A tecnologia de resfriamento microgap desenvolvida pelo tecnólogo Goddard Franklin Robinson e o professor da Universidade de Maryland, Avram Bar-Cohen, foi testada duas vezes em um foguete Blue Origin New Shepard. Crédito:NASA / Franklin Robinson
Uma tecnologia inovadora que permitiria à NASA resfriar com eficácia os eletrônicos de instrumentos compactos e outros equipamentos de voo espacial não são afetados pela gravidade zero, e poderia ser usado em uma futura missão de vôo espacial.
Durante dois voos recentes a bordo do foguete New Shepard da Blue Origin, Investigador Principal Franklin Robinson, engenheiro do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, e co-investigador Avram Bar-Cohen, um professor da Universidade de Maryland, provou que sua tecnologia de resfriamento por micro-abertura não apenas removeu grandes quantidades de calor, mas também realizou este trabalho importantíssimo em ambientes de baixa e alta gravidade com resultados quase idênticos.
As manifestações, financiado pelo programa de Oportunidades de Voo da NASA dentro da Diretoria de Missão de Tecnologia Espacial, abre as portas para o uso da tecnologia em uma futura missão de voo espacial, Disse Robinson. O desenvolvimento da tecnologia também foi apoiado pelo Center Innovation Fund da agência.
"Os efeitos da gravidade são um grande risco neste tipo de tecnologia de resfriamento, "Robinson disse." Nossos voos provaram que nossa tecnologia funciona em todas as condições. Achamos que este sistema representa um novo paradigma de gerenciamento térmico. "
Com resfriamento por microgap, o calor gerado por eletrônicos compactados é removido fluindo um refrigerante - neste caso, um fluido chamado HFE 7100 que não conduz eletricidade - por meio de microcanais retangulares dentro ou entre dispositivos geradores de calor. À medida que o refrigerante flui por essas pequenas lacunas, ele ferve nas superfícies aquecidas, produzindo vapor. Este processo de duas fases oferece uma maior taxa de transferência de calor, que mantém os dispositivos de alta potência resfriados e com menor probabilidade de falhar devido ao superaquecimento.
A abordagem de resfriamento integrado representa um afastamento significativo das tecnologias de resfriamento mais tradicionais. Com abordagens mais convencionais, designers criam uma "planta baixa". Eles mantêm os circuitos de geração de calor e outros hardwares o mais distantes possível. O calor viaja para a placa de circuito impresso, onde é direcionado eventualmente para um radiador montado na nave espacial.
A equipe de terra recupera experimentos lançados no foguete reutilizável New Shepard, no qual a tecnologia de resfriamento de microgap voou duas vezes. Crédito:Blue Origin
Projetado inicialmente para circuitos 3-D
Robinson e Bar-Cohen começaram a desenvolver a tecnologia microgap há cerca de quatro anos para garantir que a NASA pudesse aproveitar as vantagens dos circuitos 3-D de próxima geração quando eles se tornassem disponíveis.
Ao contrário dos circuitos mais tradicionais, Os circuitos 3-D são criados literalmente empilhando um chip sobre o outro. As interconexões ligam cada nível a seus vizinhos adjacentes, muito parecido com a forma como os elevadores conectam um andar ao outro em um arranha-céu. Com uma cablagem mais curta ligando os chips, os dados podem se mover rapidamente tanto horizontal quanto verticalmente, melhorando a largura de banda, velocidade computacional e desempenho, tudo isso consumindo menos energia e ocupando menos espaço.
Apesar de suas vantagens, Os circuitos 3-D apresentam um desafio particular para usuários em potencial na Terra e no espaço:quanto menor o espaço entre os circuitos, mais difícil é remover o calor, prejudicando o desempenho devido ao superaquecimento. Como nem todos os chips estão em contato com uma placa de circuito, as técnicas tradicionais de resfriamento não funcionariam com circuitos 3-D. A tecnologia emergente evita esse problema operando o refrigerante dentro e entre os circuitos empilhados.
Embora originalmente concebido para uso em circuitos 3-D, o resfriamento do microgap pode ajudar uma série de dispositivos eletrônicos para voos espaciais, incluindo eletrônica de potência e cabeças de laser. Elas, também, estão diminuindo de tamanho e precisam de um sistema eficaz para remover o calor de espaços compactados. "Vemos uma aplicação para resfriamento por micro-abertura em qualquer dispositivo eletrônico com alta densidade de energia usado no espaço, "Robinson disse.
Antes dos dois voos, Robinson e Bar-Cohen testaram sua tecnologia de resfriamento em várias orientações em um laboratório. Contudo, eles precisavam certificar a operação da tecnologia no espaço e em ambientes de gravidade variável. Com a demonstração de sucesso, Robinson acredita que a tecnologia de resfriamento está pronta para o horário nobre. "Acho que agora estamos no nível certo de prontidão de tecnologia para implementar resfriamento integrado em projetos de voo, " ele disse.
