Viena no mūsdienu aizraujošākajām lietām kosmosa izpētē ir veidi, kā tā kļūst rentablāka. Starp atkārtoti lietojamām raķetēm, miniaturizētu elektroniku un zemu izmaksu palaišanas pakalpojumiem kosmoss kļūst pieejamāks un apdzīvotāks. Tomēr tas ir arī izaicinājums, kad runa ir par tradicionālajām kosmosa kuģu un satelītu uzturēšanas metodēm.
Viens no lielākajiem izaicinājumiem ir elektronikas iesaiņošana šaurākās vietās, kas apgrūtina to noturēšanu darba temperatūrā. Lai to risinātu, NASA inženieri izstrādā jaunu sistēmu, kas pazīstama kā mikrogap dzesēšanas tehnoloģija. Laikā divi nesenie testa lidojumi NASA pierādīja, ka šī metode ir efektīva siltuma noņemšanai un var darboties arī bezsvara vidē.
Šos testa lidojumus finansēja NASA Lidojumu iespēju programma , kas ir daļa no Kosmosa tehnoloģiju misijas direktorāts ar aģentūras sniegto papildu atbalstu Centra inovāciju fonds . Pārbaudes tika veiktas, izmantojot Blue Origin's Jaunais Šepards raķete, kas transportēja sistēmu uz suborbitālo augstumu un pēc tam atgrieza to uz Zemi.
Raķetes New Shepard palaišana no Blue Origin palaišanas vietas Teksasā 2015. gada 23. novembrī. Autors: Blue Origin.
Visu laiku sistēmas funkcionalitāti no NASA Godāras kosmosa lidojumu centra uzraudzīja NASA inženieris Franklins Robinsons un Avrams Bar-Koens (Merilendas Universitātes inženieris). Viņi atklāja, ka mikrogap dzesēšanas sistēma spēja noņemt lielu daudzumu siltuma no cieši iesaiņotām integrālajām shēmām.
Turklāt sistēma darbojās gan zemas, gan lielas gravitācijas vidē ar gandrīz identiskiem rezultātiem. Kā Robinsons paskaidroja :
'Smaguma ietekme ir liels risks šāda veida dzesēšanas tehnoloģijās. Mūsu lidojumi pierādīja, ka mūsu tehnoloģija darbojas visos apstākļos. Mēs domājam, ka šī sistēma ir jauna siltuma pārvaldības paradigma.
Izmantojot šo jauno tehnoloģiju, siltumu, ko rada cieši iesaiņota elektronika, noņem nevadošs šķidrums (pazīstams kā HFE 7100), kas plūst caur mikrokanāliem, kas iestrādāti ķēdēs vai starp tām, un rada tvaikus. Šis process nodrošina lielāku siltuma pārneses ātrumu, kas var nodrošināt, ka lieljaudas elektroniskās ierīces pārkaršanas dēļ neizdosies.
Tas ir liela atkāpe no tradicionālajām dzesēšanas pieejām, kur elektroniskās shēmas ir izvietotas divdimensiju izkārtojumā, kas siltumu radošos aparatūras elementus notur tālu vienu no otra. Tikmēr elektrisko ķēžu radītais siltums tiek pārnests uz shēmas plati un galu galā tiek novirzīts uz kosmosa kuģa uzstādītu radiatoru.
Microgap dzesēšanas tehnoloģija, ko izstrādājuši Goddard tehnologs Franklins Robinsons un Merilendas universitātes profesors Avrams Bar-Cohen. Autori: NASA/Franklins Robinsons
Šajā tehnoloģijā tiek izmantotas 3D shēmas, kas ir jauna tehnoloģija, kurā ķēdes burtiski tiek sakrautas viena virs otras ar savstarpēji savienotiem vadiem. Tas nodrošina īsākus attālumus starp mikroshēmām un izcilu veiktspēju, jo datus var pārsūtīt gan vertikāli, gan horizontāli. Tas nodrošina arī elektroniku, kas patērē mazāk enerģijas, vienlaikus aizņemot mazāk vietas.
Apmēram pirms četriem gadiem Robinsons un Bar-Cohen sāka pētīt šo tehnoloģiju kosmosa lidojumu vajadzībām. Satelītos un kosmosa kuģos integrētās 3D shēmas spētu uzņemt jaudas blīvu elektroniku un lāzergalvas, kuru izmērs arī samazinās, un tām ir vajadzīgas labākas sistēmas siltuma atdalīšanai.
Iepriekš Robinsons un Bar-Cohen bija veiksmīgi testējuši sistēmu laboratorijas vidē. Šie lidojuma testi tomēr parādīja, ka tas darbojas kosmosā un dažādās gravitācijas vidēs. Šī iemesla dēļ Robinsons un Bar-Cohen uzskata, ka tehnoloģija varētu būt gatava integrācijai faktiskajās misijās.
Papildu lasīšana: NASA
