NASA trình diễn thiết bị điện tử cho các sứ mệnh dài hơn trên bề mặt sao Kim

Một nhóm các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA ở Cleveland gần đây đã hoàn thành một cuộc trình diễn công nghệ có thể thực hiện các sứ mệnh khoa học mới lên bề mặt Sao Kim. Nhóm nghiên cứu đã trình diễn hoạt động kéo dài đầu tiên của thiết bị điện tử trong điều kiện khắc nghiệt trên Sao Kim.

Phil Neudeck, kỹ sư điện tử trưởng của công việc này cho biết: “Với sự phát triển công nghệ hơn nữa, các thiết bị điện tử như vậy có thể cải thiện đáng kể các thiết kế và khái niệm sứ mệnh của tàu đổ bộ sao Kim, cho phép thực hiện các sứ mệnh dài hạn đầu tiên tới bề mặt sao Kim”.

Tàu đổ bộ sao Kim hiện tại chỉ có thể hoạt động trên bề mặt hành tinh trong vài giờ do điều kiện khí quyển khắc nghiệt. Nhiệt độ bề mặt trên sao Kim là gần 860 độ F, nóng hơn hầu hết các lò nướng và hành tinh này có bầu khí quyển carbon dioxide áp suất cao. Bởi vì các thiết bị điện tử thương mại không hoạt động trong môi trường này nên các thiết bị điện tử trên tàu đổ bộ Sao Kim trước đây đã được bảo vệ bằng các bình chịu nhiệt và áp suất. Những con tàu này chỉ tồn tại trong vài giờ và chúng làm tăng thêm khối lượng cũng như chi phí đáng kể cho một nhiệm vụ.

Để vượt qua những thách thức này, nhóm Glenn đã phát triển và triển khai cực kỳ bền bỉ cacbua silic mạch tích hợp bán dẫn. Sau đó, họ thử nghiệm điện hai trong số các mạch tích hợp này trong Glenn Extreme Environments Rig (GEER), thiết bị có thể mô phỏng chính xác các điều kiện dự kiến trên bề mặt Sao Kim. Các mạch này chịu được nhiệt độ bề mặt sao Kim và các điều kiện khí quyển trong 521 giờ – hoạt động lâu hơn 100 lần so với các thiết bị điện tử sứ mệnh sao Kim đã được chứng minh trước đây.

Neudeck cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh hoạt động điện lâu hơn rất nhiều với các con chip tiếp xúc trực tiếp—không làm mát và không đóng gói chip bảo vệ—để tái tạo vật lý và hóa học với độ chính xác cao của bầu khí quyển bề mặt Sao Kim”. “Và cả hai mạch tích hợp vẫn hoạt động sau khi kết thúc bài kiểm tra.”

Đầu năm nay, nhóm nghiên cứu đã trình diễn các mạch tích hợp cacbua silic gần như giống hệt nhau trong hơn 1.000 giờ ở nhiệt độ 900 độ F trong thử nghiệm lò khí quyển Trái đất. Các mạch tích hợp ban đầu được thiết kế để hoạt động ở những vùng nóng của động cơ máy bay tiết kiệm nhiên liệu.

“Công việc này không chỉ mang lại tiềm năng cho khoa học mới về bề mặt sao Kim mở rộng và thám hiểm hành tinh khác mà còn có tác động đáng kể đến một loạt ứng dụng liên quan đến Trái đất, chẳng hạn như trong động cơ máy bay để kích hoạt các khả năng mới, cải thiện hoạt động và giảm thiểu lượng khí thải,” Gary Hunter, nhà nghiên cứu chính về bề mặt sao Kim cho biết thiết bị điện tử phát triển.

Kết quả của cuộc thử nghiệm được trình bày chi tiết trong một bài báo trên tạp chí được bình duyệt có tiêu đề “Hoạt động mạch tích hợp cacbua silic kéo dài ở Sao Kim bề mặt điều kiện khí quyển,” được xuất bản trong Tiến bộ AIP.