À medida que a espaçonave se torna maior, o calor que eles produzem também aumenta. Isso significa que os veículos construídos para exploração espacial de longo prazo precisam de sistemas de resfriamento mais eficientes.

A investigação do fluxo de duas fases examina as características de transferência de calor de como os líquidos ferventes se transformam em vapor na microgravidade. O fluxo de ebulição está em ebulição com fluxo forçado sobre uma superfície aquecida, enquanto o fluxo de duas fases se refere a ambas as fases - vapor e líquido - fluindo juntas em um único canal ou tubo. Usando um loop com um tubo de aquecimento transparente a bordo da Estação Espacial Internacional, os pesquisadores estabelecerão a taxa de fluxo, potência de aquecimento, proporção de vapor para fluxo total, e outros efeitos em diferentes condições. Esses dados contribuirão para uma melhor compreensão fundamental do comportamento do líquido e do vapor e o mecanismo de como o calor é transferido na microgravidade.

Na terra, este entendimento tem aplicações potenciais no projeto de sistemas de refrigeração para computadores de alto desempenho, servidores de dados, e veículos elétricos.

Satoshi Matsumoto, um cientista de projeto da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), disse "Os sistemas de gerenciamento térmico devem remover grandes quantidades de energia térmica, transportar calor residual por longas distâncias para radiadores, e resfriar altos níveis de energia térmica gerada por dispositivos de energia. Conseguir tudo isso requer métodos mais eficientes para remover a energia térmica, e os dispositivos que usam fervura e fluxo de duas fases mostram-se mais promissores do que os métodos convencionais. "

A fervura remove o calor transformando o líquido em vapor na superfície aquecida. Os sistemas de resfriamento usam condensadores que resfriam o vapor e produzem condensação na superfície da unidade, transformando assim esse vapor de volta em líquido, em um ciclo contínuo. Em um sistema de fluxo de duas fases, o calor é removido quando o líquido vaporiza durante a fervura, resultando em remoção e transporte de calor de alto desempenho.

Misturas de líquidos e bolhas se comportam de maneira muito diferente no espaço, Contudo.

Na terra, bolhas geradas pela fervura deixam a superfície do líquido por causa da força de empuxo - as bolhas são cerca de 1, 000 vezes menos denso que o líquido. Essa força flutuante desaparece na microgravidade, portanto, as bolhas não se destacam facilmente da superfície. Eles essencialmente formam uma camada isolante na superfície e podem diminuir significativamente a transferência de calor.

A investigação estabelecerá um banco de dados útil no projeto de sistemas de próxima geração para gerenciar o calor no espaço. Atualmente, não existe nenhuma base de dados coerente para os comportamentos de fluxo e transferência de calor de misturas de líquidos e vapores usados ​​para ebulição de fluxo em microgravidade.

"Um banco de dados de fluxo de duas fases em ebulição também pode nos mostrar as condições em que o efeito da gravidade desaparece, mesmo se o refrigerante ou a geometria dos tubos mudar, "Matsumoto disse." Isso é importante para projetar sistemas de resfriamento para os resultados de referência espacial do experimento orbital, apesar do número limitado de condições experimentais. "

"Resumindo, nossos objetivos científicos são esclarecer mecanismos detalhados de transferência de calor, estabelecer um mapa das forças dominantes, e esclarecer detalhes de comportamentos de fluxo de vapor líquido, "disse o investigador principal Haruhiko Ohta, pesquisador do Departamento de Aeronáutica e Astronáutica da Universidade Kyusyu no Japão. "Este experimento de microgravidade avançará a compreensão fundamental do fluxo de ebulição de duas fases, especialmente a relação entre a transferência de calor e o comportamento na interface. "

Além disso, A JAXA estabelecerá padrões para sistemas de gerenciamento térmico de naves espaciais usando circuitos de circulação de duas fases em ebulição, incluindo loops de tubo de calor como um método passivo alternativo ao loop bombeado testado nesta investigação.

Sistemas de gerenciamento térmico mais eficientes, no espaço e na Terra, vai nos ajudar a manter a calma.