NASA สาธิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับภารกิจพื้นผิวดาวศุกร์ที่ยาวนานขึ้น

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากศูนย์วิจัย Glenn ของ NASA ในคลีฟแลนด์เพิ่งเสร็จสิ้นการสาธิตเทคโนโลยีที่อาจทำให้ภารกิจทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ ขึ้นสู่พื้นผิวดาวศุกร์ได้ ทีมงานได้สาธิตการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นเวลานานครั้งแรกในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยบนดาวศุกร์

“ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเพิ่มเติม อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวสามารถปรับปรุงการออกแบบการลงจอดบนดาวศุกร์และแนวคิดภารกิจได้อย่างมาก ทำให้สามารถปฏิบัติภารกิจระยะยาวครั้งแรกบนพื้นผิวดาวศุกร์ได้” Phil Neudeck หัวหน้าวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์สำหรับงานนี้กล่าว

ปัจจุบันยานลงจอดบนดาวศุกร์สามารถทำงานได้บนพื้นผิวโลกได้เพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น เนื่องจากสภาพอากาศที่รุนแรง อุณหภูมิพื้นผิวบนดาวศุกร์อยู่ที่เกือบ 860 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งร้อนกว่าเตาอบส่วนใหญ่ และดาวเคราะห์ดวงนี้มีบรรยากาศแรงดันสูงคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เชิงพาณิชย์ไม่ทำงานในสภาพแวดล้อมนี้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนยานลงจอดดาวศุกร์ที่ผ่านมาจึงได้รับการปกป้องด้วยภาชนะทนความร้อนและแรงดัน เรือเหล่านี้ใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง และเพิ่มมวลและค่าใช้จ่ายจำนวนมากให้กับภารกิจ

เพื่อเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ ทีมงาน Glenn ได้พัฒนาและดำเนินการให้มีความทนทานอย่างยิ่ง ซิลิคอนคาร์ไบด์ วงจรรวมสารกึ่งตัวนำ จากนั้นพวกเขาได้ทดสอบวงจรรวมทั้งสองวงจรทางไฟฟ้าใน Glenn Extreme Environments Rig (GEER) ซึ่งสามารถจำลองสภาวะที่คาดหวังบนพื้นผิวดาวศุกร์ได้อย่างแม่นยำ วงจรดังกล่าวทนทานต่ออุณหภูมิพื้นผิวและสภาพบรรยากาศของดาวศุกร์เป็นเวลา 521 ชั่วโมง ซึ่งทำงานได้นานกว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับภารกิจของดาวศุกร์ที่สาธิตก่อนหน้านี้ถึง 100 เท่า

“เราแสดงให้เห็นถึงการทำงานทางไฟฟ้าที่ยาวนานกว่ามากโดยที่ชิปถูกสัมผัสโดยตรง ไม่มีการระบายความร้อนและไม่มีบรรจุภัณฑ์ชิปป้องกัน เพื่อสร้างบรรยากาศพื้นผิวของดาวศุกร์ทั้งทางกายภาพและเคมีที่มีความเที่ยงตรงสูง” Neudeck กล่าว “และวงจรรวมทั้งสองยังคงใช้งานได้หลังจากสิ้นสุดการทดสอบ”

เมื่อต้นปีที่ผ่านมา ทีมงานได้สาธิตวงจรรวมซิลิคอนคาร์ไบด์ที่เกือบจะเหมือนกันเป็นเวลานานกว่า 1,000 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 900 องศาฟาเรนไฮต์ในการทดสอบเตาอบในชั้นบรรยากาศโลก ที่ วงจรรวม เดิมทีได้รับการออกแบบมาให้ทำงานในพื้นที่ร้อนของเครื่องยนต์อากาศยานที่ประหยัดเชื้อเพลิง

“งานนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้มีศักยภาพสำหรับวิทยาศาสตร์ใหม่ในพื้นผิวดาวศุกร์ที่ขยายออกไปและการสำรวจดาวเคราะห์อื่นๆ เท่านั้น แต่ยังมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับโลกหลายอย่าง เช่น ในเครื่องยนต์ของเครื่องบินเพื่อเพิ่มขีดความสามารถใหม่ ปรับปรุงการปฏิบัติงาน และลด การปล่อยก๊าซเรือนกระจก” แกรี่ ฮันเตอร์ ผู้วิจัยหลักเกี่ยวกับพื้นผิวดาวศุกร์กล่าว อิเล็กทรอนิกส์ การพัฒนา.

ผลลัพธ์ของการทดสอบมีรายละเอียดอยู่ในบทความในวารสารที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิในหัวข้อ “การทำงานของวงจรรวมซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ยืดเยื้อในดาวศุกร์ พื้นผิว สภาพบรรยากาศ” ซึ่งตีพิมพ์ใน เอไอพี แอดวานซ์.