Bugün uzay araştırmaları ile ilgili en heyecan verici şeylerden biri, daha uygun maliyetli hale gelme yoludur. Yeniden kullanılabilir roketler, minyatür elektronikler ve düşük maliyetli fırlatma hizmetleri arasında alan daha erişilebilir ve kalabalık hale geliyor. Bununla birlikte, uzay aracı ve uyduları korumak için geleneksel yöntemler söz konusu olduğunda da bu bir zorluk oluşturmaktadır.
En büyük zorluklardan biri, elektronikleri daha dar alanlara paketlemektir, bu da onları çalışma sıcaklıklarında tutmayı zorlaştırır. Bunu ele almak için NASA'daki mühendisler, mikro boşluk soğutma teknolojisi olarak bilinen yeni bir sistem geliştiriyorlar. Son iki test uçuşu sırasında NASA, bu yöntemin ısıyı gidermede etkili olduğunu ve ağırlıksız bir ortamda da çalışabileceğini gösterdi.
Bu test uçuşları, ajansın Merkez İnovasyon Fonu tarafından sağlanan ek destekle Uzay Teknolojisi Misyon Müdürlüğü'nün bir parçası olan NASA'nın Uçuş Fırsatları programı ile finanse edildi. Testler bir Blue Origin’in New Shepard roketi kullanılarak gerçekleştirildi ve bu sistem sistemi suborbital rakımlara taşıdı ve daha sonra Dünya'ya geri verdi.
Tüm zaman boyunca sistemin işlevselliği NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden NASA mühendisi Franklin Robinson ve Avram Bar-Cohen (Maryland Üniversitesi'nden bir mühendis) tarafından izlendi. Buldukları şey, mikro boşluk soğutma sisteminin sıkıca paketlenmiş entegre devrelerden büyük miktarda ısıyı çıkarabildiğiydi.
Dahası, sistem hem düşük hem de yüksek yerçekimi ortamlarında neredeyse aynı sonuçlarla çalıştı. Robinson'un açıkladığı gibi:
“Yerçekimi etkileri bu tip soğutma teknolojisinde büyük bir risktir. Uçuşlarımız teknolojimizin her koşulda çalıştığını kanıtladı. Bu sistemin yeni bir termal yönetim paradigmasını temsil ettiğini düşünüyoruz. ”
Bu yeni teknoloji ile, sıkıca paketlenmiş elektronikler tarafından üretilen ısı, devrelerin içine veya arasına yerleştirilmiş ve buhar üreten mikrokanallardan akan iletken olmayan bir sıvı (HFE 7100 olarak bilinir) tarafından giderilir. Bu işlem, yüksek güçlü elektronik cihazların aşırı ısınma nedeniyle arızalanma olasılığının daha düşük olmasını sağlayan daha yüksek bir ısı transferine izin verir.
Bu, elektronik devrelerin ısı üreten donanım elemanlarını birbirinden uzak tutan iki boyutlu bir düzende düzenlendiği geleneksel soğutma yaklaşımlarından büyük bir ayrımı temsil eder. Bu arada, elektrik devreleri tarafından üretilen ısı devre kartına aktarılır ve sonunda bir uzay aracına monte edilmiş radyatöre yönlendirilir.
Bu teknoloji, devrelerin tam anlamıyla birbirine bağlanan kablolarla üst üste istiflendiği yeni bir teknoloji olan 3D devresinden yararlanır. Veriler hem dikey hem de yatay olarak aktarılabildiğinden, bu, yongalar arasında daha kısa mesafeler ve üstün performans sağlar. Aynı zamanda daha az enerji tüketen ve aynı zamanda daha az yer kaplayan elektronik cihazlara izin verir.
Yaklaşık dört yıl önce, Robinson ve Bar-Cohen bu teknolojiyi uzay uçuşu için araştırmaya başladılar. Uydulara ve uzay aracına entegre olan 3D devreler, aynı zamanda boyut olarak azalan ve atık ısıyı gidermek için daha iyi sistemlere ihtiyaç duyan güç yoğun elektronik ve lazer kafalarını barındırabilecektir.
Daha önce, Robinson ve Bar-Cohen sistemi laboratuvar ortamında başarılı bir şekilde test etmişlerdi. Ancak bu uçuş testleri uzay ve değişken çekim ortamlarında çalıştığını göstermiştir. Bu nedenle Robinson ve Bar-Cohen, teknolojinin gerçek görevlere entegrasyona hazır olabileceğine inanıyorlar.
