Венера часто описывается как сама ад, из-за ее давящего давления, кислой атмосферы и чрезвычайно высоких температур. Работа с любым из них является серьезной проблемой, когда дело доходит до изучения Венеры. Работа со всеми тремя чрезвычайно сложна, как обнаружил Советский Союз со своими кораблями Венера.
На самом деле, справиться с серным дождем не так уж сложно, но жара и давление на поверхность Венеры являются огромными препятствиями для исследования планеты. НАСА работает над проблемой Венеры, пытаясь разработать электронику, которая сможет выжить достаточно долго, чтобы заниматься полезной наукой. И похоже, что они делают огромный прогресс.
Ученые из исследовательского центра НАСА имени Гленна продемонстрировали электронные схемы, которые должны помочь открыть поверхность Венеры для исследований.
«С дальнейшим развитием технологий такая электроника может кардинально улучшить конструкции и концепции полетов на Венере, что позволит проводить первые длительные полеты на поверхность Венеры», - сказал Фил Нойдек, ведущий инженер-электронщик этой работы.
С нашей современной технологией корабли могут выдерживать поверхностные условия на Венере только в течение нескольких часов. Вы не можете много заниматься наукой за несколько часов, особенно если взвесить стоимость миссии. Поэтому повышение выживаемости посадочного аппарата Венеры имеет решающее значение.
С температурой 460 градусов по Цельсию (860 градусов по Фаренгейту), Венера почти в два раза горячее, чем большинство духовок. На самом деле, он достаточно горячий, чтобы плавить свинец. Мало того, но поверхностное давление на Венере примерно в 90 раз больше, чем на Земле, потому что атмосфера очень плотная.
Чтобы защитить электронику предыдущих аппаратов Venus, они содержались внутри специальных сосудов, рассчитанных на давление и температуру. Но эти суда добавляют массу к миссии и делают отправку кораблей на Венеру очень дорогим предложением. Так что работа НАСА над надежной электроникой очень важна, когда дело доходит до исследования Венеры.
Команда исследовательского центра Glenn разработала чрезвычайно надежные полупроводниковые интегральные микросхемы из карбида кремния (Si C IC). Две из цепей были испытаны в специальной камере, предназначенной для точного воспроизведения условий на Венере. Эта камера называется Glenn Extreme Environments Rig (GEER).
GEER - это специальная камера, которая может воссоздать условия на любом теле нашей Солнечной системы. Это камера объемом 800 литров (28 кубических футов), которая может имитировать температуру до 500 ° C (932 ° F) и давление от почти вакуума до более чем 90-кратного давления на поверхности Земли. GEER также может моделировать экзотические атмосферы благодаря своим прецизионным способам смешивания газов. Он может смешивать очень специфические количества газов с точностью до миллионных долей. Для этих испытаний это означает, что устройство должно было воспроизводить точный рецепт CO2, N2, SO2, HF, HCl, CO, OCS, H2S и H2O, вплоть до очень маленьких количеств. И тесты прошли успешно.
«Мы продемонстрировали значительно более длительную электрическую работу с открытыми чипами - без охлаждения и без защитной упаковки чипов - с высокой точностью и физическим воспроизведением поверхностной атмосферы Венеры», - сказал Нойдек. «И обе интегральные схемы все еще работали после окончания теста».
Фактически, эти две цепи не только функционировали после завершения теста, но и выдерживали условия, подобные Венере, в течение 521 часа. Это более чем в 100 раз больше, чем предыдущие демонстрации электроники, предназначенной для миссий Венеры.
Сами схемы изначально были предназначены для работы при экстремально высоких температурах внутри авиационных двигателей. «Эта работа не только открывает возможности для новых научных исследований в области расширенного изучения поверхности Венеры и других планетарных исследований, но также потенциально может оказать значительное влияние на ряд областей применения, связанных с Землей, таких как авиационные двигатели, для обеспечения новых возможностей, улучшения операций и сокращения выбросы », - сказал Гари Хантер, главный исследователь в области разработки электроники для поверхности Земли.
Сами фишки были очень простыми. Они не были прототипами какой-либо конкретной электроники, которая была бы оборудована на посадочной платформе Венеры. Эти испытания показали, что новые интегральные микросхемы из карбида кремния (Si C IC) могут выдерживать условия на Венере.
Множество других проблем остается, когда дело доходит до общего успеха посадочного аппарата Венеры. Все оборудование, которое должно там работать, например датчики, дрели и пробоотборники атмосферы, все еще должно выдерживать тепловое расширение от воздействия чрезвычайно высокой температуры. Надежные новые конструкции потребуются во многих случаях. Но этот успешный тест электроники, которая может выжить без громоздких, тяжелых защитных кожухов, определенно является шагом вперед.
Если вам интересно, как может выглядеть посадочный аппарат Venus, ознакомьтесь с концепцией Venus Sail Rover.
