El clima en Venus es como algo salido de Dante Infierno. La temperatura media de la superficie (737 K (462 ° C; 864 ° F)) es lo suficientemente alta como para derretir el plomo y la presión atmosférica es 92 veces mayor que la de la Tierra al nivel del mar (9,2 MPa). Por esta razón, muy pocas misiones robóticas han llegado a la superficie de Venus, y aquellas que no han durado mucho, que van desde unos 20 minutos hasta poco más de dos horas.
De ahí que la NASA, con miras a futuras misiones, esté buscando crear misiones robóticas y componentes que puedan sobrevivir dentro de la atmósfera de Venus durante períodos prolongados de tiempo. Estos incluyen la electrónica de próxima generación que los investigadores del Centro de Investigación Glenn de la NASA (GRC) revelaron recientemente. Esta electrónica permitiría a un módulo de aterrizaje explorar la superficie de Venus durante semanas, meses o incluso años.
En el pasado, los módulos de aterrizaje desarrollados por los soviéticos y la NASA para explorar Venus, como parte de la Venera y Marinero Los programas, respectivamente, dependían de la electrónica estándar, que se basaban en semiconductores de silicio. Estos simplemente no son capaces de operar en las condiciones de temperatura y presión que existen en la superficie de Venus, y por lo tanto requieren que tengan cubiertas protectoras y sistemas de enfriamiento.
Naturalmente, era solo cuestión de tiempo antes de que estas protecciones fallaran y las sondas dejaran de transmitir. El récord fue alcanzado por los soviéticos con su Venera 13 sonda, que transmitió durante 127 minutos entre su descenso y aterrizaje. Mirando hacia el futuro, la NASA y otras agencias espaciales quieren desarrollar sondas que puedan recopilar tanta información como puedan sobre la atmósfera, la superficie y la historia geológica de Venus antes de que se agote el tiempo.
Para hacer esto, un equipo del GRC de la NASA ha estado trabajando para desarrollar dispositivos electrónicos que dependen de los semiconductores de carburo de silicio (SiC), que podrían funcionar a temperaturas de Venus o superiores. Recientemente, el equipo realizó una demostración utilizando los primeros microcircuitos basados en SiC moderadamente complejos del mundo, que consistían en decenas o más transistores en forma de circuitos lógicos digitales centrales y amplificadores de operación analógicos.
Estos circuitos, que se utilizarían a través de los sistemas electrónicos de una futura misión, podían operar hasta 4000 horas a temperaturas de 500 ° C (932 ° F), demostrando efectivamente que podían sobrevivir en condiciones similares a Venus durante períodos prolongados. períodos. Estas pruebas se llevaron a cabo en el Glenn Extreme Environments Rig (GEER), que simulaba las condiciones de la superficie de Venus, incluidas la temperatura extrema y la alta presión.
En abril de 2016, el equipo de GRC probó un oscilador de anillo de transistor SiC 12 utilizando el GEER durante un período de 521 horas (21,7 días). Durante la prueba, plantearon que sometieron los circuitos a temperaturas de hasta 460 ° C (860 ° F), presiones atmosféricas de 9.3 MPa y niveles supercríticos de CO² (y otros gases traza). Durante todo el proceso, el oscilador SiC mostró buena estabilidad y siguió funcionando.
Esta prueba finalizó después de 21 días debido a razones de programación y podría haber durado mucho más. Sin embargo, la duración constituyó un récord mundial significativo, siendo órdenes de magnitud más largos que cualquier otra demostración o misión que se haya llevado a cabo. Pruebas similares han demostrado que los circuitos de oscilador en anillo pueden sobrevivir durante miles de horas a temperaturas de 500 ° C (932 ° F) en condiciones ambientales de la Tierra y el aire.
Dicha electrónica constituye un cambio importante para la NASA y la exploración espacial, y permitiría misiones que antes eran imposibles. La Dirección de Misión Científica (SMD) de la NASA planea incorporar electrónica SiC en su Explorador del Sistema Solar In-situ de Larga Vida (LLISSE). Actualmente se está desarrollando un prototipo para este concepto de bajo costo, que proporcionaría medidas científicas básicas pero muy valiosas desde la superficie de Venus durante meses o más.
Otros planes para construir un explorador de Venus que sobreviva incluyen el Automaton Rover para entornos extremos (AREE), un concepto de "rover steampunk" que se basa en componentes analógicos en lugar de sistemas electrónicos complejos. Mientras que estos conceptos buscan eliminar por completo la electrónica para garantizar que una misión Venus pueda operar indefinidamente, la nueva electrónica SiC permitiría que los rovers más complejos continúen operando en condiciones extremas.
Más allá de Venus, esta nueva tecnología también podría conducir a nuevas clases de sondas capaces de explorar dentro de los gigantes gaseosos, es decir, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, donde las condiciones de temperatura y presión han sido prohibitivas en el pasado. Pero una sonda que se basa en una carcasa endurecida y circuitos electrónicos de SiC podría penetrar muy profundamente en el interior de estos planetas y revelar cosas nuevas y sorprendentes sobre sus atmósferas y campos magnéticos.
La superficie de Mercurio también podría ser accesible para rovers y aterrizadores utilizando esta nueva tecnología, incluso durante el día, donde las temperaturas alcanzan un máximo de 700 K (427 ° C; 800 ° F). Aquí en la Tierra, hay muchos entornos extremos que ahora podrían explorarse con la ayuda de los circuitos de SiC. Por ejemplo, los drones equipados con electrónica SiC podrían monitorear la perforación de petróleo en aguas profundas o explorar el interior de la Tierra.
También hay aplicaciones comerciales que involucran motores aeronáuticos y procesadores industriales, donde el calor o la presión extremos tradicionalmente hacían imposible el monitoreo electrónico. Ahora dichos sistemas podrían hacerse "inteligentes", donde son capaces de monitorearse a sí mismos en lugar de depender de operadores o supervisión humana.
Con circuitos extremos y (algún día) materiales extremos, se podría explorar casi cualquier entorno. ¡Quizás hasta el interior de una estrella!
