine presisjonsgassblandingsfunksjoner. Den kan blande veldig spesifikke mengder gasser ned til deler per million nøyaktighet. For disse testene betyr det at enheten måtte reprodusere en nøyaktig oppskrift av CO2, N2, SO2, HF, HCl, CO, OCS, H2S og H2O, ned til veldig små mengder. Og testene ble en suksess.
"Vi demonstrerte langt lengre elektrisk drift med flis direkte eksponert - ingen avkjøling og ingen beskyttende flisemballasje - for en fysisk og kjemisk gjengivelse av Venus overflateatmosfære av høy kvalitet," sa Neudeck. "Og begge integrerte kretsløpene fungerte fortsatt etter testens slutt."
Faktisk fungerte de to kretsløpene ikke bare etter at testen var fullført, men de motsto Venuslignende forhold i 521 timer. Det er mer enn 100 ganger lengre enn tidligere demonstrasjoner av elektronikk designet for Venus-oppdrag.
Selve kretsene var opprinnelig designet for å fungere i de ekstremt høye temperaturene i flymotorer. "Dette arbeidet muliggjør ikke bare potensialet for ny vitenskap i utvidet Venus-overflate og annen planetarisk leting, men det har også potensiell betydelig innvirkning for en rekke jordrelevante applikasjoner, for eksempel i flymotorer for å muliggjøre nye evner, forbedre driften og redusere utslipp, "sa Gary Hunter, hovedetterforsker for Venus overflateelektronikkutvikling."
Selve sjetongene var veldig enkle. De var ikke prototyper av noen spesifikk elektronikk som ville være utstyrt på en Venus lander. Det disse testene viste, er at de nye Silicon Carbide Integrated Circuits (Si C IC) tåler forholdene på Venus.
Det gjenstår mange andre utfordringer når det gjelder den samlede suksessen til en Venus-lander. Alt utstyret som må operere der, som sensorer, driller og atmosfæriske prøvetakere, må fremdeles overleve den termiske ekspansjonen fra eksponering for ekstremt høy temperatur. Robuste nye design vil være nødvendige i mange tilfeller. Men denne vellykkede testen av elektronikk som kan overleve uten klumpete, tunge, beskyttende kabinetter er definitivt et sprang fremover.
Hvis du er interessert i hvordan en Venus-lander kan se ut, sjekk ut Venus Sail Rover-konseptet.
