V NASA vyvinuli extrémně odolný čip, který přežije povrch Venuše  
Venuše, to je peklo Sluneční soustavy. A když do pekla chcete poslat meziplanetární sondu, tak musí mít doopravdy hodně drsnou elektroniku.

 

Čip z karbidu křemíku před a po testu v simulovaném prostředí Venuše. Kredit: NASA.
Čip z karbidu křemíku před a po testu v simulovaném prostředí Venuše. Kredit: NASA.

Venuše je sice svými rozměry nejpodobnější Zemi, ale není to ráj. Je to peklo. Tahle planeta je jedním z nejvíce nehostinných míst Sluneční soustavy. Sondy, které se tam pokoušejí přistát, nejprve prolétávají mračny vařící kyseliny sírové. Pak dosednou na povrch, kde teplota dosahuje hrozivých 470 °C a tlak neméně nepříjemných 90 atmosfér. Nejdéle tam vydržela sovětská sonda Veněra 13, která v roce 1981 pracovala po dobu 127 minut. Mimo jiné nám poslala první barevné snímky povrchu Venuše. Tehdy to byl úspěch, protože odborníci sondě dávali pouhých 32 minut života. Od roku 1985 už na povrchu Venuše nepřistálo nic.

 

Atrapa Veněry 13. V popředí přistávací modul, za ním celá sonda. Kredit: NASA.
Atrapa Veněry 13. V popředí přistávací modul, za ním celá sonda. Kredit: NASA.

Zásadní překážkou pro průzkum Venuše je to, že tam nefunguje konvenční elektronika. Standardní křemíkové čipy vydrží do teploty kolem 250 °C. Pak je už v čipu tolik energie, že se křemík přestává chovat jako polovodič, elektrony si skáčou, jak chtějí a celý systém se zhroutí. Sondy řady Veněra měly v osmdesátých letech elektroniku v hermeticky uzavřených komorách, které byly v některých případech před přistáním na Venuše předchlazeny na teplotu kolem mínus 10 °C.


Teď už ale nejsou osmdesátá léta, nýbrž poblázněné 21. století. A naučili jsme se dělat elektroniku z karbidu křemíku. Tahle elektronika je úžasně odolná a hned si získala pozornost vojáků i inženýrů. Zvládne vysoké elektrické napětí, a také vysoké teploty. Shodou okolností jsou tyto vlastnosti rovněž velmi vhodné pro elektroniku, která by se uplatnila na Venuši.

 

Zařízení GEER. Kredit: NASA Glenn Research Center.
Zařízení GEER. Kredit: NASA Glenn Research Center.

Výzkumníci Glennova výzkumného centra NASA zvládli technické obtíže, které doprovázejí konstrukci integrovaných obvodů schopných vydržet vysoké teploty. Vytvořili propojení mezi jednotlivými tranzistory postavenými z karbidu křemíku a dalšími komponenty integrovaných obvodů tak, aby vydrželo podmínky na povrchu Venuše. Pak vyrobili jednoduchý čip v keramickém obalu, který umístili do unikátního zařízení Glenn Extreme Environments Rig, čili GEER. V tomto stroji lze vytvořit podmínky jako na kterékoliv planetě či měsíci Sluneční soustavy. Tedy i peklo jako na povrchu Venuše a také v něm udržet extrémní teplotu a tlak po řadu dní. Čip z karbidu křemíku v těchto podmínkách vydržel fungovat po celou dobu experimentu, který trval tři týdny.

 

Povrch Venuše na barevných snímcích sondy Veněra 13. Kredit: NASA.
Povrch Venuše na barevných snímcích sondy Veněra 13. Kredit: NASA.

Je to poprvé, kdy jsme na Zemi vyrobili čip, schopný fungovat celé týdny na povrchu Venuše, aniž by ho chránila hermeticky uzavřená schránka, chladicí systém nebo nějaké podobné ochranné prvky. S touto pozoruhodnou technologií určitě dokážeme dramaticky vylepšit konstrukci přistávacích modulů pro planetu Venuši i přípravu celých misí. Pokud jde o mechanické prvky strojů schopných odolat prostředí Venuše, jejich vývoj také není úplně snadný. Ale díky překotnému vývoji materiálových věd, technologií vrtů a dalších užitečných odvětví, je vývoj přistávajícího modulu a roveru v podstatě už v našich možnostech. Od této chvíle můžeme začít plánovat napínavé dlouhé výpravy robotických průzkumníků do pekla na povrchu Venuše. 

Literatura
Ars Technica 8. 2. 2017, Wikipedia (Venera 13).

