抗高溫計算機可金星惡劣環境下存活22天：美俄2025年探測

北京時間2月17日消息，據國外媒體報道，前往地球「惡魔姐妹」的旅程距離成為現實又更近了一步——科學家們近日成功研發出能夠抵擋金星上極高溫環境的計算機設備。金星是距離地球最近的行星，在此之前人類早已嘗試過向這顆高溫行星發射探測器，數量還不少，但這其中的最大問題就在於金星的環境條件實在太過於惡劣，導致當時的人類技術根本難以研製能夠在其地表順利工作的探測器。

在他們最新研製的碳化硅系統中，工程師們設計了玻璃質的密封圈、鎳合金，光纖和抗高溫陶瓷材料用於保護內部的碳化硅晶元，可謂武裝到牙齒

在上世紀60~80年代，蘇聯的「金星」系列探測器實現了首批在金星表面的著陸。圖示分別由蘇聯金星-9號（上）和金星-10號（下）著陸器拍攝

但是現在情況開始發生改觀，美國宇航局表示該機構已經在碳化硅材料計算機技術上取得突破，這種新型計算機理論上能夠在類似金星地表的惡劣環境下可靠工作數百小時。

近日，一個由俄羅斯和美國科學家組成的聯合小組宣布，他們計劃在2025年向金星發射一顆探測器，該計劃被命名為「金星-D」（Venera-D）。但要想順利執行該計劃，面臨的最大障礙在於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備。

任何想要在金星地表開展考察的探測器都必須經受那裡超過480攝氏度的高溫，以及高度有毒且腐蝕性的酸性大氣，還有將近相當於90個標準大氣壓的超高壓強。標準的商用硅晶元能夠在最高250攝氏度的環境下繼續正常工作，但持續的時間不會很長，最終會晶元會由於過高溫度而損毀。

但是如果將晶元材料改成碳化硅，情況將發生變化。這是一種近幾年出現的新技術，其製作的晶元能夠忍受極端的高溫和高壓條件並正常工作。但另外一個關鍵問題則是金星大氣對於計算機各部件之間連接件可能產生的影響。美國宇航局的工程師正致力於解決這一所謂的「連接」問題。在他們最新研製的碳化硅系統中，工程師們設計了玻璃質的密封圈、鎳合金，光纖和抗高溫陶瓷材料用於保護內部的碳化硅晶元，可謂武裝到牙齒。

美國宇航局格林研究中心的科學家們使用格林極端環境模擬設備（GEER）開展了相關研究和測試。

根據相關項目組給出的報告，在模擬金星環境的條件下，他們研製的相關電子裝置仍然持續正常工作了大約521小時，大約相當於22天——並且在那之後實驗停止是因為GEER設備被關閉的緣故。

關於碳化硅材料系統，研究組表示：「過去和未來計劃中的金星著陸探測器都只規划了著陸之後數小時的運作時間，即便是做足了各項保護措施和降溫措施之後也是如此。」因此，如果基於碳化硅材料的新型電子設備能夠在金星上實際達到其設計性能，那麼這將意味著探測器壽命百倍的提升。研究組預期，隨著未來基於碳化硅材料的相關技術不斷走向成熟，這將極大地改善金星探測器的設計和任務概念，從根本上讓長壽命的金星著陸探測計劃成為可能。

從歷史上看，這不是科學家們第一次嘗試揭開金星神秘的面紗。上世紀60年代開始一直到80年代，蘇聯向金星發射了一系列的探測器，主要歸入「金星」（Venera）個「韋加」（Vega）兩個大的項目之下。而此次最新的這一金星計劃預計將在2025年到2026年之間發射升空。

根據設計，「金星-D」探測計劃將包括一個運行至少3年的軌道器，以及一個預計在金星地表工作數小時的著陸器。

這一由美國-俄羅斯科學家組成的聯合小組計劃藉助這一計劃的實施，在金星搜尋可能存在的生命跡象。

該計劃將由俄羅斯方面領導，俄羅斯方面對這一項目的開發準備工作已經進行了超過10年時間。大約在3年前，美國宇航局開始介入這項計劃，因為當時俄羅斯方面詢問美國是否有意願加入這項計劃。外界普遍將這項計劃視作是與此前「好奇號」火星車項目等相似的「頂級項目」。除此之外，科學家們還有一些其他設想，其中就包括發射一系列成本較低，小型而相對簡單的著陸器，在金星表面開展數據採集，並另外配置一架太陽能飛行器開展金星大氣飛行。而配套的金星軌道器將幫助科學家們更好地理解金星大氣的成分，結構和動力學特徵。（晨風）