前往地球“惡魔姐妹”的旅程距離成為現(xiàn)實(shí)又更近了一步——科學(xué)家們近日成功研發(fā)出能夠抵擋金星上極高溫環(huán)境的計(jì)算機(jī)設(shè)備。金星是距離地球最近的行星，在此之前人類(lèi)早已嘗試過(guò)向這顆高溫行星發(fā)射探測(cè)器，數(shù)量還不少，但這其中的最大問(wèn)題就在于金星的環(huán)境條件實(shí)在太過(guò)于惡劣，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的人類(lèi)技術(shù)根本難以研制能夠在其地表順利工作的探測(cè)器。
在他們最新研制的碳化硅系統(tǒng)中，工程師們?cè)O(shè)計(jì)了玻璃質(zhì)的密封圈、鎳合金，光纖和抗高溫陶瓷材料用于保護(hù)內(nèi)部的碳化硅芯片，可謂武裝到牙齒。
但是現(xiàn)在情況開(kāi)始發(fā)生改觀，美國(guó)宇航局表示該機(jī)構(gòu)已經(jīng)在碳化硅材料計(jì)算機(jī)技術(shù)上取得突破，這種新型計(jì)算機(jī)理論上能夠在類(lèi)似金星地表的惡劣環(huán)境下可靠工作數(shù)百小時(shí)。
近日，一個(gè)由俄羅斯和美國(guó)科學(xué)家組成的聯(lián)合小組宣布，他們計(jì)劃在2025年向金星發(fā)射一顆探測(cè)器，該計(jì)劃被命名為“金星-D”(Venera-D)。但要想順利執(zhí)行該計(jì)劃，面臨的最大障礙在于目前缺乏能夠在如此惡劣條件下順利工作的特種精密電子設(shè)備。
任何想要在金星地表開(kāi)展考察的探測(cè)器都必須經(jīng)受那里超過(guò)480攝氏度的高溫，以及高度有毒且腐蝕性的酸性大氣，還有將近相當(dāng)于90個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的超高壓強(qiáng)。標(biāo)準(zhǔn)的商用硅芯片能夠在最高250攝氏度的環(huán)境下繼續(xù)正常工作，但持續(xù)的時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)，最終會(huì)芯片會(huì)由于過(guò)高溫度而損毀。
但是如果將芯片材料改成碳化硅，情況將發(fā)生變化。這是一種近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)，其制作的芯片能夠忍受極端的高溫和高壓條件并正常工作。但另外一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題則是金星大氣對(duì)于計(jì)算機(jī)各部件之間連接件可能產(chǎn)生的影響。美國(guó)宇航局的工程師正致力于解決這一所謂的“連接”問(wèn)題。在他們最新研制的碳化硅系統(tǒng)中，工程師們?cè)O(shè)計(jì)了玻璃質(zhì)的密封圈、鎳合金，光纖和抗高溫陶瓷材料用于保護(hù)內(nèi)部的碳化硅芯片，可謂武裝到牙齒。
美國(guó)宇航局格林研究中心的科學(xué)家們使用格林極端環(huán)境模擬設(shè)備(GEER)開(kāi)展了相關(guān)研究和測(cè)試。
根據(jù)相關(guān)項(xiàng)目組給出的報(bào)告，在模擬金星環(huán)境的條件下，他們研制的相關(guān)電子裝置仍然持續(xù)正常工作了大約521小時(shí)，大約相當(dāng)于22天——并且在那之后實(shí)驗(yàn)停止是因?yàn)镚EER設(shè)備被關(guān)閉的緣故。
關(guān)于碳化硅材料系統(tǒng)，研究組表示：“過(guò)去和未來(lái)計(jì)劃中的金星著陸探測(cè)器都只規(guī)劃了著陸之后數(shù)小時(shí)的運(yùn)作時(shí)間，即便是做足了各項(xiàng)保護(hù)措施和降溫措施之后也是如此。”因此，如果基于碳化硅材料的新型電子設(shè)備能夠在金星上實(shí)際達(dá)到其設(shè)計(jì)性能，那么這將意味著探測(cè)器壽命百倍的提升。研究組預(yù)期，隨著未來(lái)基于碳化硅材料的相關(guān)技術(shù)不斷走向成熟，這將極大地改善金星探測(cè)器的設(shè)計(jì)和任務(wù)概念，從根本上讓長(zhǎng)壽命的金星著陸探測(cè)計(jì)劃成為可能。
從歷史上看，這不是科學(xué)家們第一次嘗試揭開(kāi)金星神秘的面紗。上世紀(jì)60年代開(kāi)始一直到80年代，蘇聯(lián)向金星發(fā)射了一系列的探測(cè)器，主要?dú)w入“金星”(Venera)個(gè)“韋加”(Vega)兩個(gè)大的項(xiàng)目之下。而此次最新的這一金星計(jì)劃預(yù)計(jì)將在2025年到2026年之間發(fā)射升空。
根據(jù)設(shè)計(jì)，“金星-D”探測(cè)計(jì)劃將包括一個(gè)運(yùn)行至少3年的軌道器，以及一個(gè)預(yù)計(jì)在金星地表工作數(shù)小時(shí)的著陸器。
這一由美國(guó)-俄羅斯科學(xué)家組成的聯(lián)合小組計(jì)劃借助這一計(jì)劃的實(shí)施，在金星搜尋可能存在的生命跡象。
該計(jì)劃將由俄羅斯方面領(lǐng)導(dǎo)，俄羅斯方面對(duì)這一項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)準(zhǔn)備工作已經(jīng)進(jìn)行了超過(guò)10年時(shí)間。大約在3年前，美國(guó)宇航局開(kāi)始介入這項(xiàng)計(jì)劃，因?yàn)楫?dāng)時(shí)俄羅斯方面詢(xún)問(wèn)美國(guó)是否有意愿加入這項(xiàng)計(jì)劃。外界普遍將這項(xiàng)計(jì)劃視作是與此前“好奇號(hào)”火星車(chē)項(xiàng)目等相似的“頂級(jí)項(xiàng)目”。除此之外，科學(xué)家們還有一些其他設(shè)想，其中就包括發(fā)射一系列成本較低，小型而相對(duì)簡(jiǎn)單的著陸器，在金星表面開(kāi)展數(shù)據(jù)采集，并另外配置一架太陽(yáng)能飛行器開(kāi)展金星大氣飛行。而配套的金星軌道器將幫助科學(xué)家們更好地理解金星大氣的成分，結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特征。
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