สภาพอากาศบนดาวศุกร์เป็นเหมือนบางสิ่งบางอย่างออกมาจาก Dante นรก. อุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ย - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - ร้อนพอที่จะละลายตะกั่วและความดันบรรยากาศเท่ากับ 92 เท่าของโลกที่ระดับน้ำทะเล (9.2 MPa) ด้วยเหตุนี้ภารกิจหุ่นยนต์เพียงไม่กี่ชิ้นจึงถูกส่งไปยังพื้นผิวของดาวศุกร์และภารกิจที่ไม่นาน - จากประมาณ 20 นาทีไปจนถึงสองชั่วโมง
ดังนั้นทำไม NASA ถึงมองไปที่ภารกิจในอนาคตจึงมองหาการสร้างภารกิจหุ่นยนต์และส่วนประกอบที่สามารถอยู่รอดได้ในบรรยากาศของดาวศุกร์เป็นระยะเวลานาน เหล่านี้รวมถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ที่นักวิจัยจาก NASA Glenn Research Center (GRC) เพิ่งเปิดตัว อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้จะช่วยให้ผู้ลงจอดสำรวจพื้นผิวดาวศุกร์เป็นเวลาหลายสัปดาห์หลายเดือนหรือหลายปี
ในอดีตผู้ขับขี่ได้รับการพัฒนาโดยโซเวียตและนาซ่าเพื่อสำรวจดาวศุกร์ - ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Venera และ นาวิน โปรแกรมตามลำดับ - อาศัยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาตรฐานซึ่งอยู่บนพื้นฐานของเซมิคอนดักเตอร์ซิลิกอน สิ่งเหล่านี้ไม่สามารถใช้งานได้ในอุณหภูมิและสภาวะความดันที่มีอยู่บนพื้นผิวของดาวศุกร์ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบป้องกันและระบบทำความเย็น
โดยธรรมชาติมันเป็นเพียงเรื่องของเวลาก่อนที่การป้องกันเหล่านี้จะล้มเหลวและโพรบหยุดส่งสัญญาณ การบันทึกสำเร็จโดยโซเวียตด้วย เวเนรา 13 โพรบซึ่งส่งไปเป็นเวลา 127 นาทีระหว่างการสืบเชื้อสายและการขึ้นฝั่ง เมื่อมองไปข้างหน้าองค์การนาซ่าและหน่วยงานอวกาศอื่น ๆ ต้องการพัฒนาโพรบที่สามารถรวบรวมข้อมูลได้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ในชั้นบรรยากาศพื้นผิวและประวัติทางธรณีวิทยาของดาวศุกร์ก่อนที่จะหมดเวลา
ในการทำเช่นนี้ทีมจาก GRC ของ NASA ได้ทำงานเพื่อพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องพึ่งพาเซมิคอนดักเตอร์ซิลคอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งจะสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิสูงกว่าหรือของวีนัส เมื่อเร็ว ๆ นี้ทีมได้ทำการสาธิตโดยใช้ไมโคร SiC ที่มีความซับซ้อนระดับปานกลางเป็นครั้งแรกของโลกซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์หลายสิบตัวหรือมากกว่าในรูปแบบของวงจรตรรกะดิจิตอลหลักและแอมพลิฟายเออร์แอนะล็อก
วงจรเหล่านี้ซึ่งจะถูกนำมาใช้ตลอดระบบอิเล็กทรอนิกส์ของภารกิจในอนาคตสามารถใช้งานได้นานถึง 4000 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 500 ° C (932 ° F) - แสดงให้เห็นอย่างมีประสิทธิภาพว่าพวกเขาสามารถอยู่รอดได้ในสภาพเหมือนวีนัสเป็นเวลานาน งวด การทดสอบเหล่านี้เกิดขึ้นใน Glenn Extreme En Environment Rig (GEER) ซึ่งจำลองสภาพพื้นผิวของดาวศุกร์รวมถึงทั้งอุณหภูมิที่สูงและแรงดันสูง
ย้อนกลับไปในเดือนเมษายน 2559 ทีม GRC ทดสอบ oscillator แหวน 12 ทรานซิสเตอร์ SiC โดยใช้ GEER เป็นเวลา 521 ชั่วโมง (21.7 วัน) ในระหว่างการทดสอบพวกเขายกพวกเขาขึ้นอยู่กับวงจรถึงอุณหภูมิสูงถึง 460 ° C (860 ° F) แรงกดดันบรรยากาศ 9.3 9.3 MPa และระดับวิกฤตยิ่งยวดของCO² (และก๊าซติดตามอื่น ๆ ) ตลอดทั้งกระบวนการออสซิลเลเตอร์ SiC มีเสถียรภาพที่ดีและทำงานได้อย่างต่อเนื่อง
การทดสอบนี้สิ้นสุดลงหลังจากผ่านไป 21 วันเนื่องจากเหตุผลด้านการจัดตารางเวลาและอาจใช้เวลานานกว่านี้มาก อย่างไรก็ตามระยะเวลาดังกล่าวถือเป็นสถิติโลกที่สำคัญและเป็นคำสั่งที่มีขนาดยาวกว่าการสาธิตหรือภารกิจอื่น ๆ ที่ดำเนินการ การทดสอบที่คล้ายกันแสดงให้เห็นว่าวงจรออสซิลเลเตอร์แบบวงแหวนสามารถอยู่รอดได้นานหลายพันชั่วโมงที่อุณหภูมิ 500 ° C (932 ° F) ในสภาพแวดล้อมของโลก
อิเล็กทรอนิคส์ดังกล่าวถือเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญสำหรับองค์การนาซ่าและการสำรวจอวกาศและจะช่วยให้ภารกิจที่ไม่สามารถทำได้มาก่อน Science Mission Direction (SMD) ของ NASA วางแผนที่จะรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของ SiC ไว้ในระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในระยะยาว (LLISSE) ต้นแบบกำลังได้รับการพัฒนาสำหรับแนวคิดต้นทุนต่ำนี้ซึ่งจะให้มาตรการพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ แต่มีคุณค่าสูงจากพื้นผิวของดาวศุกร์เป็นเวลาหลายเดือนหรือนานกว่านั้น
แผนการอื่น ๆ ในการสร้าง Venus explorer ที่เอาตัวรอดได้ ได้แก่ Automaton Rover for Extreme En Environment (AREE) แนวคิด "steampunk rover" ที่อาศัยส่วนประกอบแบบอะนาล็อกมากกว่าระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ในขณะที่แนวคิดนี้พยายามที่จะทำสิ่งต่างๆด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยสิ้นเชิงเพื่อให้แน่ใจว่าภารกิจของวีนัสสามารถทำงานได้อย่างไม่มีกำหนดเวลาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ SiC ใหม่จะอนุญาตให้โรเวอร์ที่ซับซ้อนมากขึ้นสามารถทำงานต่อได้ในสภาวะที่รุนแรง
นอกเหนือจากวีนัสเทคโนโลยีใหม่นี้ยังสามารถนำไปสู่คลาสใหม่ของโพรบที่สามารถสำรวจภายในยักษ์ก๊าซ ได้แก่ ไอจูปิเตอร์, ดาวเสาร์, ยูเรนัสและเนปจูนซึ่งสภาพอุณหภูมิและความดันได้ถูกห้ามไว้ในอดีต แต่การสำรวจที่อาศัยเปลือกแข็งและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ SiC สามารถเจาะลึกเข้าไปในภายในของดาวเคราะห์เหล่านี้ได้ดีมากและเผยสิ่งใหม่ที่น่าตกใจเกี่ยวกับชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็ก
พื้นผิวของดาวพุธยังสามารถเข้าถึงได้โดยรถโรเวอร์และผู้ขับขี่ด้วยเทคโนโลยีใหม่นี้ - แม้แต่ด้านกลางวันซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 700 K (427 ° C; 800 ° F) ที่นี่บนโลกนี้มีสภาพแวดล้อมสุดขั้วมากมายที่สามารถสำรวจได้ด้วยความช่วยเหลือของวงจร SiC ตัวอย่างเช่นโดรนที่ติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ SiC สามารถตรวจสอบการขุดเจาะน้ำมันใต้ทะเลลึกหรือสำรวจลึกเข้าไปในการตกแต่งภายในของโลก
นอกจากนี้ยังมีการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์การบินและโปรเซสเซอร์อุตสาหกรรมที่ความร้อนหรือความดันสูงมากทำให้การตรวจสอบทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นไปไม่ได้ ตอนนี้ระบบดังกล่าวสามารถทำให้ "ฉลาด" ซึ่งพวกเขามีความสามารถในการตรวจสอบตัวเองแทนที่จะพึ่งพาผู้ประกอบการหรือการกำกับดูแลของมนุษย์
ด้วยวงจรที่รุนแรงและวัสดุที่รุนแรง (สักวัน) คุณสามารถสำรวจสภาพแวดล้อมใด ๆ ได้ บางทีแม้แต่การตกแต่งภายในของดาว!
