Ο καιρός στην Αφροδίτη είναι σαν κάτι έξω από το Dante's Κόλαση. Η μέση θερμοκρασία επιφάνειας - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - είναι αρκετά ζεστή για να λιώσει το μόλυβδο και η ατμοσφαιρική πίεση είναι 92 φορές μεγαλύτερη από τη στάθμη της θάλασσας στη γη (9,2 MPa). Για αυτόν τον λόγο, πολύ λίγες ρομποτικές αποστολές έχουν φτάσει ποτέ στην επιφάνεια της Αφροδίτης και αυτές που δεν κράτησαν πολύ - κυμαίνονται από περίπου 20 λεπτά έως λίγο περισσότερο από δύο ώρες.
Ως εκ τούτου, γιατί η NASA, με γνώμονα τις μελλοντικές αποστολές, επιδιώκει να δημιουργήσει ρομποτικές αποστολές και εξαρτήματα που μπορούν να επιβιώσουν μέσα στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης για παρατεταμένες χρονικές περιόδους. Αυτά περιλαμβάνουν την ηλεκτρονική επόμενης γενιάς που πρόσφατα αποκάλυψαν ερευνητές από το NASA Glenn Research Center (GRC). Αυτά τα ηλεκτρονικά θα επιτρέψουν σε έναν εκφορτωτή να εξερευνήσει την επιφάνεια της Αφροδίτης για εβδομάδες, μήνες ή ακόμα και χρόνια.
Στο παρελθόν, εκφορτωτές που αναπτύχθηκαν από τους Σοβιετικούς και τη NASA για να εξερευνήσουν την Αφροδίτη - ως μέρος του Βένερα και Ναύτης προγράμματα, αντίστοιχα - βασίστηκαν σε τυπικά ηλεκτρονικά είδη, τα οποία βασίστηκαν σε ημιαγωγούς πυριτίου. Αυτά απλώς δεν είναι ικανά να λειτουργούν στις συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης που υπάρχουν στην επιφάνεια της Αφροδίτης, και συνεπώς απαιτείται να διαθέτουν προστατευτικά περιβλήματα και συστήματα ψύξης.
Φυσικά, ήταν μόνο θέμα χρόνου πριν αποτύχουν αυτές οι προστασίες και οι ανιχνευτές σταμάτησαν να μεταδίδουν. Το ρεκόρ επιτεύχθηκε από τους Σοβιετικούς με τους Βενέρα 13 ανιχνευτής, ο οποίος μεταδόθηκε για 127 λεπτά μεταξύ της καθόδου και της προσγείωσης. Κοιτώντας μπροστά, η NASA και άλλοι διαστημικοί οργανισμοί θέλουν να αναπτύξουν ανιχνευτές που μπορούν να συλλέξουν όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την ατμόσφαιρα, την επιφάνεια και τη γεωλογική ιστορία της Αφροδίτης πριν τελειώσουν.
Για να γίνει αυτό, μια ομάδα από το GRC της NASA εργάζεται για να αναπτύξει ηλεκτρονικά είδη που βασίζονται σε ημιαγωγούς σιλικόνης καρβιδίου (SiC), τα οποία θα μπορούσαν να λειτουργήσουν σε θερμοκρασίες ή πάνω από την Αφροδίτη. Πρόσφατα, η ομάδα πραγματοποίησε μια επίδειξη χρησιμοποιώντας τα πρώτα πολύπλοκα μικροκυκλώματα βασισμένα σε SiC στον κόσμο, τα οποία αποτελούσαν δεκάδες ή περισσότερα τρανζίστορ με τη μορφή κυκλωμάτων ψηφιακής λογικής πυρήνα και αναλογικών ενισχυτών λειτουργίας.
Αυτά τα κυκλώματα, τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε όλα τα ηλεκτρονικά συστήματα μιας μελλοντικής αποστολής, ήταν σε θέση να λειτουργήσουν έως και 4000 ώρες σε θερμοκρασίες 500 ° C (932 ° F) - απέδειξαν αποτελεσματικά ότι θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε συνθήκες όπως η Αφροδίτη για παρατεταμένη έμμηνα. Αυτές οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν στο Glenn Extreme Environments Rig (GEER), το οποίο προσομοίωσε τις επιφανειακές συνθήκες της Αφροδίτης, συμπεριλαμβανομένων τόσο της ακραίας θερμοκρασίας όσο και της υψηλής πίεσης.
Τον Απρίλιο του 2016, η ομάδα του GRC δοκίμασε έναν ταλαντωτή δακτυλίου 12-τρανζίστορ SiC χρησιμοποιώντας το GEER για περίοδο 521 ωρών (21,7 ημέρες). Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, ανύψωσαν και υπέβαλαν τα κυκλώματα σε θερμοκρασίες έως 460 ° C (860 ° F), ατμοσφαιρικές πιέσεις 9,3 MPa και υπερκρίσιμα επίπεδα CO2 (και άλλα ιχνοστοιχεία). Καθ 'όλη τη διάρκεια της διαδικασίας, ο ταλαντωτής SiC έδειξε καλή σταθερότητα και συνέχισε να λειτουργεί.
