Vénus est souvent décrite comme étant l'enfer lui-même, en raison de sa pression écrasante, de son atmosphère acide et de ses températures extrêmement élevées. Traiter avec l'un de ces éléments est un défi important lorsqu'il s'agit d'explorer Vénus. Traiter avec les trois est extrêmement intimidant, comme l'Union soviétique l'a découvert avec ses atterrisseurs Venera.
En fait, faire face à la pluie sulfurique n'est pas trop difficile, mais la chaleur et la pression à la surface de Vénus sont des obstacles énormes à l'exploration de la planète. La NASA a travaillé sur le problème de Vénus, essayant de développer une électronique qui peut survivre assez longtemps pour faire de la science utile. Et on dirait qu'ils font d'énormes progrès.
Les scientifiques du NASA Glenn Research Center ont démontré des circuits électroniques qui devraient aider à ouvrir la surface de Vénus à l'exploration.
«Avec le développement technologique, une telle électronique pourrait considérablement améliorer la conception des atterrisseurs Venus et les concepts de mission, permettant les premières missions de longue durée à la surface de Vénus», a déclaré Phil Neudeck, ingénieur en chef de l'électronique pour ce travail.
Grâce à notre technologie actuelle, les atterrisseurs ne peuvent résister aux conditions de surface sur Vénus que pendant quelques heures. Vous ne pouvez pas faire beaucoup de science en quelques heures, surtout si on le compare au coût de la mission. Il est donc crucial d'augmenter la capacité de survie d'un atterrisseur Venus.
Avec une température de 460 degrés Celsius (860 degrés Fahrenheit), Vénus est presque deux fois plus chaude que la plupart des fours. En fait, il fait assez chaud pour faire fondre le plomb. Non seulement cela, mais la pression de surface sur Vénus est environ 90 fois supérieure à celle de la Terre, car l'atmosphère est si dense.
Pour protéger l'électronique des précédents atterrisseurs Venus, ils ont été contenus dans des récipients spéciaux conçus pour résister à la pression et à la température. Mais ces vaisseaux ajoutent beaucoup de masse à la mission et rendent l'envoi d'atterrisseurs à Vénus très coûteux. Le travail de la NASA sur l'électronique robuste est donc extrêmement important lorsqu'il s'agit d'explorer Vénus.
L'équipe du Glenn Research Center a développé des circuits intégrés semi-conducteurs en carbure de silicium (Si C IC) extrêmement robustes. Deux des circuits ont été testés à l'intérieur d'une chambre spéciale conçue pour reproduire avec précision les conditions sur Vénus. Cette chambre s'appelle le Glenn Extreme Environments Rig (GEER.)
GEER est une chambre spéciale qui peut recréer les conditions sur n'importe quel corps de notre système solaire. Il s'agit d'une chambre de 800 litres (28 pieds cubes) qui peut simuler des températures allant jusqu'à 500 ° C (932 ° F) et des pressions allant du quasi-vide à plus de 90 fois la pression de surface de la Terre. GEER peut également simuler des atmosphères exotiques grâce à ses capacités précises de mélange de gaz. Il peut mélanger des quantités très spécifiques de gaz jusqu'à une précision de parties par million. Pour ces tests, cela signifie que l'unité devait reproduire une recette précise de CO2, N2, SO2, HF, HCl, CO, OCS, H2S et H2O, jusqu'à de très petites quantités. Et les tests ont été un succès.
«Nous avons démontré un fonctionnement électrique beaucoup plus long avec des puces directement exposées - sans refroidissement et sans emballage protecteur de puces - à une reproduction physique et chimique haute fidélité de l'atmosphère de surface de Vénus», a déclaré Neudeck. «Et les deux circuits intégrés fonctionnaient toujours après la fin du test.»
En fait, les deux circuits ont non seulement fonctionné après la fin du test, mais ils ont résisté à des conditions de type Vénus pendant 521 heures. C'est plus de 100 fois plus long que les précédentes démonstrations d'électronique conçues pour les missions Venus.
Les circuits eux-mêmes ont été initialement conçus pour fonctionner à des températures extrêmement élevées à l'intérieur des moteurs d'avion. «Ce travail permet non seulement le potentiel de nouvelles sciences dans la surface étendue de Vénus et d'autres explorations planétaires, mais il a également un impact potentiellement significatif pour une gamme d'applications pertinentes pour la Terre, comme dans les moteurs d'avion, pour permettre de nouvelles capacités, améliorer les opérations et réduire ", a déclaré Gary Hunter, chercheur principal pour le développement de l'électronique de surface Venus."
Les puces elles-mêmes étaient très simples. Ils n'étaient pas des prototypes d'une électronique spécifique qui serait équipée sur un atterrisseur Venus. Ce que ces tests ont montré, c'est que les nouveaux circuits intégrés en carbure de silicium (Si C IC) peuvent résister aux conditions sur Vénus.
Une foule d'autres défis demeurent en ce qui concerne le succès global d'un atterrisseur Venus. Tous les équipements qui doivent y fonctionner, comme les capteurs, les perceuses et les échantillonneurs atmosphériques, doivent encore survivre à l'expansion thermique due à une exposition à des températures extrêmement élevées. De nouvelles conceptions robustes seront nécessaires dans de nombreux cas. Mais ce test réussi d'électronique qui peut survivre sans enceintes encombrantes, lourdes et protectrices est certainement un bond en avant.
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