Noe av det mest spennende med romutforskning i dag er måtene det blir mer kostnadseffektivt på. Mellom gjenbrukbare raketter, miniatyrisert elektronikk og lavprissettingstjenester blir plassen mer tilgjengelig og befolket. Dette gir imidlertid også en utfordring når det gjelder konvensjonelle metoder for å vedlikeholde romfartøyer og satellitter.
En av de største utfordringene er å pakke elektronikk inn i strammere rom, noe som gjør det vanskeligere å holde dem i driftstemperatur. For å håndtere dette utvikler ingeniører ved NASA et nytt system kjent som mikrogapkjølingsteknologi. Under to nylige testflyvninger demonstrerte NASA at denne metoden er effektiv for å fjerne varme og kan også fungere i et vektløst miljø.
Disse testflygingene ble finansiert gjennom NASAs Flight Opportunity-program, som er en del av direktoratet for romteknologimisjon med tilleggsstøtte gitt av byråets Center Innovation Fund. Testene ble utført ved hjelp av en Blue Origin's New Shepard-rakett, som transporterte systemet til suborbital høyder og deretter returnerte det til Jorden.
Hele tiden ble systemets funksjonalitet overvåket fra NASAs Goddard Space Flight Center av NASA-ingeniøren Franklin Robinson og Avram Bar-Cohen (ingeniør fra University of Maryland). Det de fant var at mikrogapkjølingssystemet var i stand til å fjerne store mengder varme fra tettpakkede integrerte kretsløp.
Systemet fungerte i både miljøer med lav tyngdekraft og nesten identiske resultater. Som Robinson forklarte:
“Tyngdekraftseffekter er en stor risiko i denne typen kjøleteknologi. Flyvningene våre beviste at teknologien vår fungerer under alle forhold. Vi tror dette systemet representerer et nytt termisk styringsparadigme. ”
Med denne nye teknologien fjernes varmen som genereres av tettpakket elektronikk av en ikke-ledende væske (kjent som HFE 7100) som strømmer gjennom mikrokanaler innebygd i eller mellom kretsene og produserer damp. Denne prosessen åpner for en høyere varmeoverføring som kan sikre at høydrevne elektroniske enheter vil være mindre sannsynlige å mislykkes på grunn av overoppheting.
Dette representerer en stor avvik fra konvensjonelle kjølemetoder, der elektroniske kretser er arrangert i en todimensjonal layout som holder varmegenererende maskinvareelementer langt borte fra hverandre. I mellomtiden blir varmen som genereres av elektriske kretser overført til kretskortet og til slutt rettet mot en romfartsmontert radiator.
Denne teknologien utnytter 3D-kretser, en ny teknologi der kretsløp bokstavelig talt er stablet oppå hverandre med sammenkoblede ledninger. Dette tillater kortere avstand mellom brikker og overlegen ytelse siden data kan overføres både vertikalt og horisontalt. Det gir også mulighet for elektronikk som bruker mindre energi og samtidig tar mindre plass.
For omtrent fire år siden begynte Robinson og Bar-Cohen å undersøke denne teknologien med tanke på romfart. Integrert i satellitter og romfartøy, ville 3D-kretser være i stand til å imøtekomme krafttett elektronikk og laserhoder, som også avtar i størrelse og trenger bedre systemer for å fjerne spillvarme.
Tidligere hadde Robinson og Bar-Cohen testet systemet i et laboratoriemiljø. Disse flytestene demonstrerte imidlertid at den fungerer i verdensrommet og under forskjellige tyngdekraftsmiljøer. Av denne grunn tror Robinson og Bar-Cohen teknologien kan være klar for integrering i faktiske oppdrag.
