Przetrwać w piekle, czyli jak stworzono układ elektroniczny, który poradzi sobie na Wenus
Zbudowanie sondy, która przetrwałaby na Wenus więcej niż kilka godzin jest na razie niemożliwe. Naukowcy z agencji kosmicznej NASA jednak się nie poddają. Udało im się stworzyć układ elektroniczny, który poradzi sobie w tamtejszych warunkach.
Wenus przypomina piekło
Pomimo nazwy pochodzącej od rzymskiej bogini miłości, planeta Wenus jest jednym z najbardziej niegościnnych miejsc w naszym Układzie Słonecznym. Temperatura na jej powierzchni wynosi ok. 470°C.
Równie zabójcze jest ciśnienie atmosferyczne panujące na drugiej planecie od Słońca: 93 bar. Człowiek w takich warunkach przeżyłby co najwyżej przez kilka sekund.
Albo zabiłaby go wysoka temperatura, albo zgniotło ciśnienie atmosferyczne. Do tego dochodzi jeszcze sam skład tamtejszej atmosfery, która składa się głównie z dwutlenku węgla i śladowych ilości azotu.
Nie zapominajmy też o grubych chmurach tworzonych przez dwutlenek siarki, które w połączeniu z atmosferą są przyczyną najsilniejszego efektu cieplarnianego w naszym Układzie Słonecznym. A, no i z tych uroczych chmur pada kwas siarkowy. Rozumiecie już, czemu tak trudno wysłać tam robota?
Najdłużej na Wenus przetrwały rosyjskie konstrukcje
127 minut. Przez tyle czasu radzieckiej sondzie kosmicznej Venera 13 wystrzelonej w 1981 r. (na Wenus wylądowała w 1 marca 1982 r.) udało się funkcjonować, zanim została ugotowana i zmiażdżona przez niegościnną planetę.
To właśnie dzięki niej ludzkość mogła obejrzeć po raz pierwszy powierzchnię Wenus na kolorowych zdjęciach. Do 1985 r. Rosjanie wysłali na Wenus jeszcze trzy sondy: Venera 14, Vega 1 i Vega 2. Inne kraje nawet nie próbowały lądować na tej planecie.
Największym problemem dla elektroniki jest oczywiście temperatura. Układy oparte na krzemie są w stanie wytrzymać ok. 250°C. Powyżej tej granicy krzem traci właściwości półprzewodnika, elektrony zaczynają wariować i wszystko przestaje działać.
Żeby opóźnić ten proces, Rosjanie korzystali z zamykanych hermetycznie komór, w których umieszczali wszystkie urządzenia pomiarowe. Jeśli jednak chcielibyśmy wysłać na Wenus robota, który działałby trochę dłużej niż 2 godziny, musimy skorzystać z innego rozwiązania.
Mamy już technologię, która poradzi sobie na Wenus znacznie lepiej
Naukowcy z Centrum Badawczego imienia Johna H. Glenna należącego do NASA twierdzą, że mają niezły pomysł na elektronikę, która poradziłaby sobie w wenusjańskim piekle. Tym pomysłem są półprzewodniki z węglika krzemu (4H-SiC).
Naukowcom z NASA udało się też stworzyć interkonektory (po ludzku: kable łączące wszystkie elektroniczne moduły) zdolne do działania na powierzchni Wenus.
Tak przygotowany układ elektroniczny zamknięto następnie w ceramicznej obudowie i wsadzono do piekarnika. No dobrze, nie do piekarnika, tylko do komory testowej GEER (Glenn Extreme Environments Rig), która jest w stanie symulować warunki panujące na Wenus.
Testowana konstrukcja wytrzymała dokładnie 521 godzin (21,7 dnia). Po tym czasie postanowiono wyłączyć GEER – z samym testowanym układem elektronicznym nie stało się nic złego.
Zespół odpowiedzialny za tą konstrukcję jest bardzo zadowolony z wyników. Nie można się im dziwić – to pierwszy układ, który (teoretycznie) nie miałby problemów z działaniem w atmosferze Wenus bez żadnego skomplikowanego systemu chłodzenia, czy komory ciśnieniowej.
Zanim wyślemy sondę na Wenus, musimy rozwiązać jeszcze kilka „drobnych” problemów.
Testowana przez NASA konstrukcja była prostym układem elektronicznym. Żeby zbudować robota, który poradziłby sobie na Wenus tak dobrze, jak Curiosity na Marsie, inżynierowie muszą uporać się z całą masą problemów. Żeby to zobrazować wróćmy na chwilę do radzieckiej sondy Venera 13.
Wiertło, które umieścili w niej Rosjanie zostało zaprojektowane w taki sposób, żeby jego poszczególne ruchome części „spasowały się” ze sobą dopiero po przekroczeniu temperatury 500°C. Próbki, które udało się pobrać za jego pomocą musiały zostać następnie przetransportowane do specjalnie zaprojektowanej komory, w której przed ich zbadaniem trzeba było jeszcze obniżyć ciśnienie panujące w jej wnętrzu.
A z czego zrobić obiektyw, który wytrzymałby kilkanaście miesięcy deszczu składającego się z kwasu siarkowego? W jaki sposób poruszałby się taki robot? Rozwiązania tych problemów prawdopodobnie zostaną opracowane przez którąś z gałęzi przemysłu.
Półprzewodniki z węglika krzemu opracowano na potrzeby przemysłu lotniczego i energetycznego. Przedstawiciele przemysłu wiertniczego z kolei zmagają się z coraz bardziej złożonymi problemami związanymi z wysokim ciśnieniem. Musimy tylko być cierpliwi.
A po co w ogóle nam sonda na Wenus?
Naukowcy z NASA twierdzą, że długotrwałe badania tej planety pozwoliłby nam na o wiele lepsze zrozumienie efektu cieplarnianego. Wnioski płynące z takich badań mogłyby przyczynić się do powstania nowych metod walki z globalnym ociepleniem na naszej planecie.
Dodatkowo - ale to podaję już tylko jako ciekawostkę – naukowcy nie wykluczają, że w odległej przeszłości na Wenus mogło istnieć jakieś życie. Jak na razie jest to tylko luźna teoria. Bez wysłania kolejnej sondy możemy snuć tylko domysły.
