p O NASA Glenn Research Center está desenvolvendo a próxima geração de Stirling Radioisotope Generators (SRGs) para alimentar missões científicas no espaço profundo. Uma lacuna potencial da tecnologia é a abordagem de rejeição de calor residual para conversores Stirling de maior potência. O anterior gerador de radioisótopo Stirling avançado de 140 W (ASRG) usava um flange de condução de liga de cobre para transferir calor do conversor para a superfície do radiador do alojamento do gerador. O flange de condução incorreria em uma penalidade substancial de massa e desempenho térmico para sistemas Stirling maiores. O Radial Core Heat Spreader (RCHS) é um dispositivo de gerenciamento térmico de duas fases passivo desenvolvido para resolver esse problema usando vapor de água em vez de cobre como meio de transporte de calor. p O RCHS é um vazio, disco de titânio ondulado que usa água fervente e condensada para transferir calor radialmente do centro onde o conversor de Stirling estaria localizado, para o diâmetro externo onde o alojamento do gerador seria conectado. O RCHS experimental pesa cerca de 175 gramas e é projetado para transferir 130 W (térmico) do cubo para o perímetro. Ele opera a uma temperatura nominal de 90 ° C com uma faixa utilizável entre 50 e 150 ° C. Para teste, o conversor Stirling foi substituído por um elemento de aquecimento elétrico e a carcaça do gerador foi substituída por um absorvedor de calor.

p Duas campanhas de voo parabólico e um teste de voo suborbital forneceram dados essenciais em ambientes de gravidade múltipla para avaliar o desempenho térmico do RCHS. Os voos parabólicos ocorreram durante 2013 e 2014. O voo suborbital ocorreu em 7 de julho, 2015 e incluiu duas unidades RCHS, um paralelo e um perpendicular em relação ao vetor de lançamento. O foguete Black Brant IX entregou a carga útil RCHS a uma altitude de 332 km com mais de oito minutos de microgravidade. O objetivo deste experimento era determinar se o RCHS poderia funcionar durante todas as fases da missão. Uma vez que os SRGs são abastecidos e operam antes do lançamento, é crucial que o gerenciamento térmico adequado seja mantido durante o manuseio em solo de 1 g, lançamento do hyper-g, e ambientes de micro-g. Os resultados do teste verificaram que o RCHS poderia tolerar os transientes gravitacionais ao longo do voo suborbital, ao transferir a energia térmica necessária para manter um conversor Stirling dentro de seus limites de temperatura prescritos.

p O RCHS testado em vôo tem um quarto da massa do flange de condução de cobre ASRG de última geração, e fornece transferência de calor aprimorada para minimizar a resistência térmica. Conforme o nível de potência do conversor Stirling aumenta, a economia de massa e os benefícios de transporte de calor fornecidos pelo RCHS aumentarão substancialmente. O teste de voo do foguete de sondagem provou que o RCHS pode manter o controle térmico adequado durante a hipergravidade e microgravidade, independentemente da orientação do dispositivo em relação às forças de lançamento.

p O RCHS atingiu um nível de preparação de tecnologia (TRL) de seis para uso em sistemas de energia Stirling por meio de testes rigorosos em uma ampla gama de ambientes, incluindo lançamento, microgravidade, e vácuo térmico. Se a tecnologia fosse adotada no SRG de próxima geração, seriam necessários testes adicionais de sistema integrado.