Una tecnologia innovativa che consentirebbe alla NASA di raffreddare efficacemente l'elettronica degli strumenti stipati e altri dispositivi di volo spaziale non è influenzata dall'assenza di gravità, e potrebbe essere utilizzato in una futura missione di volo spaziale.

Durante due recenti voli a bordo del razzo New Shepard di Blue Origin, Investigatore principale Franklin Robinson, un ingegnere del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, e il co-investigatore Avram Bar-Cohen, un professore dell'Università del Maryland, dimostrato che la loro tecnologia di raffreddamento microgap non solo rimuove grandi quantità di calore, ma ha anche svolto questo importantissimo lavoro in ambienti a bassa e alta gravità con risultati quasi identici.

Le manifestazioni, finanziato dal programma Flight Opportunities della NASA all'interno della Space Technology Mission Directorate, apre le porte per l'uso della tecnologia in una futura missione di volo spaziale, disse Robinson. Lo sviluppo tecnologico è stato anche sostenuto dal Center Innovation Fund dell'agenzia.

"Gli effetti di gravità sono un grosso rischio in questo tipo di tecnologia di raffreddamento, " ha detto Robinson. "I nostri voli hanno dimostrato che la nostra tecnologia funziona in tutte le condizioni. Pensiamo che questo sistema rappresenti un nuovo paradigma di gestione termica".

Con il raffreddamento microgap, il calore generato dall'elettronica strettamente imballata viene rimosso facendo scorrere un refrigerante, in questo caso, un fluido chiamato HFE 7100 che non conduce elettricità attraverso incorporati, microcanali di forma rettangolare all'interno o tra dispositivi generatori di calore. Mentre il liquido di raffreddamento scorre attraverso questi piccoli spazi, bolle sulle superfici riscaldate, producendo vapore. Questo processo in due fasi offre una maggiore velocità di trasferimento del calore, che mantiene i dispositivi ad alta potenza freschi e meno probabilità di guastarsi a causa del surriscaldamento.

L'approccio di raffreddamento integrato rappresenta un significativo allontanamento dalle tecnologie di raffreddamento più tradizionali. Con approcci più convenzionali, i designer creano una "pianta del pavimento". Mantengono i circuiti generatori di calore e l'altro hardware il più distanti possibile. Il calore viaggia nel circuito stampato, dove è diretto eventualmente a un radiatore montato su un veicolo spaziale.

Progettato inizialmente per circuiti 3D

Robinson e Bar-Cohen hanno iniziato a sviluppare la tecnologia microgap circa quattro anni fa per garantire che la NASA potesse sfruttare i circuiti 3D di prossima generazione quando fosse disponibile.

A differenza dei circuiti più tradizionali, I circuiti 3D vengono creati impilando letteralmente un chip sopra l'altro. Le interconnessioni collegano ogni livello ai suoi vicini adiacenti, proprio come gli ascensori collegano un piano all'altro in un grattacielo. Con un cablaggio più corto che collega i chip, i dati possono spostarsi rapidamente sia in orizzontale che in verticale, miglioramento della larghezza di banda, velocità di calcolo e prestazioni, il tutto consumando meno energia e occupando meno spazio.

Nonostante i suoi vantaggi, I circuiti 3D rappresentano una sfida particolare per i potenziali utenti sia sulla Terra che nello spazio:minore è lo spazio tra i circuiti, più è difficile rimuovere il calore, compromettere le prestazioni a causa del surriscaldamento. Poiché non tutti i chip sono in contatto con un circuito, le tecniche di raffreddamento tradizionali non funzionerebbero con i circuiti 3D. La tecnologia emergente evita questo problema facendo scorrere il refrigerante all'interno e tra i circuiti sovrapposti.

Sebbene originariamente concepito per l'uso in circuiti 3D, il raffreddamento microgap potrebbe aiutare una serie di dispositivi elettronici di volo spaziale, compresa l'elettronica di potenza e le testine laser. Essi, pure, si stanno riducendo di dimensioni e necessitano di un sistema efficace per rimuovere il calore da spazi ristretti. "Vediamo un'applicazione per il raffreddamento microgap in qualsiasi dispositivo elettronico ad alta densità di potenza utilizzato nello spazio, " ha detto Robinson.

Prima dei due voli, Robinson e Bar-Cohen avevano testato la loro tecnologia di raffreddamento in vari orientamenti in un laboratorio. Però, avevano bisogno di certificare il funzionamento della tecnologia nello spazio e in ambienti con gravità variabile. Con la dimostrazione di successo, Robinson crede che la tecnologia di raffreddamento sia pronta per il debutto. "Penso che ora siamo al giusto livello di preparazione tecnologica per implementare il raffreddamento integrato nei progetti di volo, " Egli ha detto.