Una tecnología innovadora que permitiría a la NASA enfriar de manera efectiva la electrónica de instrumentos compacta y otros equipos de vuelo espacial no se ve afectada por la ingravidez. y podría utilizarse en una futura misión de vuelo espacial.

Durante dos vuelos recientes a bordo del cohete New Shepard de Blue Origin, Investigador principal Franklin Robinson, un ingeniero en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y el co-investigador Avram Bar-Cohen, un profesor de la Universidad de Maryland, demostró que su tecnología de enfriamiento microgap no solo eliminaba grandes cantidades de calor, pero también llevó a cabo este importante trabajo en entornos de baja y alta gravedad con resultados casi idénticos.

Las demostraciones financiado por el programa Flight Opportunities de la NASA dentro de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial, abre las puertas para el uso de la tecnología en una futura misión de vuelo espacial, Dijo Robinson. El desarrollo de tecnología también fue apoyado por el Fondo de Innovación del Centro de la agencia.

"Los efectos de la gravedad son un gran riesgo en este tipo de tecnología de enfriamiento, ", Dijo Robinson." Nuestros vuelos demostraron que nuestra tecnología funciona en todas las condiciones. Creemos que este sistema representa un nuevo paradigma de gestión térmica ".

Con refrigeración microgap, el calor generado por la electrónica compactada se elimina haciendo fluir un refrigerante; en este caso, un fluido llamado HFE 7100 que no conduce electricidad, a través de microcanales de forma rectangular dentro o entre dispositivos generadores de calor. A medida que el refrigerante fluye a través de estos pequeños huecos, hierve en las superficies calientes, produciendo vapor. Este proceso de dos fases ofrece una mayor tasa de transferencia de calor, que mantiene fríos los dispositivos de alta potencia y es menos probable que fallen debido al sobrecalentamiento.

El enfoque de enfriamiento integrado representa una desviación significativa de las tecnologías de enfriamiento más tradicionales. Con enfoques más convencionales, los diseñadores crean un "plano de planta". Mantienen los circuitos generadores de calor y otro hardware lo más separados posible. El calor viaja a la placa de circuito impreso, donde finalmente se dirige a un radiador montado en una nave espacial.

Diseñado inicialmente para circuitos 3-D

Robinson y Bar-Cohen comenzaron a desarrollar la tecnología microgap hace unos cuatro años para asegurar que la NASA pudiera aprovechar los circuitos 3-D de próxima generación cuando estuviera disponible.

A diferencia de los circuitos más tradicionales, Los circuitos 3-D se crean literalmente apilando un chip encima de otro. Las interconexiones unen cada nivel a sus vecinos adyacentes, muy parecido a cómo los ascensores conectan un piso con el siguiente en un rascacielos. Con un cableado más corto que une los chips, los datos pueden moverse rápidamente tanto horizontal como verticalmente, mejorar el ancho de banda, velocidad y rendimiento computacionales, todo ello mientras consume menos energía y ocupa menos espacio.

A pesar de sus ventajas, Los circuitos 3-D presentan un desafío particular para los usuarios potenciales tanto en la Tierra como en el espacio:cuanto más pequeño es el espacio entre los circuitos, cuanto más difícil es quitar el calor, poner en peligro el rendimiento debido al sobrecalentamiento. Debido a que no todos los chips están en contacto con una placa de circuito, Las técnicas tradicionales de enfriamiento no funcionarían con circuitos tridimensionales. La tecnología emergente evita este problema haciendo funcionar refrigerante dentro y entre los circuitos apilados.

Aunque originalmente fue concebido para su uso en circuitos 3-D, El enfriamiento microgap podría ayudar a una gran cantidad de dispositivos electrónicos de vuelos espaciales, incluyendo electrónica de potencia y cabezales láser. Ellos, también, están disminuyendo de tamaño y necesitan un sistema eficaz para eliminar el calor de los espacios apretados. "Vemos una aplicación para el enfriamiento de microespacios en cualquier dispositivo electrónico de alta densidad que se use en el espacio, "Dijo Robinson.

Antes de los dos vuelos, Robinson y Bar-Cohen habían probado su tecnología de enfriamiento en varias orientaciones en un laboratorio. Sin embargo, necesitaban certificar el funcionamiento de la tecnología en el espacio y en diversos entornos de gravedad. Con la exitosa demostración, Robinson cree que la tecnología de enfriamiento está lista para el horario estelar. "Creo que ahora estamos en el nivel de preparación tecnológica adecuado para implementar refrigeración integrada en proyectos de vuelo, " él dijo.