Ένα από τα πιο συναρπαστικά πράγματα σχετικά με την εξερεύνηση του διαστήματος σήμερα είναι οι τρόποι με τους οποίους γίνεται πιο οικονομικά αποδοτικό. Μεταξύ επαναχρησιμοποιήσιμων πυραύλων, μικροσκοπικών ηλεκτρονικών συσκευών και υπηρεσιών εκτόξευσης χαμηλού κόστους, ο χώρος γίνεται όλο και πιο προσβάσιμος και πληθυσμός. Ωστόσο, αυτό αποτελεί επίσης μια πρόκληση όσον αφορά τις συμβατικές μεθόδους συντήρησης διαστημικών σκαφών και δορυφόρων.
Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις είναι η συσκευασία ηλεκτρονικών συσκευών σε αυστηρότερους χώρους, γεγονός που καθιστά δυσκολότερη τη διατήρησή τους σε θερμοκρασίες λειτουργίας. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, οι μηχανικοί της NASA αναπτύσσουν ένα νέο σύστημα γνωστό ως τεχνολογία ψύξης microgap. Κατά τη διάρκεια δύο πρόσφατων δοκιμαστικών πτήσεων, η NASA απέδειξε ότι αυτή η μέθοδος είναι αποτελεσματική στην απομάκρυνση της θερμότητας και μπορεί επίσης να λειτουργήσει σε περιβάλλον χωρίς βάρος.
Αυτές οι δοκιμαστικές πτήσεις χρηματοδοτήθηκαν μέσω του προγράμματος Flight Opportunities της NASA, το οποίο αποτελεί μέρος της Διεύθυνσης Διαστημικής Τεχνολογίας της Αποστολής με πρόσθετη υποστήριξη από το Κέντρο Καινοτομίας του οργανισμού. Οι δοκιμές διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας έναν πύραυλο New Origin Shepard της Blue Origin, ο οποίος μετέφερε το σύστημα σε υποβρυχικά υψόμετρα και στη συνέχεια το επέστρεψε στη Γη.
Όλο το διάστημα, η λειτουργικότητα του συστήματος παρακολουθήθηκε από το Goddard Space Flight Center της NASA από τον μηχανικό της NASA Franklin Robinson και τον Avram Bar-Cohen (μηχανικός από το Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ). Αυτό που βρήκαν ήταν ότι το σύστημα ψύξης microgap μπόρεσε να αφαιρέσει μεγάλες ποσότητες θερμότητας από σφιχτά ολοκληρωμένα κυκλώματα.
Επιπλέον, το σύστημα λειτούργησε σε περιβάλλοντα χαμηλής και υψηλής βαρύτητας με σχεδόν ίδια αποτελέσματα. Όπως εξήγησε ο Ρόμπινσον:
«Τα αποτελέσματα της βαρύτητας αποτελούν μεγάλο κίνδυνο σε αυτόν τον τύπο τεχνολογίας ψύξης. Οι πτήσεις μας απέδειξαν ότι η τεχνολογία μας λειτουργεί υπό όλες τις συνθήκες. Πιστεύουμε ότι αυτό το σύστημα αντιπροσωπεύει ένα νέο πρότυπο θερμικής διαχείρισης. "
Με αυτήν τη νέα τεχνολογία, η θερμότητα που παράγεται από σφιχτά συσκευασμένα ηλεκτρονικά αφαιρείται από ένα μη αγώγιμο υγρό (γνωστό ως HFE 7100) που ρέει μέσω μικροδιαύλων ενσωματωμένων εντός ή μεταξύ των κυκλωμάτων και παράγει ατμούς. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει υψηλότερο ρυθμό μεταφοράς θερμότητας που μπορεί να διασφαλίσει ότι οι ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής ισχύος θα είναι λιγότερο πιθανό να αποτύχουν λόγω υπερθέρμανσης.
Αυτό αντιπροσωπεύει μια μεγάλη απόκλιση από τις συμβατικές προσεγγίσεις ψύξης, όπου τα ηλεκτρονικά κυκλώματα είναι διατεταγμένα σε μια δισδιάστατη διάταξη που διατηρεί τα στοιχεία υλικού παραγωγής θερμότητας μακριά το ένα από το άλλο. Εν τω μεταξύ, η θερμότητα που παράγεται από ηλεκτρικά κυκλώματα μεταφέρεται στην πλακέτα κυκλώματος και τελικά κατευθύνεται προς ένα ψυγείο τοποθετημένο σε διαστημόπλοια.
Αυτή η τεχνολογία εκμεταλλεύεται τα τρισδιάστατα κυκλώματα, μια αναδυόμενη τεχνολογία όπου τα κυκλώματα στοιβάζονται κυριολεκτικά το ένα πάνω από το άλλο με διασυνδεόμενες καλωδιώσεις. Αυτό επιτρέπει μικρότερες αποστάσεις μεταξύ chip και ανώτερης απόδοσης, καθώς τα δεδομένα μπορούν να μεταφερθούν κάθετα και οριζόντια. Επιτρέπει επίσης ηλεκτρονικά που καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια ενώ καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο.
Πριν από περίπου τέσσερα χρόνια, ο Robinson και ο Bar-Cohen άρχισαν να ερευνούν αυτήν την τεχνολογία για τους σκοπούς του διαστημικού πτήσης. Ενσωματωμένα σε δορυφόρους και διαστημικά σκάφη, τα κυκλώματα 3D θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ηλεκτρονικά υψηλής πυκνότητας και κεφαλές λέιζερ, τα οποία επίσης μειώνονται σε μέγεθος και χρειάζονται καλύτερα συστήματα για την απομάκρυνση της σπατάλης θερμότητας.
Προηγουμένως, οι Robinson και Bar-Cohen είχαν δοκιμάσει επιτυχώς το σύστημα σε εργαστηριακό περιβάλλον. Αυτές οι δοκιμές πτήσης, ωστόσο, απέδειξαν ότι λειτουργεί στο διάστημα και σε διαφορετικά περιβάλλοντα βαρύτητας. Για το λόγο αυτό, οι Robinson και Bar-Cohen πιστεύουν ότι η τεχνολογία μπορεί να είναι έτοιμη για ένταξη σε πραγματικές αποστολές.
