Viena no aizraujošākajām lietām kosmosa izpētē mūsdienās ir veidi, kā tā kļūst rentablāka. Starp atkārtoti lietojamām raķetēm, miniatūru elektroniku un lētu palaišanas pakalpojumu kosmoss kļūst pieejamāks un apdzīvotāks. Tomēr tas rada izaicinājumu arī attiecībā uz parastajām kosmosa kuģu un satelītu uzturēšanas metodēm.
Viens no lielākajiem izaicinājumiem ir elektronikas iesaiņošana šaurākās telpās, kas apgrūtina to noturēšanu darba temperatūrā. Lai to risinātu, NASA inženieri izstrādā jaunu sistēmu, kas pazīstama kā mikrogap-dzesēšanas tehnoloģija. Divu nesenu testa lidojumu laikā NASA parādīja, ka šī metode ir efektīva siltuma noņemšanai un var darboties arī bezsvara apstākļos.
Šie izmēģinājuma lidojumi tika finansēti, izmantojot NASA Lidojumu iespēju programmu, kas ir Kosmosa tehnoloģiju misijas direktorāta sastāvdaļa, ar papildu atbalstu, ko nodrošina aģentūras Centra jauninājumu fonds. Pārbaudes tika veiktas, izmantojot Blue Origin’s New Shepard raķeti, kas sistēmu nogādāja suborbitālajos augstumos un pēc tam to atdeva atpakaļ uz Zemes.
Visu laiku sistēmas funkcionalitāti no NASA Goddard kosmisko lidojumu centra novēroja NASA inženieris Franklins Robinsons un Avrams Bārs-Koens (Mērilendas universitātes inženieris). Viņi atklāja, ka mikroshēmu dzesēšanas sistēma spēja noņemt lielu daudzumu siltuma no cieši iesaiņotajām integrētajām shēmām.
Turklāt sistēma darbojās gan zemā, gan augsta gravitācijas vidē ar gandrīz identiskiem rezultātiem. Kā skaidroja Robinsons:
“Smaguma spēki ir liels risks šāda veida dzesēšanas tehnoloģijās. Mūsu lidojumi pierādīja, ka mūsu tehnoloģija darbojas visos apstākļos. Mēs domājam, ka šī sistēma ir jauna siltuma vadības paradigma. ”
Izmantojot šo jauno tehnoloģiju, cieši iesaiņotas elektronikas radītais siltums tiek noņemts ar nevadošu šķidrumu (pazīstams kā HFE 7100), kas plūst caur mikrokanāliem, kas iestrādāti ķēdēs vai starp tām, un rada tvaikus. Šis process ļauj sasniegt lielāku siltuma pārneses ātrumu, kas var nodrošināt, ka lieljaudas elektroniskās ierīces pārkaršanas dēļ var mazāk darboties.
Tas nozīmē lielu atkāpšanos no tradicionālajām dzesēšanas pieejām, kad elektroniskās shēmas ir izkārtotas divdimensiju izkārtojumā, kas siltumu radošos aparatūras elementus notur tālu viens no otra. Tikmēr elektrisko ķēžu radītais siltums tiek pārnests uz shēmas plates un galu galā tiek novirzīts uz kosmosa kuģa uzstādīta radiatora virzienā.
Šī tehnoloģija izmanto 3D shēmas priekšrocības, topošo tehnoloģiju, kur ķēdes burtiski tiek sakrautas viena virs otras ar savstarpēji savienotu vadu. Tas ļauj īsāku attālumu starp mikroshēmām un izcilu veiktspēju, jo datus var pārsūtīt gan vertikāli, gan horizontāli. Tas ļauj arī elektronikai, kas patērē mazāk enerģijas, vienlaikus aizņemot mazāk vietas.
Aptuveni pirms četriem gadiem Robinsons un Bārs Koens sāka pētīt šo tehnoloģiju kosmosa lidojumu vajadzībām. Integrēti satelītos un kosmosa kuģos, 3D shēmas spētu uzņemt jaudīgu elektroniku un lāzera galviņas, kuru izmērs arī samazinās, un kurām ir vajadzīgas labākas sistēmas atkritumu siltuma noņemšanai.
Iepriekš Robinsons un Bārs Koens bija veiksmīgi pārbaudījuši sistēmu laboratorijas vidē. Šie lidojuma testi tomēr parādīja, ka tas darbojas kosmosā un mainīgā gravitācijas vidē. Šī iemesla dēļ Robinsons un Bārs Koens uzskata, ka šī tehnoloģija var būt gatava integrēšanai faktiskajās misijās.
