НАСА начинает разработку сверхвысокотемпературной электроники, способной функционировать на поверхности Венеры - «Наука и технологии»

Если дело касается проведения исследований поверхности Венеры, то существуют две больших проблемы, с которыми приходится сталкиваться разработчикам космической техники. Первой проблемой является высокое давление, а второй - высокая температура. При давлении 90 атмосфер и при температуре чуть меньше 500 градусов Цельсия у любых видов оборудования и механизмов существует очень мало шансов сохранить работоспособность в течение длительного времени. Рекорд по времени функционирования на поверхности Венеры принадлежит советской станции Венера-14, которой удалось проработать в таких условиях всего около двух часов.

В принципе, используя системы активного охлаждения, можно обеспечить приемлемые для электроники условия внутри венерианского посадочного модуля. Но аппарат, который будет действовать, перемещаясь по поверхности планеты, нуждается в массе датчиков, приводов, микроконтроллеров, способных работать в условиях поверхности Венеры. Для этого нужен совершенно новый тип сверхвысокотемпературной электроники и недавно американское космическое агентство НАСА выделило грант ученым Арканзасского университета, которые в рамках этой программы должны разработать надежную высокотемпературную электронику для небольшого аппарата-венерохода.

Благодаря исследованиям, спонсируемым американским Национальным научным фондом, у компании Ozark Integrated Circuits, которая является одной из дочерних компаний Арканзасского университета, уже имеются чипы, которые сохраняют работоспособность при температурах до 350 градусов Цельсия. Эти чипы изготавливаются на основаниях из карбида кремния, с некоторым "секретным" дополнением в виде элементов чипов и соединительных проводников из материала, более стойкого к теплу, нежели медь или алюминий. Кроме собственно аппаратных средств в виде таких чипов, компания Ozark разработал технологию компенсации температурных дрейфов электронных элементов и эталонные модели, которые обеспечивают работоспособность чипов при высокой температуре.

Естественно, специалисты НАСА всеми силами стремятся уменьшить количество электроники, которое будет необходимо охлаждать при помощи систем активного охлаждения из-за того, что для этого требуется весьма значительное количество энергии. К сожалению, условия облачности на Венере не позволят эффективно работать солнечным батареям, но в качестве альтернативного варианта и одновременно системы охлаждения сейчас разрабатывается специализированный тепловой двигатель Стерлинга.

Такие двигатели преобразовывают в энергию и механическую работу разницу температур между его активными зонами, и в качестве горячей зоны венерианского варианта двигателя Стерлинга может выступать элемент на основе плутония-238, который разогревается до температуры в 1200 градусов Цельсия за счет процесса радиоактивного распада. Двигатель Стерлинга, работающий за счет разницы температур плутония и относительно прохладной атмосферы Венеры, может выдать несколько сотен Ватт энергии, которых будет достаточно для охлаждения электроники до температуры порядка 300 градусов Цельсия.

В принципе, высокотемпературные чипы компании Ozark удовлетворяют большинству требований НАСА, и если все пойдет согласно планам, то компания начнет разработку специализированного чипсета для будущего венерохода. Параллельно с этим, разработанные технологии будут предоставлены некоторым другим компаниям, которые займутся разработкой датчиков различных величин, приводов, контроллеров и прочих электронных узлов.

И в заключение следует отметить, что проект венерохода Venus Landsailing Rover, аппарата, который может передвигаться за счет ветров, дующих у поверхности Венеры, разрабатывается небольшими темпами в течение уже нескольких лет. До последнего времени в рамках этого не происходило никаких серьезных продвижений, однако недавние события указывают на то, что венероход Venus Landsailing Rover имеет немалые шансы оказаться на Венере в далеком или не очень далеком будущем.