O clima em Vênus é como algo fora do clima de Dante Inferno. A temperatura média da superfície - 737 K (462 ° C; 864 ° F) - é quente o suficiente para derreter o chumbo e a pressão atmosférica é 92 vezes a da Terra ao nível do mar (9,2 MPa). Por esse motivo, pouquíssimas missões robóticas já chegaram à superfície de Vênus e aquelas que não duraram muito - variando de cerca de 20 minutos a pouco mais de duas horas.
Por isso, a NASA, com vistas a futuras missões, procura criar missões e componentes robóticos que possam sobreviver na atmosfera de Vênus por períodos prolongados. Isso inclui os eletrônicos de última geração que pesquisadores do Centro de Pesquisa Glenn da NASA (GRC) revelaram recentemente. Esses componentes eletrônicos permitiriam a um sonda explorar a superfície de Vênus por semanas, meses ou até anos.
No passado, pousadores desenvolvidos pelos soviéticos e pela NASA para explorar Vênus - como parte do Venera e Marinheiro programas, respectivamente - contavam com eletrônicos padrão, baseados em semicondutores de silício. Eles simplesmente não são capazes de operar nas condições de temperatura e pressão existentes na superfície de Vênus e, portanto, exigem que eles tenham carcaças de proteção e sistemas de refrigeração.
Naturalmente, era apenas uma questão de tempo até que essas proteções falhassem e as sondas parassem de transmitir. O recorde foi alcançado pelos soviéticos com seus Venera 13 sonda, que foi transmitida por 127 minutos entre a descida e o pouso. Olhando para o futuro, a NASA e outras agências espaciais querem desenvolver sondas que possam coletar o máximo de informações possível sobre a atmosfera, a superfície e a história geológica de Vênus antes que elas se esgotem.
Para fazer isso, uma equipe do GRC da NASA tem trabalhado para desenvolver eletrônicos que dependem de semicondutores de carboneto de silcon (SiC), que seriam capazes de operar às temperaturas de Vênus ou acima delas. Recentemente, a equipe realizou uma demonstração usando os primeiros microcircuitos baseados em SiC moderadamente complexos do mundo, que consistiam em dezenas ou mais transistores na forma de circuitos lógicos digitais principais e amplificadores de operação analógicos.
Esses circuitos, que seriam usados em todos os sistemas eletrônicos de uma missão futura, puderam operar por até 4000 horas a temperaturas de 500 ° C (932 ° F) - demonstraram efetivamente que poderiam sobreviver em condições semelhantes a Vênus por longos períodos. períodos. Esses testes foram realizados no GEER (Glenn Extreme Environments Rig), que simulava as condições da superfície de Vênus, incluindo temperatura extrema e alta pressão.
Em abril de 2016, a equipe do GRC testou um oscilador de anel SiC de 12 transistores usando o GEER por um período de 521 horas (21,7 dias). Durante o teste, eles submeteram os circuitos a temperaturas de até 460 ° C (860 ° F), pressões atmosféricas de 9,3 MPa e níveis supercríticos de CO² (e outros gases traços). Durante todo o processo, o oscilador SiC mostrou boa estabilidade e continuou funcionando.
Esse teste foi encerrado após 21 dias devido a motivos de agendamento e poderia demorar muito mais. No entanto, a duração constituiu um recorde mundial significativo, sendo ordens de magnitude mais longas do que qualquer outra demonstração ou missão que tenha sido realizada. Testes semelhantes mostraram que os circuitos do oscilador de anel podem sobreviver por milhares de horas a temperaturas de 500 ° C (932 ° F) nas condições ambientais da Terra.
Tais eletrônicos constituem uma grande mudança para a NASA e a exploração espacial, e permitiriam missões que antes eram impossíveis. A Direção de Missões Científicas (SMD) da NASA planeja incorporar a eletrônica SiC em seu Long-Life In situ Solar System Explorer (LLISSE). Atualmente, está sendo desenvolvido um protótipo para esse conceito de baixo custo, que forneceria medidas científicas básicas, porém de grande valor, da superfície de Vênus por meses ou mais.
Outros planos para construir um explorador Venus sobrevivível incluem o Automaton Rover para ambientes extremos (AREE), um conceito de "steampunk rover" que depende de componentes analógicos em vez de sistemas eletrônicos complexos. Embora esses conceitos busquem eliminar completamente a eletrônica para garantir que uma missão Venus pudesse operar indefinidamente, a nova eletrônica SiC permitiria que veículos mais complexos continuassem operando em condições extremas.
Além de Vênus, essa nova tecnologia também pode levar a novas classes de sondas capazes de explorar gigantes gasosos - Júpiter, Saturno, Urano e Netuno - onde as condições de temperatura e pressão eram proibitivas no passado. Mas uma sonda que depende de uma concha endurecida e de circuitos eletrônicos de SiC poderia muito bem penetrar profundamente no interior desses planetas e revelar coisas surpreendentes sobre suas atmosferas e campos magnéticos.
A superfície do Mercúrio também pode ser acessível a veículos terrestres e terrestres usando essa nova tecnologia - mesmo o lado do dia, onde as temperaturas atingem uma alta de 700 K (427 ° C; 800 ° F). Aqui na Terra, existem muitos ambientes extremos que agora podem ser explorados com a ajuda de circuitos SiC. Por exemplo, drones equipados com eletrônica SiC podem monitorar a perfuração de petróleo em alto mar ou explorar profundamente o interior da Terra.
Existem também aplicações comerciais envolvendo motores aeronáuticos e processadores industriais, onde calor ou pressão extremos tradicionalmente impossibilitavam o monitoramento eletrônico. Agora, esses sistemas podem ser "inteligentes", onde são capazes de se monitorar em vez de depender de operadores ou de supervisão humana.
Com circuitos extremos e (algum dia) materiais extremos, praticamente qualquer ambiente pode ser explorado. Talvez até o interior de uma estrela!
