Una de las cosas más emocionantes de la exploración espacial hoy en día es la forma en que se está volviendo más rentable. Entre los cohetes reutilizables, la electrónica en miniatura y los servicios de lanzamiento de bajo costo, el espacio es cada vez más accesible y poblado. Sin embargo, esto también presenta un desafío cuando se trata de métodos convencionales para mantener naves espaciales y satélites.
Uno de los mayores desafíos es empacar la electrónica en espacios más reducidos, lo que hace que sea más difícil mantenerlos a temperaturas operativas. Para abordar esto, los ingenieros de la NASA están desarrollando un nuevo sistema conocido como tecnología de enfriamiento microgap. Durante dos vuelos de prueba recientes, la NASA demostró que este método es efectivo para eliminar el calor y también puede funcionar en un entorno sin peso.
Estos vuelos de prueba fueron financiados a través del programa de Oportunidades de Vuelo de la NASA, que es parte de la Dirección de Misión de Tecnología Espacial con apoyo adicional proporcionado por el Fondo de Innovación del Centro de la agencia. Las pruebas se llevaron a cabo utilizando un cohete New Shepard de Blue Origin, que transportó el sistema a altitudes suborbitales y luego lo devolvió a la Tierra.
Todo el tiempo, la funcionalidad del sistema fue monitoreada desde el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA por el ingeniero de la NASA Franklin Robinson y Avram Bar-Cohen (un ingeniero de la Universidad de Maryland). Lo que descubrieron fue que el sistema de enfriamiento microgap podía eliminar grandes cantidades de calor de los circuitos integrados apretados.
Además, el sistema funcionó en entornos de baja y alta gravedad con resultados casi idénticos. Como Robinson explicó:
“Los efectos de gravedad son un gran riesgo en este tipo de tecnología de enfriamiento. Nuestros vuelos demostraron que nuestra tecnología funciona en todas las condiciones. Creemos que este sistema representa un nuevo paradigma de gestión térmica ”.
Con esta nueva tecnología, el calor generado por la electrónica compacta se elimina mediante un fluido no conductor (conocido como HFE 7100) que fluye a través de microcanales integrados dentro o entre los circuitos y produce vapor. Este proceso permite una mayor tasa de transferencia de calor que puede garantizar que los dispositivos electrónicos de alta potencia tengan menos probabilidades de fallar debido al sobrecalentamiento.
Esto representa una gran desviación de los enfoques de enfriamiento convencionales, donde los circuitos electrónicos están dispuestos en un diseño bidimensional que mantiene los elementos de hardware generadores de calor alejados entre sí. Mientras tanto, el calor generado por los circuitos eléctricos se transfiere a la placa de circuito y finalmente se dirige hacia un radiador montado en una nave espacial.
Esta tecnología aprovecha los circuitos 3D, una tecnología emergente donde los circuitos están literalmente apilados uno encima de otro con cableado de interconexión. Esto permite distancias más cortas entre chips y un rendimiento superior ya que los datos se pueden transferir tanto vertical como horizontalmente. También permite dispositivos electrónicos que consumen menos energía y ocupan menos espacio.
Hace aproximadamente cuatro años, Robinson y Bar-Cohen comenzaron a investigar esta tecnología con fines de vuelo espacial. Integrados en satélites y naves espaciales, los circuitos 3D podrían acomodar dispositivos electrónicos de alta potencia y cabezales láser, que también están disminuyendo de tamaño y necesitan mejores sistemas para eliminar el calor residual.
Anteriormente, Robinson y Bar-Cohen habían probado con éxito el sistema en un entorno de laboratorio. Sin embargo, estas pruebas de vuelo demostraron que funciona en el espacio y en entornos de gravedad variable. Por esta razón, Robinson y Bar-Cohen creen que la tecnología puede estar lista para integrarse en misiones reales.