 

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 10.02.2017
Tisk článku

Venuše a Adonis - Shakespeare William
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 69 Kč
cena: 69 Kč
Venuše a Adonis
Shakespeare William
Související články:

Venuše má rychlejší větry     Autor: Tomáš Kohout (21.06.2013)
Jak terraformovat Venuši?     Autor: Stanislav Mihulka (27.07.2014)
NASA zvažuje pilotovanou misi na Venuši     Autor: Stanislav Mihulka (20.12.2014)
Ve výkonné laboratorní peci objevili kontinenty Venuše     Autor: Stanislav Mihulka (03.01.2015)



Diskuze:

Ad Veněra

Jaroslav Lepka,2017-02-12 13:17:23

Znáte někdo podrobnosti o elektronice Veněry? Ještě v polovině sedmdesátých let rusové vybavovali svá vojenská letadla elektronikou založenou na vakuových elektronkách, viz Mig 25, což se svět dozvěděl až po parádním úletu jednoho do Japonska. Mám dojem, že takto postavená elektronika je sice náročnější na napájení, ale rozhodně odolnější a to nejspíš i na provozní teplotu.

Odpovědět


Funguje to i po EMI a nevadí tomu ani palba el.mag. kulomety okruhem turbíny

Josef Hrncirik,2017-02-12 14:07:21

Odpovědět


Nebýt defektora Kalugina, američtí akademici by nikdy nepřišli na pricip jejího fungování

Josef Hrncirik,2017-02-12 14:22:50

Odpovědět

Čip? A baterie?

Ladislav šimeček,2017-02-12 09:15:16

Křemíková elektronika jenom do 250 stupňů. Proto vyvinuta nová na bázi karbidu křemíku, která bude schopna fungovat i v podmínkách povrchu venuše, tedy v hrozivých 470 stupních. Ale moje stará hlava mi říká, že každá elektronika potřebuje napájet. A máme baterie či jiné články, schopné práce aspoň při těch 250ti stupních, neřku-li 470ti?

Laďa

Odpovědět


Na-S aku (bez roztavení ani ránu)

Josef Hrncirik,2017-02-12 12:23:39

Odpovědět

Vtipné

Matej Havrda,2017-02-10 11:06:10

U barevných snímku z ruské sondy je napsáno "Kredit: NASA." Docela vtipné :-)

Odpovědět


Re: Vtipné

Vít Výmola,2017-02-10 13:00:31

Ani ne tak vtipné jako paradoxní. Ukázka sovětské neschopnosti prezentovat získaná data a naopak možnosti dnešních nadšenců s dostupným softwarovým vybavením. Až do devadesátých let byly uveřejněny jenom surové nezpracované obrázky. Obrázek v článku je pravděpodobně od Dana Mitchella, který si pohrál s vyčištěním obrázků, barevnou korekcí a roztažením do panoramatického formátu. Více například zde: http://mentallandscape.com/C_CatalogVenus.htm (jestli má Mitchell nějakou spojitost s NASA nebo jestli tam udělali něco podobného, nevím).
Ostatně stejná situace je třeba s výstupy z Lunochodů. Lunochody najezdily po povrchu Měsíce desítky kilometrů (donedávna ještě držely dálkový rekord). Kolik obrázků z těchto misí jste viděli?
Po technické stránce nejde Sovětům nic vyčíst, ale to jejich utajování a popularizace výsledku bylo tristní.

Odpovědět

Řešení

Tomáš Novák,2017-02-10 10:44:01

Nebylo by lepší a úspornější Venuši lokálně ochladit na méně než 250 °C? :-) Ale vážně - proč se cpát zjevně na neobyvatelný svět (alespoň co se týká povrchu, vysoko v oblačnosti může být situace úplně jiná), když máme před sebou světy jako Europa, Enceladus, Titan...

Odpovědět


Re: Řešení

Matej Havrda,2017-02-10 11:13:49

Protože je Venuše mnohem blíže, má magnetosféru, atmosféru a gravitaci podobnou zemské :-) Pokud zůstaneme ve vyšších vrstvách atmosféry tak by se údajně Venuše dala kolonizovat snáze než Mars :-)

Odpovědět


Re: Re: Řešení

Pavel Foltán,2017-02-10 16:59:26

Pane Havrdo,
když se podíváte pod článkem (pod jménem autora) do rubriky "Související články:", najdete tam odkaz na článek téhož autora "Jak terraformovat Venuši?  Autor: Stanislav Mihulka (27.07.2014)".
Zde se v předposledním odstavci píše mimo jiné "… ještě zbývalo vyřešit problém s chybějícím magnetickým polem Venuše…", takže 'magnetosféra' se asi nekoná a "atmosféru podobnou zemské" též nemá.