Αυτό το τεστ ολοκληρώθηκε μετά από 21 ημέρες για λόγους προγραμματισμού και θα μπορούσε να είχε διαρκέσει πολύ περισσότερο. Ωστόσο, η διάρκεια αποτελούσε ένα σημαντικό παγκόσμιο ρεκόρ, που ήταν παραγγελίες μεγέθους μεγαλύτερες από οποιαδήποτε άλλη επίδειξη ή αποστολή που πραγματοποιήθηκε. Παρόμοιες δοκιμές έχουν δείξει ότι τα κυκλώματα ταλαντωτή δακτυλίου μπορούν να επιβιώσουν για χιλιάδες ώρες σε θερμοκρασίες 500 ° C (932 ° F) σε συνθήκες περιβάλλοντος-αέρα-Γης.
Τέτοια ηλεκτρονικά αποτελούν μια σημαντική αλλαγή για τη NASA και την εξερεύνηση του διαστήματος, και θα επέτρεπαν αποστολές που προηγουμένως ήταν αδύνατες. Η Science Mission Direction (SMD) της NASA σκοπεύει να ενσωματώσει τα ηλεκτρονικά SiC στον Long-Life In-situ Solar System Explorer (LLISSE). Ένα πρωτότυπο αναπτύσσεται επί του παρόντος για αυτήν την ιδέα χαμηλού κόστους, η οποία θα παρέχει βασικά, αλλά πολύτιμα επιστημονικά μέτρα από την επιφάνεια της Αφροδίτης για μήνες ή περισσότερο.
Άλλα σχέδια για την κατασκευή ενός βιώσιμου εξερευνητή Venus περιλαμβάνουν το Automaton Rover για Extreme Environments (AREE), μια έννοια «steampunk rover» που βασίζεται σε αναλογικά στοιχεία και όχι σε πολύπλοκα ηλεκτρονικά συστήματα. Ενώ αυτές οι έννοιες επιδιώκουν να εξαλείψουν πλήρως τα ηλεκτρονικά για να διασφαλίσουν ότι η αποστολή της Venus θα μπορούσε να λειτουργήσει επ 'αόριστον, η νέα ηλεκτρονική SiC θα επέτρεπε στους πιο περίπλοκους οδηγούς να συνεχίσουν να λειτουργούν σε ακραίες συνθήκες.
Πέρα από την Αφροδίτη, αυτή η νέα τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε νέες κατηγορίες ανιχνευτών ικανών να εξερευνήσουν μέσα σε γίγαντες φυσικού αερίου - δηλαδή Δία, Κρόνο, Ουρανό και Ποσειδώνα - όπου οι συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης ήταν απαγορευτικές στο παρελθόν. Αλλά ένας ανιχνευτής που βασίζεται σε ένα σκληρυμένο κέλυφος και ηλεκτρονικά κυκλώματα SiC θα μπορούσε πολύ καλά να διεισδύσει βαθιά στο εσωτερικό αυτών των πλανητών και να αποκαλύψει εκπληκτικά νέα πράγματα για την ατμόσφαιρα και τα μαγνητικά τους πεδία.
Η επιφάνεια του υδραργύρου θα μπορούσε επίσης να είναι προσβάσιμη στους ταξιδιώτες και στους προσγειωτές που χρησιμοποιούν αυτήν τη νέα τεχνολογία - ακόμη και κατά τη διάρκεια της ημέρας, όπου οι θερμοκρασίες φτάνουν τα 700 K (427 ° C; 800 ° F). Εδώ στη Γη, υπάρχουν πολλά ακραία περιβάλλοντα που θα μπορούσαν τώρα να εξερευνηθούν με τη βοήθεια κυκλωμάτων SiC. Για παράδειγμα, τα αεροσκάφη που είναι εξοπλισμένα με ηλεκτρονικά SiC θα μπορούσαν να παρακολουθούν τη γεώτρηση πετρελαίου βαθέων υδάτων ή να εξερευνήσουν βαθιά στο εσωτερικό της Γης.
Υπάρχουν επίσης εμπορικές εφαρμογές που περιλαμβάνουν αεροναυτικούς κινητήρες και βιομηχανικούς επεξεργαστές, όπου η υπερβολική θερμότητα ή η πίεση παραδοσιακά κατέστησαν αδύνατη την ηλεκτρονική παρακολούθηση. Τώρα τέτοια συστήματα θα μπορούσαν να γίνουν «έξυπνα», όπου είναι σε θέση να παρακολουθούν τον εαυτό τους αντί να βασίζονται σε χειριστές ή ανθρώπινη εποπτεία.
Με ακραία κυκλώματα και (κάποια μέρα) ακραία υλικά, σχεδόν οποιοδήποτε περιβάλλον θα μπορούσε να εξερευνηθεί. Ίσως ακόμη και το εσωτερικό ενός αστεριού!
