Az űrkutatás manapság az egyik legizgalmasabb dolog az, ahogyan ez költséghatékonyabbá válik. Az újrafelhasználható rakéták, a miniatürizált elektronika és az olcsó rakományszolgáltatások között a világűr hozzáférhetőbbé és lakottabbá válik. Ez ugyanakkor kihívást jelent az űrhajók és műholdak karbantartásának hagyományos módszerei tekintetében is.
Az egyik legnagyobb kihívás az elektronika szűk helyekbe történő csomagolása, ami megnehezíti működési hőmérsékleten való tartását. Ennek megoldására a NASA mérnökei új rendszert fejlesztenek, amelyet mikrogap-hűtési technológiának neveznek. Két legutóbbi tesztrepülés során a NASA bebizonyította, hogy ez a módszer hatékonyan távolítja el a hőt, és súlytalan környezetben is működhet.
Ezeket a próbarepüléseket a NASA Repülési lehetőségek programja finanszírozta, amely az Űrtechnológiai Misszió Igazgatóságának része, az ügynökség Központi Innovációs Alapjának további támogatásával. A teszteket egy Blue Origin's New Shepard rakéta segítségével végezték, amely a rendszert suborbital magasságokba szállította, majd visszajuttatta a Földre.
A rendszer működését egész idő alatt a NASA Goddard Űrközpontjában a NASA mérnöke, Franklin Robinson és Avram Bar-Cohen (a Marylandi Egyetem mérnöke) figyelték. Azt találták, hogy a mikrokapcsoló-hűtőrendszer képes nagy mennyiségű hőt eltávolítani a szorosan csomagolt integrált áramkörökről.
Sőt, a rendszer mind alacsony, mind pedig nagy gravitációs környezetben működött, közel azonos eredményekkel. Ahogy Robinson kifejtette:
„A gravitációs hatások nagy kockázatot jelentenek az ilyen típusú hűtési technológiákban. Repüléseink bizonyították, hogy technológiánk minden körülmények között működik. Úgy gondoljuk, hogy ez a rendszer új hőkezelési paradigmát jelent. ”
Ezen új technológiával a szorosan csomagolt elektronika által generált hőt egy nem vezető folyadék (HFE 7100 néven ismert) távolítja el, amely az áramkörökbe beágyazott mikrocsatornákon keresztül áramlik és gőzt termel. Ez a folyamat lehetővé teszi a nagyobb hőátadást, amely biztosítja, hogy a nagy teljesítményű elektronikus eszközök kevésbé váljanak valószínűleg meghibásodásokká a túlmelegedés miatt.
Ez nagy eltérést jelent a hagyományos hűtési megközelítésektől, ahol az elektronikus áramkörök egy kétdimenziós elrendezésen vannak elrendezve, amely a hőtermelő hardver elemeket távol tartja egymástól. Eközben az elektromos áramkörök által generált hőt továbbítják az áramköri lapra, és végül egy űrhajóra szerelt radiátor felé irányítják.
Ez a technológia kihasználja a 3D áramkört, egy olyan kialakulóban lévő technológiát, ahol az áramkörök szó szerint egymásra vannak helyezve egymással összekötő vezetékekkel. Ez lehetővé teszi a chipek közötti rövidebb távolságot és a kiváló teljesítményt, mivel az adatok vertikálisan és vízszintesen is továbbíthatók. Ezenkívül lehetővé teszi az elektronikát, amely kevesebb energiát fogyaszt, ugyanakkor kevesebb helyet foglal el.
Körülbelül négy évvel ezelőtt Robinson és Bar-Cohen elkezdte kutatni ezt a technológiát az űrrepülés céljából. A műholdakba és az űrhajókba integrálva a 3D áramkörök képesek lennének befogadni az erősen sűrű elektronikát és a lézerfejeket, amelyek szintén csökkennek, és jobb rendszerekre szorulnak a hulladékhő eltávolításához.
Korábban Robinson és Bar-Cohen sikeresen tesztelték a rendszert laboratóriumi környezetben. Ezek a repülési tesztek azonban bebizonyították, hogy az űrben és változó gravitációs környezetben is működik. Ezért Robinson és Bar-Cohen úgy véli, hogy a technológia készen áll a valódi küldetésekbe történő integrálásra.