Odpovědět


Re: Re: Re: Řešení

David Oplatek,2017-02-11 08:38:14

Jedná se o spíš o teplotu, tlak a (tady si nejsem jistý) množství energie využitelné ze Slunce. Ve výškách kolem 40 km jsou až na ten kyslík, síru a magnetosféru, což je asi jediný velký problém, podmínky v podstatě stejné jak na Zemi. Přetlakové komory a chladicí/ohřevné zařízení ve skafandru a obytných prostorách je něco, co výrazně - Výrazně komplikuje celou akci.

Odpovědět


Re: Řešení

Jirka Niklík,2017-02-10 17:45:40

Tak on článek je spíš o čipu než o Venuši. A odolné čipy jsou potřeba u všech misí, i když jde spíš o odolnost proti radiaci. Technika schopná přežit dlouhodobě na Venuši by určitě našla uplatnění i na Zemi.

Odpovědět

Pozorovací sondy

Josef Šoltes,2017-02-10 08:55:17

Já jsem nikdy nepochopil, proč výzkumníci nevyužili neuvěřitelně hustou atmosféru Venuše k postavení průzkumné sondy na principu vzducholodě. Vždyť v horních vrstvách atmosféry není ani takové horko a ani takový tlak. A trocha kyseliny sírové ještě nikoho nezastavila :-)

Odpovědět


Pepřák je lepší. Mám pocit, že kompaktní vrstva sírovky by měla cca 1 cm. Určitě je jen akumulátorová.

Josef Hrncirik,2017-02-10 10:55:07

Odpovědět


Re: Pozorovací sondy

Vojtěch Kocián,2017-02-11 16:40:32

Pokud vím, tak nějaké balónové sondy Rusové i Američané do atmosféry Venuše vypustili. Ale nebylo to nic složitého, nejspíš obdoba pozemských meteorologických balónů.

Odpovědět

AKo dlho vlastne Venera fungovala nevieme

Vendelin Omacka,2017-02-10 07:40:42

Toto je celkom dobra informacia. Len by som si dovolil poopravit jeden detail - Venera zrejme pracovala dlhsie ako zmienenych 127 minut. Po 127 minutach zasiel orbiter za obzor, pristavacie puzdro s nim stratilo kontakt a prestala sa preposielat telemetria. Je ale pravdepodobne, ze puzdro na povrchu pracovalo este nejaku dobu.

Draha na ktorej bol orbiter mala pomerne dlhu periodu, neviem ci 4 alebo dokonca az 8 hodin a nemalo zmysel ocakavat, ze by pri druhom oblete puzdro este vysielalo.

Odpovědět

Voda vařící se v mracích v Africe má až 44°F

Josef Hrncirik,2017-02-10 07:19:39

Odpovědět


Re: Voda vařící se v mracích v Africe má až 44°F

Stanislav Florian,2017-02-11 14:41:13

44°F =6,67°C. Ve výšce 11 km je tlak asi 250 kPa, to je tlak syté páry při asi 60°C.

Odpovědět


Re: Re: Voda vařící se v mracích v Africe má až 44°F

Josef Hrncirik,2017-02-11 19:14:34

V mracích voda pochopitelně nevře, jen kondenzuje do mlhy.
Voda se vypaří na zemi při rozumné teplotě ?max. 40°C, naředí se do více-méně vlhkého vzduchu a lehčí vlhký vzduch ev. i teplejší stoupá vzhůru, ochlazuje se adiabatickou expanzí (prací při rozpínání), či smísením s chladným a vlhkým vzduchem a vzniká mlha vodních kapek (při 100% rel. vlhkosti vzduchu, (rostoucí s ochlazováním či růstem tlaku)).
Při vzniku mlhy se parciální tlak vodních par z naředění rovná nasycenému tlaku vodní páry při dané teplotě.
AI se to naučí dříve než studenti a pak tu bude komunizmus a nepodmíněný příjem.
Teplotu 44F jsem střelil od boku.

www; atmosphere of Venus; clouds
75 km-70 km 0,01 atm H2SO4, SO2 -50°C
58-52 km 0,1 atm max. 100 mg H2SO4/m3; 30 mg H2O/m3; 230 mg SO2/m3; tj. 77% H2SO4 80°C
Tato prý nejkyselejší oblaka odpovídají průletu vrstvou kyseliny tlustou 0,2 mmm
9 km nad povrchem je vrstva oblačnosti 385°C 48 atm, prý síra
Lze očekávat, že nad 85 km H2SO4 prakticky není, jen SO2 + H2O;
Ve vrstvě cca 125°C cca 47 km, cca 3 atm bude H2SO4 mít až 98%, a cca pod 40 km se věčný déšť (nepatrný koloběh padání mlhy) vypaří a nejspíše i u povrchu vlivem cirkulace atmosféry bude stále 100 mg H2SO4/m3; 30 mg H2O/m3; 230 mg SO2/m3, možná více SO2 či až S na úkor H2SO4.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace