Projektanslag

Svensk elektronik ska övervinna Venus extrema klimat

Det är en stor utmaning att skicka rymdsonder till Venus. I det extrema klimatet med ständiga jordbävningar och brännande hetta förstörs utrustningen snabbt. Men en lösning kan vara på väg från Sverige. De närmaste åren ska KTH-professorn Mikael Östling tillsammans med bland andra astronauten Christer Fuglesang utveckla unik elektronik som klarar planetens exceptionella förhållanden.

Kalla krigets rymdkapplöpning mellan USA och Sovjetunionen ledde till enorma genombrott – utvecklingen av satelliter, kartläggning av främmande solsystem och galaxer och inte minst den bemannade månlandningen. Många har spekulerat i att 2000-talet i ännu högre grad blir ett ”rymdens århundrade” då människan på allvar ger sig ut i rymden med bemannade resor till Mars och regelrätt rymdturism.

Längtan till rymden driver fram ny teknik som blir till gagn inom olika delar av samhället. Det är också tanken bakom forskningsprojektet ”WOV - Working on Venus” som finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Med planeten Venus i sikte ska forskare vid KTH och Linköpings universitet under fem år utveckla ny högtemperaturelektronik som kan stå emot det extrema klimat som råder där.

Venus lär oss mer om jorden

Senaste gången man försökte ta bilder från planetens yta var på 1970-talet, berättar projektledaren Mikael Östling, professor i fasta tillståndets elektronik vid KTH.

– Sovjetunionen sände iväg sina Venera-sonder med inkapslade kameror som var kylda. Det kan bli över 460 grader varmt på Venus. Men på bara någon timme hade elektroniken gått sönder och det hann bara bli ett par färgbilder, de enda som finns.

Många känner igen den ljusstarka pricken på himlen. I historisk tid trodde man att planeten Venus var en stjärna, därav namnen ”Morgonstjärnan” och ”Aftonstjärnan”.

Att lära sig mer om Venus skulle kunna ge en ökad förståelse för jordens klimat och ursprung. Troligen har båda planeterna uppstått ur samma materia och kanske finns det, eller har funnits, liv på Venus trots de ogästvänliga förhållandena. Den nära 500-gradiga hettan förklaras av en stark växthuseffekt, orsakad av en atmosfär som domineras av koldioxid (95 procent) och av ett högt tryck vid ytan som är 90 gånger större än på jorden.

Ny elektronik utvecklas i Kista

På KTH i Kista har man sedan mer än tjugo år utvecklat kiselkarbid-elektronik, ett material som fungerar vid hög temperatur och strålning. En stor del av utvecklingsarbetet görs i Electrum-laboratoriet, som tidigare har byggts upp med anslag från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Nu har forskningen kommit så långt att det också går att tillverka integrerade kretsar med mer komplexa funktioner av den nya kiselkarbiden.

– Efter många års forskning vet vi nu att det är möjligt att utifrån vår kompetens bygga ett komplett elektroniksystem som skulle kunna landa på Venus och sända data under en längre tid. Vi har demonstrerat att vissa kiselkarbid-kretsar klarar minst 500 graders hetta, säger Östling.

Prototyp tas fram

Tanken är att under fem år bygga en prototyp som innehåller all elektronik som behövs för att kunna genomföra en studie av ytan på Venus under en längre tid. För det krävs sensorer som kan mäta bland annat jordbävningar, strålning och temperatur, elektronik för att förstärka och digitalisera signaler och kontrollkretsar för att styra mätdatainsamlingen. Vidare tänker man sig även framställa en digitalkamera, som inte genast tynar av i hettan, och en uthållig kraftkälla.

Östling har satt samman ett ”dream team”, som han kallar det, med olika specialister från KTH och Linköpings universitet och med astronauten Christer Fuglesang som adjungerad professor.

– Fuglesang är inte bara ett affischnamn utan medverkar i kraft av sina kunskaper om svensk rymdindustri och sitt breda kontaktnät internationellt, bland annat med ESA.

Tillämpningar på jorden

Troligen kommer de fysiska elektroniska komponenter som tas fram i projektet aldrig att sändas iväg till Venus, men konceptet kan lägga grunden för framtida Venus-expeditioner och bli en injektion i svensk rymdindustri. Men det är inte bara rymden som är intressant. Den nya elektroniken för med sig en rad nya tillämpningar även på jorden.

– Det har ju ofta varit så att de stora visionerna om rymden genererar positiva bieffekter. Vi resonerar på samma vis här. Kiselkarbid-elektroniken flyttar gränserna för var elektronik kan användas. Det är ett stort språng där vi ser framför oss en användning i olika ”tuffa” miljöer där elektronik idag saknas.

Det handlar bland annat om säkerhetssystem för övervakning av kärnkraftverk och flera geologiska tillämpningar som utforskandet av vulkaner och större djup under jordytan samt inom geotermisk energi och olje- och gasborrning. Kiselkarbiden används redan idag i Tokyos tunnelbanesystem och i LED-skärmar, och den framtida potentialen är mycket stor.

– Det är en stor tillfredsställelse att se tekniken nå ut i samhället. Man lär sig hela tiden som forskare att marknaden kommer långt senare än man tror. Folk måste övertygas om att den nya tekniken är bra och det måste finnas ett behov. Sverige har hållit sig långt fram inom kiselkarbidkomponentforskningen i många år, och tack vare det här projektet och Wallenbergstiftelsens stöd kan vi bibehålla en ledande ställning, avslutar Mikael Östling.

Text Nils Johan Tjärnlund
Bild Magnus Bergström