Elektronik som klarar klimatet på Venus
I forskningsprojektet Working on Venus utvecklar KTH-forskare elektroniken för en Venuslandare som ska samla in data från planeten. Elektroniken är baserad på kiselkarbid, ett halvledande material som klarar det extremt tuffa klimatet på Venus där ytan är så het som 460 grader Celsius.
Redan i mitten av 1970-talet gjorde Sovjetunionen försök att samla in data från Venus. De lyckades ta bilder på planeten innan elektroniken fallerade efter bara ett par timmar.
– Landarens termiska isolering räckte inte till för att hålla värmen borta längre än så. Men kiselkarbid kan klara flera dagar eller veckor även vid dessa temperaturer och ändå fungera, säger Carl Mikael Zetterling, professor i fasta tillståndets elektronik på KTH och verksam i projektet Working on Venus.
Den elektronik som KTH utvecklar för en ny Venuslandare är baserad på just kiselkarbid. Kiselkarbid är en halvledare som kan arbeta vid extremt höga temperaturer och i tuffa miljöer.
– Det finns vissa platser i rymden där temperaturen är mycket hög, som Venus yta där temperaturen är 460 grader Celsius. Men det finns också platser runt Jupiters månar och Merkurius där det är riktigt tuffa miljöer och där en kraftfull halvledare som kiselkarbid också kan komma till användning.
Det rymdforskarna, som kan komma att använda den nya Venuslandaren, vill ta reda på är hur klimatet fungerar på grannplaneten Venus, vilket i sin tur kan ge förklaringar till jordens klimat. Men enligt Carl-Mikael Zetterling finns det ytterligare en poäng med att kiselkarbid nu ska användas inom rymdforskningen. Rymdsatsningar har tidigare visat sig fruktbara för mikroelektroniken.
– Man kan säga att mikroelektroniken har mycket att tacka NASA och Apollo-projektet för att de på 1960-talet var några av de första kunderna som använde kisel i integrerade kretsar. Något som hjälpte till att få fart på denna industri. Så mikroelektroniken har alltid haft mycket med rymden att göra, säger han.
Carl-Mikael Zetterling tror att den här satsningen på elektronik för en ny Venuslandare kommer att ge god draghjälp åt kiselkarbiden framöver. Han konstaterar att det är svårt att få medel till forskning inom mikroelektronik. Men genom att demonstrera tekniken på en planet som Venus ökar möjligheten att visa kiselkarbidens potential.
– Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse som finansierar projektet vill se något som verkligen gör ett avtryck, något som får en betydelse. Och att visa något som fungerar på Venus uppfyller säkert detta. Men jag ser applikationerna på jorden som mycket viktigare, säger Carl-Mikael Zetterling.
Venusprojektet är första gången som kiselkarbid används i en högtemperatursapplikation. Däremot har materialet använts i högspänningsapplikationer i ett tiotal år, exempelvis vid konvertering av solenergi till elektrisk energi.
Text: Håkan Soold