금성의 날씨는 단테의 날씨와 다릅니다 지옥. 평균 표면 온도 – 737 K (462 ° C; 864 ° F) – 납을 녹일 수있을 정도로 뜨겁고 대기압은 지구 해수면 (9.2 MPa)의 92 배입니다. 이러한 이유로, 금성 표면에 도달 한 로봇 임무는 거의 없었으며 오래 지속되지 않은 로봇 임무는 약 20 분에서 2 시간 이상이었습니다.
따라서 NASA가 미래의 미션을 주시하면서 금성 대기 내에서 오랫동안 생존 할 수있는 로봇 미션 및 구성 요소를 만드는 이유를 찾고 있습니다. 여기에는 NASA Glenn Research Center (GRC)의 연구원들이 최근에 공개 한 차세대 전자 기기가 포함됩니다. 이 전자 장치를 통해 착륙선은 몇 주, 몇 달 또는 몇 년 동안 금성 표면을 탐색 할 수 있습니다.
과거에는 소비에트와 NASA가 개발 한 착륙선으로 금성을 탐사했습니다. 베네 라 과 선원 프로그램은 각각 – 실리콘 반도체를 기반으로 한 표준 전자 장치에 의존합니다. 이들은 금성의 표면에 존재하는 온도 및 압력 조건에서 작동 할 수 없으므로 보호 케이스와 냉각 시스템이 필요합니다.
당연히 이러한 보호가 실패하고 프로브 전송이 중단되기까지는 시간 문제였습니다. 이 기록은 소비에트가 베네 라 13 하강과 착륙 사이에 127 분간 전송 된 프로브. NASA와 다른 우주 기관들은 앞으로 금성 대기, 지표면, 지질 사에 관한 정보를 최대한 많이 수집 할 수있는 탐사선을 개발하려고합니다.
이를 위해 NASA의 GRC 팀은 금의 온도 이상에서 작동 할 수있는 SiC (silcon carbide) 반도체를 사용하는 전자 제품을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 최근이 팀은 코어 디지털 로직 회로 및 아날로그 연산 증폭기 형태의 수십 개 이상의 트랜지스터로 구성된 세계 최초의 약간 복잡한 SiC 기반 초소형 회로를 사용하여 시연을 수행했습니다.
미래 임무의 전자 시스템 전체에 사용될이 회로는 500 ° C (932 ° F)의 온도에서 최대 4000 시간 동안 작동 할 수있었습니다.이 회로는 금성 같은 조건에서 장기간 생존 할 수 있음을 효과적으로 입증했습니다. 미문. 이 테스트는 극한 온도와 고압을 포함한 금성의 표면 상태를 시뮬레이션 한 Glener Extreme Environments Rig (GEER)에서 수행되었습니다.
2016 년 4 월에 GRC 팀은 GEER을 사용하여 521 시간 (21.7 일) 동안 SiC 12- 트랜지스터 링 오실레이터를 테스트했습니다. 테스트하는 동안 회로를 최대 460 ° C (860 ° F)의 온도, 대기압 9.3MPa 및 초 임계 수준의 CO² (및 기타 미량 가스)에 노출시켰다. 전체 공정에서 SiC 발진기는 안정성이 우수하고 기능을 계속 유지했습니다.
이 테스트는 예약 이유 때문에 21 일 후에 종료되었으며 훨씬 더 오래 갈 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 그 기간은 다른 어떤 시위 나 사명보다 수십 배나 길어 세계 기록을 크게 세웠습니다. 비슷한 테스트 결과, 링 오실레이터 회로는 지구 대기 환경에서 500 ° C (932 ° F)의 온도에서 수천 시간 동안 지속될 수 있습니다.
이러한 전자 장치는 NASA와 우주 탐사를위한 중요한 변화를 구성하며 이전에는 불가능했던 임무를 가능하게합니다. NASA의 과학 미션 디렉션 (SMD)은 SiC 전자를 장수 현장 태양 광 시스템 탐색기 (LLISSE)에 통합 할 계획입니다. 이 저비용 개념을 위해 현재 프로토 타입이 개발되고 있으며,이 개념은 금성 표면으로부터 몇 달 이상 기본적이고 가치있는 과학적 수단을 제공합니다.
생존 가능한 Venus 탐색기를 구축하려는 다른 계획에는 복잡한 전자 시스템이 아닌 아날로그 구성 요소에 의존하는 "스팀 펑크 로버"개념 인 AREE (Automaton Rover for Extreme Environments)가 포함됩니다. 이 개념은 금성 임무가 무기한으로 작동 할 수 있도록 전자 장치를 완전히 없애려고하지만 새로운 SiC 전자 장치는보다 복잡한 로버가 극한 조건에서 계속 작동 할 수 있도록합니다.
금성 이외에도이 새로운 기술은 과거 온도와 압력 조건이 엄청나게 컸던 목성, 토성, 천왕성 및 해왕성 등 가스 거대 내에서 탐험 할 수있는 새로운 종류의 프로브로 이어질 수 있습니다. 그러나 강화 된 쉘과 SiC 전자 회로에 의존하는 프로브는이 행성의 내부까지 깊숙이 침투하여 대기와 자기장에 관한 놀라운 새로운 것을 드러 낼 수 있습니다.
수성 표면은이 새로운 기술을 사용하여 로버와 랜더가 접근 할 수 있습니다. 심지어 낮에도 온도가 700K (427 ° C; 800 ° F)에 이릅니다. 지구상에서 SiC 회로의 도움을 받아 탐험 할 수있는 극한의 환경이 많이 있습니다. 예를 들어, SiC 전자 장치가 장착 된 드론은 심해 석유 시추를 모니터링하거나 지구 내부를 깊이 탐험 할 수 있습니다.
항공 엔진 및 산업용 프로세서와 관련된 상용 응용 프로그램도 있으며 전통적으로 극도의 열 또는 압력으로 인해 전자 모니터링이 불가능합니다. 이제 이러한 시스템을 "스마트"하게 만들 수 있으며, 여기에서 운영자 또는 사람의 감독에 의존하지 않고 스스로 모니터링 할 수 있습니다.
극한의 회로와 (언젠가) 극한의 재료로 거의 모든 환경을 탐색 할 수 있습니다. 아마도 별의 인테리어조차도!
