Nowa elektronika do długich misji na powierzchni Wenus

Na zdjęciu: obwód zintegrowany przed (nad) i po (pod) testach przeprowadzonych w symulowanych warunkach atmosfery Wenus. Źródło: NASA

Zespół naukowców z NASA Glenn Research Center w Cleveland zakończył ostatnio demonstrację technologii, która może umożliwić nam wykonywanie nowych misji naukowych, których celem byłaby powierzchnia Wenus. Zespołowi udało się zaprezentować wydłużony czas pracy elektroniki w surowych warunkach panujących na powierzchni tej planety.

„Uwzględniając dalszy rozwój technologii, tego typu elektronika może drastycznie poprawić nasze podejście do projektowania misji na Wenus i pozwolić nam na wykonanie pierwszej długotrwałej misji na powierzchni drugiej planety od Słońca”, powiedział Phil Neudeck, główny inżynier projektu.

Obecne lądowniki wenusjańskie mogą pracować na powierzchni planety zaledwie przez kilka godzin po wylądowaniu, po czym ulegają wyjątkowo ekstremalnym warunkom atmosferycznym. Temperatura powierzchni Wenus oscyluje wokół wartości ok. 480 stopni Celsjusza – wyższej od temperatury, którą możemy osiągnąć w większości piekarników. Oprócz tego, planeta charakteryzuje się bardzo gęstą atmosferą składającą się z dwutlenku węgla. Z uwagi na fakt, że komercyjna elektronika nie pracuje w takim środowisku, elektronika na wcześniejszych lądownikach wenusjańskich chroniona była prze komory termiczne i ciśnieniowe. Wytrzymywały one jednak tylko kilka godzin, a drastycznie zwiększały masę i koszty każdej misji.

Aby pokonać te ograniczenia, zespół z Glenn zaprojektował i wyprodukował ekstremalnie trwałe zintegrowane obwody półprzewodników z węglika krzemu. Dwa takie układy przetestowano elektrycznie w Glenn Extreme Environments Rig (GEER) – urządzeniu, które może precyzyjnie symulować warunki panujące na powierzchni Wenus. Obwody wytrzymały temperatury panujące na powierzchni Wenus oraz warunki atmosferyczne przez 521 godzin – czyli ponad 100 razy dłużej niż wcześniej prezentowane układy elektroniczne przeznaczone do misji wenusjańskich.

„Udało nam się zaprezentować znacznie dłuższy czas pracy elektroniki wystawionej bezpośrednio na warunki i skład chemiczny atmosfery Wenus- bez układów chłodzących czy obudowy ochronnej”, mówi Neudeck. „Co więcej, oba obwody wciąż działały prawidłowo po zakończeniu testu.”

Niedawno zespół zaprezentował niemal identyczne obwody z węglika krzemu, które wytrzymały ponad 1000 godzin pracy podczas testów w temperaturze 482 stopni Celsjusza. Zintegrowane obwody pierwotnie zaprojektowano do pracy w gorących elementach wydajnych silników samolotowych.

Wyniki testów szczegółowo opisano w artykule opublikowanym w periodyku AIP Advances.

Źródło: NASA