Полупроводники смогли выжить в условиях венерианской атмосферы
Ученые из Исследовательского центра NASA имени Джона Гленна разработали и испытали электронную схему, которая способна выдержать температуру и давление, сопоставимые с условиями в атмосфере Венеры. Статья опубликована в AIP Advances.
У Венеры очень плотная атмосфера, которая в основном состоит из углекислого газа. Давление на среднем уровне поверхности составляет 93 атмосферы, при этом температура у поверхности достигает 467 градусов Цельсия. Из-за таких условий исследование поверхности планеты с помощью зондов затруднено — несмотря на защиту приборов и электроники от давления и перегрева, ни один из успешно севших космических аппаратов не проработал на поверхности планеты дольше двух часов.
Ранее в Исследовательском центре Гленна испытывали работу полупроводников из карбида кремния (4H-SiC) в условиях высоких температур и обнаружили, что они могут функционировать свыше 1000 часов (почти 42 дня) при температуре в 500 градусов Цельсия. Это натолкнуло ученых на идею протестировать такие транзисторы в условиях, близких к атмосфере Венеры.
Исследователи собрали два генератора сигналов на JFET-транзисторах из карбида кремния (4H-SiC). Для соединения транзисторов использовались специально подготовленные кабели в минеральной изоляции, внутри каждого из которых было четыре отдельных провода из никелевого сплава, разделенные оксидом магния.
Электронные схемы были собраны на керамической подложке в корпусе, защищающем от механических повреждений, но без дополнительной защиты от давления и без системы охлаждения. После этого схемы по очереди поместили в специальную установку GEER, которая имитирует условия атмосферы Венеры — температуру в 460 градусов Цельсия и давление в 9,4 мегапаскаля. Одна тестовая схема стабильно работала на частоте 1,26 мегагерца на протяжении 521 часа (21,7 суток), после чего GEER отключили, вторая схема проработала на частоте 245 килогерц 109 часов, после чего сигнал начал ухудшаться и окончательно был потерян после 161 часа работы.
По словам авторов, такие результаты, несмотря на простоту испытанной электроники, уже выглядят многообещающими. Возможно, именно на базе этих разработок в будущем будут созданы полноценные компьютеры, которые будут установлены на космических аппаратах, предназначенных для исследования поверхности Венеры. Последний раз на поверхность планеты садились советские посадочные аппараты «Вега-1» и «Вега-2» в 1985 году.
В чем особенность исследований Blue Sky
Бывает, что ученые не представляют, каким будет конечный результат их работы и найдет ли она в обозримом будущем практическое применение. Высокорисковые исследования принято называть Blue Sky Science, или «наукой голубого неба». В 2022 году в России прошел первый конкурс «Blue Sky Research — Искусственный интеллект в науке», в котором участвовали исключительно такие проекты. А до 27 февраля 2023 года идет прием заявок на участие в конкурсе 2023 года, посвященном исследованиям на стыке искусственного интеллекта и АПК, пищевых технологий. Ко Дню российской науки, который отмечается в России 8 февраля, мы поговорили с молодыми учеными — финалистами первого конкурса. Рассказываем про их проекты, интересы и науку уровня Blue Sky.
