NASA demonstriert Elektronik für längere Venus-Oberflächenmissionen

Ein Team von Wissenschaftlern am Glenn Research Center der NASA in Cleveland hat kürzlich eine Technologiedemonstration abgeschlossen, die neue wissenschaftliche Missionen zur Oberfläche der Venus ermöglichen könnte. Das Team demonstrierte den ersten längeren Betrieb der Elektronik unter den rauen Bedingungen auf der Venus.

„Mit der Weiterentwicklung der Technologie könnte eine solche Elektronik die Designs und Missionskonzepte der Venus-Landeeinheit drastisch verbessern und die ersten Langzeitmissionen zur Oberfläche der Venus ermöglichen“, sagte Phil Neudeck, leitender Elektronikingenieur für diese Arbeit.

Aktuelle Venuslander können aufgrund der extremen atmosphärischen Bedingungen nur wenige Stunden auf der Planetenoberfläche operieren. Die Oberflächentemperatur auf der Venus beträgt fast 860 Grad Fahrenheit, was heißer ist als in den meisten Öfen, und auf dem Planeten herrscht eine Kohlendioxidatmosphäre mit hohem Druck. Da kommerzielle Elektronik in dieser Umgebung nicht funktioniert, wurde die Elektronik früherer Venus-Lander durch wärme- und druckbeständige Behälter geschützt. Diese Schiffe halten nur wenige Stunden und erhöhen die Masse und die Kosten einer Mission erheblich.

Um diese Herausforderungen zu meistern, hat das Glenn-Team extrem langlebige Produkte entwickelt und umgesetzt Siliziumkarbid integrierte Halbleiterschaltungen. Anschließend testeten sie zwei dieser integrierten Schaltkreise elektrisch im Glenn Extreme Environments Rig (GEER), das die auf der Venusoberfläche erwarteten Bedingungen präzise simulieren kann. Die Schaltkreise hielten der Oberflächentemperatur und den atmosphärischen Bedingungen der Venus 521 Stunden lang stand – und waren damit mehr als 100-mal länger in Betrieb als die zuvor bei der Venus-Mission gezeigte Elektronik.

„Wir haben einen wesentlich längeren elektrischen Betrieb nachgewiesen, wenn die Chips direkt – ohne Kühlung und ohne schützende Chipverpackung – einer physikalischen und chemischen Reproduktion der Oberflächenatmosphäre der Venus mit hoher Wiedergabetreue ausgesetzt waren“, sagte Neudeck. „Und beide integrierten Schaltkreise funktionierten auch nach Testende noch.“

Anfang des Jahres demonstrierte das Team nahezu identische integrierte Schaltkreise aus Siliziumkarbid mehr als 1.000 Stunden lang bei 900 Grad Fahrenheit in Erdatmosphären-Ofentests. Der integrierte Schaltkreise Ursprünglich waren sie für den Betrieb in heißen Regionen mit treibstoffeffizienten Flugzeugtriebwerken konzipiert.

„Diese Arbeit eröffnet nicht nur das Potenzial für neue wissenschaftliche Erkenntnisse in der erweiterten Venusoberfläche und anderen Planetenerkundungen, sondern hat möglicherweise auch erhebliche Auswirkungen auf eine Reihe erdrelevanter Anwendungen, beispielsweise bei Flugzeugtriebwerken, um neue Fähigkeiten zu ermöglichen, den Betrieb zu verbessern und die Zahl der Planeten zu reduzieren.“ Emissionen“, sagte Gary Hunter, Hauptforscher für die Venusoberfläche Elektronik Entwicklung.

Die Ergebnisse des Tests werden in einem von Experten begutachteten Zeitschriftenartikel mit dem Titel „Verlängerter Betrieb von integrierten Siliziumkarbid-Schaltkreisen auf der Venus“ detailliert beschrieben Oberfläche atmosphärische Bedingungen”, das veröffentlicht wurde in AIP-Fortschritte.