Jednou z nejzajímavějších věcí o průzkumu vesmíru v dnešní době jsou způsoby, jak je stále nákladově efektivnější. Mezi opětovně použitelnými raketami, miniaturizovanou elektronikou a nízkonákladovými startovními službami se vesmír stává dostupnějším a osídlenějším. To však také představuje výzvu, pokud jde o konvenční metody údržby kosmických lodí a satelitů.
Jednou z největších výzev je balení elektroniky do těsnějších prostorů, což ztěžuje jejich udržování při provozních teplotách. Abychom to vyřešili, vyvíjejí inženýři NASA nový systém známý jako technologie chlazení mikrokapslí. Během dvou nedávných zkušebních letů NASA prokázala, že tato metoda je účinná při odvádění tepla a může fungovat i v beztížném prostředí.
Tyto zkušební lety byly financovány z programu NASA Flight Opportunities, který je součástí ředitelství pro vesmírné technologie s další podporou poskytovanou střediskovým inovačním fondem agentury. Testy byly prováděny pomocí rakety New Shepard od Blue Origin, která transportovala systém do suborbitálních výšek a poté jej vrátila na Zemi.
Po celou dobu byla funkčnost systému monitorována z NASA Goddard Space Flight Center inženýry NASA Franklin Robinson a Avram Bar-Cohen (inženýr z University of Maryland). Zjistili, že chladicí systém microgap byl schopen odstranit velké množství tepla z těsně integrovaných integrovaných obvodů.
Navíc systém pracoval v prostředí s nízkou i vysokou gravitací s téměř identickými výsledky. Jak vysvětlil Robinson:
„Gravitační efekty jsou v tomto typu chladicí technologie velkým rizikem. Naše lety prokázaly, že naše technologie funguje za všech podmínek. Myslíme si, že tento systém představuje nové paradigma tepelné správy. “
S touto novou technologií je teplo generované pevně nabitou elektronikou odváděno nevodivou tekutinou (známou jako HFE 7100), která proudí mikrokanály zabudovanými uvnitř nebo mezi obvody a vytváří páru. Tento proces umožňuje vyšší rychlost přenosu tepla, která může zajistit, že u vysoce výkonných elektronických zařízení bude méně pravděpodobné selhání v důsledku přehřátí.
To představuje velkou odchylku od konvenčních přístupů chlazení, kde jsou elektronické obvody uspořádány ve dvourozměrném uspořádání, které udržuje hardwarové prvky generující teplo daleko od sebe. Mezitím se teplo generované elektrickými obvody přenáší na desku s obvody a nakonec směřuje k radiátoru namontovanému na kosmické lodi.
Tato technologie využívá 3D obvodů, nově vznikající technologie, kde jsou obvody doslova naskládány jeden na druhého s propojovacím propojením. To umožňuje kratší vzdálenosti mezi čipy a vynikající výkon, protože data lze přenášet vertikálně i horizontálně. Umožňuje také elektroniku, která spotřebovává méně energie a zároveň zabírá méně místa.
Přibližně před čtyřmi lety začali Robinson a Bar-Cohen tuto technologii zkoumat pro účely kosmického letu. Integrované do satelitů a kosmických lodí by mohly 3D obvody pojmout výkonnou elektroniku a laserové hlavy, které se také zmenšují a potřebují lepší systémy pro odvádění odpadního tepla.
Dříve Robinson a Bar-Cohen tento systém úspěšně testovali v laboratorním prostředí. Tyto letové zkoušky však prokázaly, že funguje v prostoru a za různých gravitačních podmínek. Z tohoto důvodu se Robinson a Bar-Cohen domnívají, že tato technologie může být připravena k integraci do skutečných misí.
