Una tecnología emergente para eliminar el exceso de calor potencialmente dañino de pequeño, La electrónica de instrumentos compacta y otros equipos de vuelo espacial se demostrarán por primera vez durante un próximo vuelo suborbital a bordo de un vehículo de lanzamiento reutilizable.

Ingeniero térmico Franklin Robinson, que trabaja en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, está programado para volar su experimento a bordo del vehículo de lanzamiento Blue Origin New Shepard totalmente reutilizable para demostrar que la tecnología de enfriamiento de microespacios es inmune a los efectos de la gravedad cero.

La manifestación, financiado por el programa de Oportunidades de Vuelo de la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA, es un paso importante en la validación del sistema, que los ingenieros creen que podría ser ideal para enfriar en paquetes compactos, circuitos integrados de alta potencia, electrónica de potencia, cabezales láser u otros dispositivos. Cuanto menor sea el espacio entre estos componentes electrónicos, más difícil es quitar el fuego.

Debido a que estos dispositivos son vulnerables al sobrecalentamiento, al igual que cualquier dispositivo electrónico en la Tierra, la tecnología de enfriamiento debe funcionar en todas las condiciones. incluido el entorno de microgravedad que se encuentra en el espacio.

"Frank [Robinson] está demostrando el concepto fundamental y necesitamos la validación de vuelo para ganar confianza, ", dijo el tecnólogo senior de Goddard para la integración estratégica Ted Swanson." Si bien la teoría predice que la falta de gravedad tendría un impacto insignificante en el rendimiento de los refrigeradores de microespacios, esto debe demostrarse en un entorno similar al espacio. De lo contrario, es poco probable que los usuarios potenciales se comprometan con la tecnología ".

Conductos de microcanales

Con refrigeración microgap, el calor generado por la electrónica y otros dispositivos se elimina haciendo fluir un refrigerante a través de Canales de forma rectangular dentro o entre dispositivos generadores de calor. El experimento de vuelo de Robinson también presenta "flujo de ebullición, " dónde, como su nombre lo indica, el refrigerante hierve a medida que fluye a través de los pequeños huecos. Según Robinson, la técnica ofrece una mayor tasa de transferencia de calor, que mantiene los dispositivos más frescos y, por lo tanto, menos probabilidades de fallar debido al sobrecalentamiento.

Para eliminar el calor en dispositivos electrónicos más tradicionales, 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 se dirige a una abrazadera en la pared lateral de la caja de la electrónica, eventualmente llegando a un radiador montado en una caja.

Enfoques tradicionales, sin embargo, no funcionaría bien para los circuitos integrados tridimensionales emergentes, una tecnología muy prometedora que podría satisfacer la sed de los usuarios de obtener más potencia informática.

Con circuitos 3-D, los chips de computadora están literalmente apilados uno encima del otro y no esparcidos sobre una placa de circuito, Ahorro de espacio en dispositivos e instrumentos electrónicos. Las interconexiones unen cada nivel a sus vecinos adyacentes, muy parecido a cómo los ascensores conectan un piso al siguiente en un rascacielos. Con un cableado más corto que une los chips, los datos se mueven tanto horizontal como verticalmente, mejorar el ancho de banda, velocidad y rendimiento computacionales, todo mientras consume menos energía.

Debido a que no todos los chips están en contacto con la placa de circuito impreso, Las técnicas de enfriamiento tradicionales no funcionarían bien con circuitos 3-D, Robinson dijo:y agregó que comenzó su investigación con el apoyo de la NASA para asegurarse de que la agencia pudiera aprovechar los circuitos 3-D cuando estuviera disponible. "Sin embargo, podemos eliminar el calor haciendo fluir un refrigerante a través de estos diminutos canales incrustados ".

Prueba de eficacia en microgravedad

Aunque Robinson ha probado su tecnología de enfriamiento en varias orientaciones en un laboratorio, la cuestión es si sería igualmente eficaz en el espacio. "Lo que tenemos que determinar es qué tan pequeños deben ser los canales para lograr la independencia de la gravedad. En este momento, no tenemos un entendimiento perfecto, " él dijo.

Si la tecnología microgap tiene éxito durante la demostración, el siguiente paso sería encontrar una aplicación real y demostrarla en el espacio, Dijo Swanson.

A través del programa Flight Opportunities, la Dirección de Misión de Tecnología Espacial (STMD) selecciona tecnologías prometedoras de la industria, academia y gobierno para pruebas en vehículos comerciales de lanzamiento. El programa está financiado por STMD, y administrado en el Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA en Edwards, California.

STMD es responsable de desarrollar la transversalidad, pionero, nuevas tecnologías y capacidades que necesita la agencia para lograr sus misiones actuales y futuras.