Počasí na Venuši je jako něco z Danteho Peklo. Průměrná povrchová teplota - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - je dostatečně horká na to, aby roztavila olovo, a atmosférický tlak je 92krát vyšší než atmosférický tlak Země na hladině moře (9,2 MPa). Z tohoto důvodu se na povrch Venuše někdy dostalo jen velmi málo robotických misí a ty, které netrvaly dlouho - pohybovaly se od asi 20 minut do necelých dvou hodin.
Proto se NASA s ohledem na budoucí mise snaží vytvářet robotické mise a komponenty, které mohou přežít uvnitř atmosféry Venuše po dlouhou dobu. Mezi ně patří elektronika nové generace, kterou nedávno představili vědci z výzkumného centra NASA Glenn Research Center (GRC). Tato elektronika by umožnila landerovi prozkoumat povrch Venuše týdny, měsíce nebo dokonce roky.
V minulosti přistáli landové vyvinuté Sověti a NASA, aby prozkoumali Venuši - jako součást Venera a Námořník programy, resp. - spoléhal se na standardní elektroniku, která byla založena na křemíkových polovodičích. Tito prostě nemohou pracovat v teplotních a tlakových podmínkách, které existují na povrchu Venuše, a proto vyžadovaly, aby měly ochranné pláště a chladicí systémy.
Přirozeně to bylo jen otázkou času, než tyto ochrany selžou a sondy přestaly vysílat. Záznam byl dosažen Sověti s jejich Venera 13 sonda, která vysílala 127 minut mezi jeho sestupem a přistáním. Pokud jde o budoucnost, NASA a další kosmické agentury chtějí vyvinout sondy, které mohou shromáždit co nejvíce informací o atmosféře, povrchu a geologické historii Venuše, než vyprší časový limit.
Tým GRC NASA za tímto účelem pracuje na vývoji elektroniky, která se spoléhá na polovodiče z karbidu křemíku (SiC), které by byly schopné pracovat při teplotách Venuše nebo nad nimi. V poslední době tým provedl demonstraci s použitím prvních mírně složitých mikroobvodů na bázi SiC na světě, které sestávaly z desítek nebo více tranzistorů ve formě základních digitálních logických obvodů a analogových operačních zesilovačů.
Tyto obvody, které by byly použity v elektronických systémech budoucí mise, byly schopny provozu až 4000 hodin při teplotách 500 ° C (932 ° F) - účinně prokázaly, že by mohly přežít v podmínkách podobných Venuši po delší dobu období. Tyto testy se uskutečnily na Glenn Extreme Environments Rig (GEER), který simuloval povrchové podmínky Venuše, včetně extrémní teploty a vysokého tlaku.
V dubnu 2016 tým GRC testoval SiC 12-tranzistorový kruhový oscilátor pomocí GEER po dobu 521 hodin (21,7 dní). Během zkoušky zvedli, vystavili obvody teplotám až 460 ° C (860 ° F), atmosférickým tlakům 9,3 MPa a superkritickým hladinám CO2 (a dalších stopových plynů). V průběhu celého procesu oscilátor SiC vykazoval dobrou stabilitu a stále fungoval.
Tento test byl ukončen po 21 dnech z důvodů plánování a mohl trvat mnohem déle. Nicméně doba trvání představovala významný světový rekord, protože byla řádově delší než jakákoli jiná demonstrace nebo mise, které byly provedeny. Podobné testy ukázaly, že obvody kruhového oscilátoru mohou přežít tisíce hodin při teplotách 500 ° C (932 ° F) v okolních podmínkách Země-vzduch.
Taková elektronika představuje hlavní posun pro NASA a průzkum vesmíru a umožnila by mise, které byly dříve nemožné. Směr NASA Science Mission Direction (SMD) plánuje začlenit SiC elektroniku do svého Long-Life In-situ Solar System Explorer (LLISSE). V současné době se vyvíjí prototyp tohoto nízkonákladového konceptu, který by poskytoval základní, ale vysoce cenná vědecká opatření z povrchu Venuše po dobu měsíců nebo déle.
Mezi další plány na vybudování průzkumníka Venuše, které lze přežít, patří koncept Automaton Rover pro extrémní prostředí (AREE), koncept „steampunk rover“, který se spoléhá spíše na analogové komponenty než na složité elektronické systémy. Zatímco tato koncepce usiluje o úplné odstranění elektroniky, aby se zajistilo, že mise Venuše by mohla fungovat donekonečna, nová elektronika SiC by umožnila složitějším vozidlům pokračovat v práci v extrémních podmínkách.
Kromě Venuše by tato nová technologie mohla vést také k novým třídám sond schopných prozkoumat plynové giganty - tj. Jupiter, Saturn, Uran a Neptun - kde podmínky teploty a tlaku byly v minulosti nepřípustné. Sonda, která se spoléhá na tvrzenou skořepinu a elektronické obvody SiC, by však mohla velmi dobře proniknout hluboko do vnitřku těchto planet a odhalit překvapivé nové věci o jejich atmosféře a magnetických polích.
Povrch této rtuti by mohl být přístupný roverům a přistávacím plošinám pomocí této nové technologie - dokonce i na denní straně, kde teploty dosáhnou vysoké 700 K (427 ° C; 800 ° F). Zde na Zemi existuje spousta extrémních prostředí, která by mohla být nyní prozkoumána pomocí obvodů SiC. Například drony vybavené elektronikou SiC mohou monitorovat těžbu ropy na moři nebo zkoumat hluboko do vnitřku Země.
Existují také komerční aplikace zahrnující letecké motory a průmyslové procesory, kde extrémní teplo nebo tlak tradičně znemožňovaly elektronické monitorování. Nyní by se takové systémy mohly stát „inteligentními“, pokud jsou schopny samy sledovat místo toho, aby se spoléhaly na operátory nebo lidský dohled.
S extrémními obvody a (jednou) extrémními materiály by mohlo být prozkoumáno téměř jakékoli prostředí. Možná i interiér hvězdy!
