Počasie na Venuši je ako niečo z Danteho Peklo. Priemerná povrchová teplota - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - je dostatočne horúca na to, aby sa roztavila olovo, a atmosférický tlak je 92-krát vyšší ako atmosférický tlak Zeme (9,2 MPa). Z tohto dôvodu sa na povrch Venuše niekedy dostalo len veľmi málo robotických misií a tie, ktoré netrvali dlho - od 20 minút do niečo viac ako dve hodiny.
Preto sa NASA, so zreteľom na budúce misie, snaží vytvárať robotické misie a komponenty, ktoré môžu prežiť vnútri atmosféry Venuše dlhší čas. Medzi ne patrí elektronika novej generácie, ktorú nedávno predstavili vedci z Výskumného centra NASA Glenn (GRC). Táto elektronika by umožnila landerovi preskúmať povrch Venuše niekoľko týždňov, mesiacov alebo dokonca rokov.
V minulosti pozemkov vyvinutých Sovietmi a NASA na preskúmanie Venuše - ako súčasť Venera a námorník programy, resp. - vychádzali zo štandardnej elektroniky, ktorá bola založená na kremíkových polovodičoch. Tieto jednoducho nie sú schopné pracovať v podmienkach teploty a tlaku, ktoré existujú na povrchu Venuše, a preto si vyžadujú, aby mali ochranné kryty a chladiace systémy.
Prirodzene, to bolo len otázkou času, kedy tieto ochrany zlyhali a sondy prestali vysielať. Záznam bol dosiahnutý Sovietmi Venera 13 sonda, ktorá vysielala 127 minút medzi zostupom a pristátím. Pri pohľade do budúcnosti chcú agentúry NASA a ďalšie vesmírne agentúry vyvinúť sondy, ktoré dokážu zhromaždiť čo najviac informácií o atmosfére, povrchu a geologickej histórii Venuše skôr, ako vyprší čas.
Tím GRC NASA za týmto účelom pracuje na vývoji elektroniky, ktorá sa opiera o polovodiče z karbidu kremíka (SiC), ktoré by boli schopné pracovať pri teplotách Venuše alebo nad nimi. Tím nedávno vykonal demonštráciu s použitím prvých mierne zložitých mikroobvodov na báze SiC na svete, ktoré pozostávali z desiatok alebo viacerých tranzistorov vo forme základných digitálnych logických obvodov a analógových operačných zosilňovačov.
Tieto okruhy, ktoré by sa používali vo všetkých elektronických systémoch budúcej misie, boli schopné prevádzky až 4 000 hodín pri teplotách 500 ° C (932 ° F) - efektívne preukázali, že by mohli prežiť v podmienkach podobných Venuši dlhšie obdobie. Tieto testy sa uskutočnili v Glenn Extreme Environments Rig (GEER), ktorý simuloval povrchové podmienky Venuše vrátane extrémnej teploty a vysokého tlaku.
V apríli 2016 tím GRC testoval SiC 12-tranzistorový kruhový oscilátor pomocou GEER po dobu 521 hodín (21,7 dní). Počas testu zvýšili vystavenie okruhov teplotám až 460 ° C (860 ° F), atmosférickým tlakom 9,3 MPa a superkritickým hladinám CO2 (a ďalších stopových plynov). V priebehu celého procesu vykazoval SiC oscilátor dobrú stabilitu a stále fungoval.
Tento test bol ukončený po 21 dňoch z dôvodov plánovania a mohol pokračovať oveľa dlhšie. Toto trvanie však predstavovalo významný svetový rekord, keďže jeho veľkosť bola vyššia ako akákoľvek iná demonštrácia alebo misia, ktorá sa uskutočnila. Podobné testy ukázali, že obvody kruhového oscilátora môžu prežiť tisíce hodín pri teplotách 500 ° C (932 ° F) v podmienkach okolitého vzduchu.
Takáto elektronika predstavuje hlavný posun pre NASA a prieskum vesmíru a umožnila by misie, ktoré boli predtým nemožné. Vedecké smerovanie misie NASA (SMD) plánuje začleniť SiC elektroniku do svojho dlhodobého prieskumníka slnečnej sústavy na mieste (LLISSE). V súčasnosti sa vyvíja prototyp tohto nízkonákladového konceptu, ktorý by poskytoval základné, ale vysoko cenné vedecké opatrenia z povrchu Venuše niekoľko mesiacov alebo dlhšie.
Medzi ďalšie plány na vybudovanie prieskumníka Venus, ktorý dokáže prežiť, patrí koncepcia Automaton Rover for Extreme Environments (AREE), koncepcia „steampunk rover“, ktorá sa spolieha skôr na analógové komponenty než na zložité elektronické systémy. Zatiaľ čo táto koncepcia sa snaží úplne odstrániť elektroniku, aby sa zabezpečilo, že misia Venus bude fungovať donekonečna, nová elektronika SiC by umožnila zložitejším vozidlom pokračovať v prevádzke v extrémnych podmienkach.
Okrem Venuše by táto nová technológia mohla viesť aj k novým triedam sond schopných objavovať sa v rámci plynových gigantov - t. J. Jupiter, Saturn, Urán a Neptún - tam, kde boli podmienky teploty a tlaku v minulosti neúnosné. Sonda, ktorá sa spolieha na kalené škrupiny a elektronické obvody SiC, by však mohla veľmi dobre preniknúť hlboko do vnútra týchto planét a odhaliť prekvapujúce nové veci o ich atmosfére a magnetických poliach.
Použitím tejto novej technológie by povrch ortuti mohol byť prístupný aj pre roverov a vykladačov - a to aj na dennej strane, kde teploty dosahujú vysoké 700 K (427 ° C; 800 ° F). Tu na Zemi existuje veľa extrémnych prostredí, ktoré by sa teraz mohli skúmať pomocou obvodov SiC. Napríklad dróny vybavené elektronikou SiC môžu monitorovať ropné vrty na hlbokomorskom mori alebo skúmať hlboko do vnútra Zeme.
Existujú aj komerčné aplikácie zahŕňajúce letecké motory a priemyselné procesory, kde extrémne teplo alebo tlak tradične znemožňovali elektronické monitorovanie. Teraz by sa takéto systémy mohli stať „inteligentnými“, ak by boli schopné samy monitorovať namiesto toho, aby sa spoliehali na prevádzkovateľov alebo ľudský dohľad.
S extrémnymi okruhmi a (niekedy) extrémnymi materiálmi by sa mohlo preskúmať takmer každé prostredie. Možno aj interiér hviezdy!
