Thời tiết trên sao Kim giống như một cái gì đó ngoài Dante, Địa ngục. Nhiệt độ bề mặt trung bình - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - đủ nóng để làm nóng chảy chì và áp suất khí quyển gấp 92 lần so với Trái đất ở mực nước biển (9,2 MPa). Vì lý do này, rất ít nhiệm vụ robot đã từng xuất hiện trên bề mặt Sao Kim và những nhiệm vụ không tồn tại lâu - từ khoảng 20 phút đến chỉ hơn hai giờ.
Do đó, tại sao NASA, để mắt đến các nhiệm vụ trong tương lai, đang tìm cách tạo ra các nhiệm vụ và linh kiện robot có thể tồn tại bên trong bầu khí quyển Sao Kim trong thời gian dài. Chúng bao gồm các thiết bị điện tử thế hệ tiếp theo mà các nhà nghiên cứu từ Trung tâm nghiên cứu Glenn của NASA (GRC) mới công bố gần đây. Những thiết bị điện tử này sẽ cho phép một tàu đổ bộ khám phá bề mặt sao Kim trong nhiều tuần, vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm.
Trong quá khứ, tàu đổ bộ do Liên Xô và NASA phát triển để khám phá Sao Kim - như một phần của Đại đức và Mariner các chương trình, tương ứng - dựa trên các thiết bị điện tử tiêu chuẩn, dựa trên chất bán dẫn silicon. Chúng đơn giản là không có khả năng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tồn tại trên bề mặt Sao Kim, và do đó yêu cầu chúng phải có vỏ bảo vệ và hệ thống làm mát.
Đương nhiên, đó chỉ là vấn đề thời gian trước khi các biện pháp bảo vệ này thất bại và các tàu thăm dò ngừng truyền. Kỷ lục đã đạt được bởi Liên Xô với Venera 13 đầu dò, truyền trong 127 phút giữa hạ cánh và hạ cánh của nó. Nhìn về phía trước, NASA và các cơ quan không gian khác muốn phát triển các tàu thăm dò có thể thu thập nhiều thông tin nhất có thể về bầu không khí, bề mặt và lịch sử địa chất của Sao Kim trước khi hết thời gian.
Để làm điều này, một nhóm từ NASA GRC của NASA đã làm việc để phát triển các thiết bị điện tử dựa trên chất bán dẫn silic cacbua (SiC), có khả năng hoạt động ở hoặc trên nhiệt độ Venus Venus. Gần đây, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một cuộc trình diễn sử dụng các vi mạch dựa trên SiC phức tạp vừa phải đầu tiên trên thế giới, bao gồm hàng chục bóng bán dẫn trở lên dưới dạng mạch logic kỹ thuật số lõi và bộ khuếch đại hoạt động tương tự.
Các mạch này, được sử dụng trên khắp các hệ thống điện tử của một nhiệm vụ trong tương lai, có thể hoạt động tới 4000 giờ ở nhiệt độ 500 ° C (932 ° F) - chứng minh hiệu quả rằng chúng có thể tồn tại trong điều kiện giống như sao Kim trong thời gian dài Chu kỳ. Các thử nghiệm này đã diễn ra trong Glenn Extreme Envirments Rig (GEER), mô phỏng các điều kiện bề mặt của Venus, bao gồm cả nhiệt độ cực cao và áp suất cao.
Trở lại vào tháng 4 năm 2016, nhóm GRC đã thử nghiệm bộ dao động vòng 12 bóng bán dẫn SiC sử dụng GEER trong khoảng thời gian 521 giờ (21,7 ngày). Trong quá trình thử nghiệm, họ đã nâng họ chịu các mạch ở nhiệt độ lên tới 460 ° C (860 ° F), áp suất khí quyển 9,3 MPa và mức CO² siêu tới hạn (và các loại khí vi lượng khác). Trong toàn bộ quá trình, bộ dao động SiC cho thấy sự ổn định tốt và tiếp tục hoạt động.
Thử nghiệm này đã kết thúc sau 21 ngày vì lý do lịch trình, và có thể đã kéo dài hơn nhiều. Tuy nhiên, thời lượng đã tạo thành một kỷ lục thế giới quan trọng, là những mệnh lệnh có độ lớn dài hơn bất kỳ cuộc biểu tình hay nhiệm vụ nào khác đã được thực hiện. Các thử nghiệm tương tự đã chỉ ra rằng các mạch dao động vòng có thể tồn tại hàng ngàn giờ ở nhiệt độ 500 ° C (932 ° F) trong điều kiện môi trường không khí trên Trái đất.
Các thiết bị điện tử như vậy tạo thành một sự thay đổi lớn cho NASA và thám hiểm không gian, và sẽ cho phép các nhiệm vụ mà trước đây không thể thực hiện được. NASA Mission Science Mission Direction (SMD) có kế hoạch kết hợp các thiết bị điện tử SiC trên Nhà thám hiểm hệ thống năng lượng mặt trời tại chỗ lâu dài (LLISSE) của họ. Một nguyên mẫu hiện đang được phát triển cho khái niệm chi phí thấp này, nó sẽ cung cấp các biện pháp khoa học cơ bản nhưng có giá trị cao từ bề mặt sao Kim trong nhiều tháng hoặc lâu hơn.
Các kế hoạch khác để xây dựng một nhà thám hiểm sao Kim còn sống sót bao gồm Automaton Rover cho môi trường cực đoan (AREE), một khái niệm rover của steam steam riff, dựa trên các thành phần tương tự thay vì các hệ thống điện tử phức tạp. Trong khi các khái niệm này tìm cách loại bỏ hoàn toàn với thiết bị điện tử để đảm bảo nhiệm vụ của Sao Kim có thể hoạt động vô thời hạn, thì thiết bị điện tử SiC mới sẽ cho phép các máy động lực phức tạp hơn tiếp tục hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.
Ngoài Sao Kim, công nghệ mới này cũng có thể dẫn đến các lớp tàu thăm dò mới có khả năng khám phá bên trong những người khổng lồ khí - tức là Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương - nơi mà điều kiện nhiệt độ và áp suất đã bị cấm trong quá khứ. Nhưng một đầu dò dựa vào lớp vỏ cứng và mạch điện tử SiC rất có thể xâm nhập sâu vào bên trong các hành tinh này và tiết lộ những điều mới đáng kinh ngạc về bầu khí quyển và từ trường của chúng.
Bề mặt của Sao Thủy cũng có thể tiếp cận được với các máy động lực và tàu đổ bộ sử dụng công nghệ mới này - ngay cả ở phía ngày, nơi nhiệt độ lên tới 700 K (427 ° C; 800 ° F). Ở đây trên Trái đất, có rất nhiều môi trường khắc nghiệt hiện có thể được khám phá với sự trợ giúp của các mạch SiC. Ví dụ, máy bay không người lái được trang bị thiết bị điện tử SiC có thể giám sát hoạt động khoan dầu dưới biển sâu hoặc khám phá sâu vào bên trong Trái đất.
Ngoài ra còn có các ứng dụng thương mại liên quan đến động cơ hàng không và bộ xử lý công nghiệp, nơi nhiệt độ cực cao hoặc áp suất truyền thống khiến việc giám sát điện tử là không thể. Giờ đây, các hệ thống như vậy có thể được tạo ra thông minh, trong đó chúng có khả năng tự giám sát thay vì dựa vào các nhà khai thác hoặc giám sát của con người.
Với các mạch cực đoan và (một ngày nào đó) các vật liệu cực đoan, bất kỳ môi trường nào cũng có thể được khám phá. Thậm chí có thể là nội thất của một ngôi sao!
