Интересные факты

Электроника, которая сможет работать на Венере: как ее создать?

Погода на Венере — Дантов преисподняя. Средняя температура поверхности – 462 градуса — достаточно высокая, чтоб расплавить свинец, а атмосферное давление в 92 раза выше, чем на Земле на уровне моря (9,2 МПа). По этим причинам немногие автоматические миссии смогли угодить на поверхность Венеры, а те, что смогли, долго не протянули — от 20 минут до 2 часов, не больше.

Вот отчего NASA, планируя будущие миссии, стремится основывать роботов и компоненты, которые смогут выживать в атмосфере Венеры в течение длительных периодов времени. К ним относится электроника нового поколения, которую недавно представили ученые из Исследовательского центра Гленна при NASA (GRC). Эта электроника позволит посадочному модулю исследовать поверхность Венеры в течение нескольких недель, месяцев или даже лет.

В прошлом посадочные аппараты, разработанные СССР и NASA для изучения Венеры — в рамках программ «Венера» и Mariner соответственно — полагались на стандартную электронику, в основе которой лежали кремниевые полупроводники. Они попросту не способны работать в условиях температуры и давления, которые встречаются на поверхности Венеры, потому требуют наличия защитных оболочек и систем охлаждения.

Естественно, оставался лишь проблема времени, когда эти системы защиты дадут сбой и зонды прекратят передачу данных. Рекорд удалось ввести Советскому Союзу с зондом «Венера-13», какой передавал данные в течение 127 минут с момента спуска и приземления. Забегая вперед, NASA и другие космические агентства хотят разработать зонды, которые смогут скопить как можно больше информации об атмосфере, поверхности и геологической истории Венеры, прежде чем погибнут.

Для этого команда из GRC работает над электроникой, которая будет надеяться на полупроводники из карбида кремния (SiC), которые смогут трудиться при температуре Венеры или выше. Недавно команда провела демонстрацию с использованием первых в мире микросхем средней сложности на основе SiC, состоявших из десятков или более транзисторов в виде основных цифровых логических схем и аналоговых усилителей.

Эти схемы, которые будут использоваться во всех электронных системах будущих миссий, смогли отработать до 4000 часов при температуре 500 градусов — чем эффективно продемонстрировали, что могут быть в венерианских условиях в течение длительного времени. Эти испытания проводились в среде GEER, которая имитирует обстоятельства на поверхности Венеры, включая будто экстремальную температуру, так и высокое давление.

Похожие новости  Марсиане в шоке! Китай готовит экспедицию на Марс

Еще в апреле 2016 года команда GRC провела испытания кольцевого осциллятора из 12 полупроводников в течение 521 часа (21,7 дня). Во пора испытаний они поднимали температуру цепей до 460 градусов, атмосферное давление до 9,3 МПа и степень CO2 и других следовых газов — до сверхкритических. На протяжении итого этого процесса осциллятор на основе SiC демонстрировал хорошую стабильность и продолжал трудиться.

Испытание закончилось через 21 день из-за расписания, однако могло продолжаться и дальше. Тем не менее и этот итог представил мировой рекорд, намного превосходящий достижения любых других миссий. Похожие тесты показали, что кольцевой осциллятор может пережить тысячи часов при температуре 500 градусов в земных условиях.

Подобная электроника представляет значительный сдвиг парадигмы освоения космоса и может позволить состояться миссиям, которые ранее были невозможны. NASA планирует включить электронику на основе SiC в зонд LLISSE. Его прообраз в настоящее время разрабатывается для добычи базовых, однако очень ценных научных измерений поверхности Венеры.

Другие планы по созданию живучего исследователя Венеры включают AREE, «стимпанковый ровер», какой опирается на аналоговые компоненты, а не на сложные электронные системы. В то пора как эти концепции направлены на то, чтоб полностью избавить нас от электроники и чтоб миссия на Венере могла продолжаться в течение неограниченного срока, новая электроника на основе SiC позволит более сложным роверам трудиться в экстремальных условиях.

Да и без Венеры эти технологии могут повергнуть к появлению зондов нового класса, способных исследовать недра газовых гигантов — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — у которых температура и давление были чересчур неприступными в прошлом. Зонд, обладающий прочной закаленной оболочкой и электронными схемами на основе SiC, мог бы проходить глубоко в недра этих планет и вытаскивать новые данные об их атмосферах и магнитных полях.

Поверхность Меркурия также стала бы доступна для роверов и посадочных модулей, использующих новые технологии, даже в дневное пора, когда температура поднимается до 427 градусов. Даже на Земле кушать много экстремальных мест, которые можно было бы исследовать при помощи цепей SiC.

Может быть, раз мы сможем исследовать даже недра звезды?

Hi-News.ru — Новости высоких технологий.

Добавить комментарий