Jednou z najzaujímavejších vecí týkajúcich sa prieskumu vesmíru v súčasnosti je spôsob, ktorým sa stáva nákladovo efektívnejším. Medzi znovu použiteľnými raketami, miniaturizovanou elektronikou a nízkonákladovými štartovacími službami sa vesmír stáva dostupnejším a obývanejším. To však predstavuje výzvu aj pre konvenčné metódy údržby kozmických lodí a satelitov.
Jednou z najväčších výziev je balenie elektroniky do tesnejších priestorov, čo sťažuje ich udržiavanie pri prevádzkových teplotách. Na riešenie tohto problému vyvíjajú inžinieri z NASA nový systém známy ako technológia chladenia mikrogapov. Počas dvoch nedávnych testovacích letov NASA preukázala, že táto metóda je účinná pri odstraňovaní tepla a môže fungovať aj v beztiažovom prostredí.
Tieto testovacie lety boli financované z programu NASA Flight Opportunities, ktorý je súčasťou riaditeľstva misie Space Technology Mission Directorate s ďalšou podporou poskytovanou agentúrou Center Innovation Fund. Testy sa vykonávali s použitím rakety New Shepard od spoločnosti Blue Origin, ktorá prepravila systém do suborbitálnych výšok a potom ho vrátila na Zem.
Po celú dobu bola funkčnosť systému monitorovaná z NASA Goddard Space Flight Center inžinierom NASA Franklin Robinson a Avram Bar-Cohen (inžinier z University of Maryland). Zistili, že systém na chladenie mikropapier bol schopný z veľkých integrovaných obvodov odstrániť veľké množstvo tepla.
Systém navyše pracoval v prostrediach s nízkou aj vysokou gravitáciou s takmer rovnakými výsledkami. Ako vysvetlil Robinson:
„Gravitačné efekty sú v tomto type technológie chladenia veľkým rizikom. Naše lety dokázali, že naša technológia funguje za všetkých podmienok. Myslíme si, že tento systém predstavuje novú paradigmu riadenia teploty. “
Pri tejto novej technológii sa teplo generované pevne zabalenou elektronikou odvádza nevodivou tekutinou (známou ako HFE 7100), ktorá preteká mikrokanálmi zabudovanými vo vnútri alebo medzi obvodmi a vytvára pary. Tento proces umožňuje vyššiu rýchlosť prenosu tepla, ktorá môže zabezpečiť, že vysokovýkonné elektronické zariadenia budú s menšou pravdepodobnosťou zlyhať v dôsledku prehriatia.
To predstavuje veľkú odchýlku od konvenčných prístupov chladenia, kde sú elektronické obvody usporiadané v dvojrozmernom usporiadaní, ktoré udržuje hardvérové prvky generujúce teplo ďaleko od seba. Medzitým sa teplo generované elektrickými obvodmi prenáša na dosku plošných spojov a nakoniec smeruje k radiátoru namontovanému na kozmickej lodi.
Táto technológia využíva 3D obvody, vznikajúcu technológiu, pri ktorej sú obvody doslova naskladané jeden na druhý s prepojovacím vedením. To umožňuje kratšie vzdialenosti medzi čipmi a vynikajúci výkon, pretože údaje je možné prenášať vertikálne aj horizontálne. Umožňuje aj elektroniku, ktorá spotrebúva menej energie a zároveň zaberá menej miesta.
Približne pred štyrmi rokmi začali Robinson a Bar-Cohen skúmať túto technológiu na účely vesmírneho letu. 3D obvody integrované do satelitov a kozmických lodí by boli schopné pojať výkonnú elektroniku a laserové hlavy, ktoré sa tiež zmenšujú a potrebujú lepšie systémy na odvádzanie odpadového tepla.
Robinson a Bar-Cohen predtým tento systém úspešne testovali v laboratórnom prostredí. Tieto letové testy však preukázali, že pracuje vo vesmíre a v meniacom sa gravitačnom prostredí. Z tohto dôvodu sa Robinson a Bar-Cohen domnievajú, že táto technológia môže byť pripravená na integráciu do skutočných misií.
