En af de mest spændende ting ved udforskning af rummet i dag er måderne, hvorpå det bliver mere omkostningseffektivt. Mellem genanvendelige raketter, miniaturiseret elektronik og lanceringsservices til lave omkostninger bliver pladsen mere tilgængelig og befolket. Dette udgør imidlertid også en udfordring, når det kommer til konventionelle metoder til vedligeholdelse af rumfartøjer og satellitter.
En af de største udfordringer er at pakke elektronik i tættere rum, hvilket gør det sværere at holde dem ved operationelle temperaturer. For at tackle dette udvikler ingeniører ved NASA et nyt system kendt som mikrogap-køleteknologi. Under to nylige testflyvninger demonstrerede NASA, at denne metode er effektiv til fjernelse af varme og også kan fungere i et vægtløst miljø.
Disse testflyvninger blev finansieret gennem NASAs program for Flight Opportunity, som er en del af direktoratet for Space Technology Mission med yderligere støtte fra agenturets Center Innovation Fund. Testene blev udført ved hjælp af en Blue Origin's New Shepard-raket, som transporterede systemet til suborbital højder og derefter returnerede det til Jorden.
Hele tiden blev systemets funktionalitet overvåget fra NASA's Goddard Space Flight Center af NASA-ingeniøren Franklin Robinson og Avram Bar-Cohen (en ingeniør fra University of Maryland). Hvad de fandt, var, at mikrogap-afkølingssystemet var i stand til at fjerne store mængder varme fra tætpakede integrerede kredsløb.
Desuden arbejdede systemet i både miljøer med lav tyngdekraft og næsten identiske resultater. Som Robinson forklarede:
”Tyngdekrafteffekter er en stor risiko i denne type køleteknologi. Vores fly beviste, at vores teknologi fungerer under alle forhold. Vi tror, at dette system repræsenterer et nyt termisk styringsparadigme. ”
Med denne nye teknologi fjernes varmen, der genereres af tætpakket elektronik, af en ikke-ledende væske (kendt som HFE 7100), der strømmer gennem mikrokanaler indlejret i eller mellem kredsløbene og producerer damp. Denne proces giver mulighed for en højere varmeoverførselshastighed, som kan sikre, at højdrevne elektroniske enheder vil være mindre tilbøjelige til at svigte på grund af overophedning.
Dette repræsenterer en stor afvigelse fra konventionelle afkølingsmetoder, hvor elektroniske kredsløb er arrangeret i et todimensionalt layout, der holder varmegenererende hardwareelementer langt væk fra hinanden. I mellemtiden overføres varmen, der genereres af elektriske kredsløb, til kredsløbskortet og ledes til sidst mod en rumskibsmonteret radiator.
Denne teknologi drager fordel af 3D-kredsløb, en ny teknologi, hvor kredsløb bogstaveligt talt er stablet oven på hinanden med sammenkoblede ledninger. Dette muliggør kortere afstand mellem chips og overlegen ydelse, da data kan overføres både lodret og vandret. Det giver også mulighed for elektronik, der bruger mindre energi og samtidig optager mindre plads.
For ca. fire år siden begyndte Robinson og Bar-Cohen at undersøge denne teknologi med henblik på rumfart. Integreret i satellitter og rumfartøjer ville 3D-kredsløb være i stand til at rumme kraftfast elektronik og laserhoveder, som også er mindre i størrelse og har brug for bedre systemer til fjernelse af spildvarme.
Tidligere havde Robinson og Bar-Cohen med succes testet systemet i et laboratoriemiljø. Disse flyvetest demonstrerede imidlertid, at det fungerer i rummet og under forskellige tyngdekraftsmiljøer. Af denne grund mener Robinson og Bar-Cohen, at teknologien kan være klar til integration i faktiske missioner.
