Le Glenn Research Center de la NASA développe la prochaine génération de générateurs de radio-isotopes Stirling (SRG) pour alimenter les missions scientifiques dans l'espace lointain. Une lacune technologique potentielle est l'approche de rejet de la chaleur perdue pour les convertisseurs Stirling de plus grande puissance. Le précédent générateur de radio-isotopes avancé Stirling (ASRG) de 140 W utilisait une bride de conduction en alliage de cuivre pour transférer la chaleur du convertisseur à la surface du radiateur du boîtier du générateur. La bride de conduction entraînerait une perte de masse et de performance thermique substantielle pour les systèmes Stirling plus grands. Le Radial Core Heat Spreader (RCHS) est un dispositif de gestion thermique passif à deux phases développé pour résoudre ce problème en utilisant de la vapeur d'eau au lieu du cuivre comme fluide caloporteur.

Le RCHS est un creux, disque en titane alvéolé qui utilise de l'eau bouillante et de condensation pour transférer la chaleur radialement depuis le centre où serait situé le convertisseur Stirling, au diamètre extérieur où le boîtier du générateur se fixerait. Le RCHS expérimental pèse environ 175 grammes et est conçu pour transférer 130 W (thermiques) du hub au périmètre. Il fonctionne à une température nominale de 90°C avec une plage utilisable comprise entre 50 et 150°C. Pour tester, le convertisseur Stirling a été remplacé par un élément chauffant électrique et le boîtier du générateur a été remplacé par un absorbeur de chaleur.

Deux campagnes de vols paraboliques et un essai en vol suborbital ont fourni des données essentielles dans des environnements à gravité multiple pour évaluer les performances thermiques du RCHS. Les vols paraboliques ont eu lieu en 2013 et 2014. Le vol suborbital a eu lieu le 7 juillet. 2015 et comprenait deux unités RCHS, une parallèle et une perpendiculaire par rapport au vecteur de lancement. La fusée Black Brant IX a transporté la charge utile du RCHS à une altitude de 332 km avec plus de huit minutes de microgravité. Le but de cette expérience était de déterminer si le RCHS pouvait fonctionner pendant toutes les phases de la mission. Étant donné que les SRG sont alimentés et fonctionnent avant le lancement, il est crucial qu'une bonne gestion thermique soit maintenue pendant la manutention au sol de 1 g, lancement hyper-g, et les environnements spatiaux micro-g. Les résultats des tests ont vérifié que le RCHS pouvait tolérer les transitoires gravitationnels tout au long du vol suborbital, tout en transférant la puissance thermique nécessaire pour maintenir un convertisseur Stirling dans ses limites de température prescrites.

Le RCHS testé en vol représente un quart de la masse de la bride de conduction en cuivre ASRG à la pointe de la technologie, et fournit un transfert de chaleur amélioré pour minimiser la résistance thermique. Au fur et à mesure que le niveau de puissance du convertisseur Stirling augmente, les économies de masse et les avantages de transport de chaleur fournis par le RCHS augmenteront considérablement. Le test en vol de la fusée-sonde a prouvé que le RCHS pouvait maintenir un contrôle thermique approprié pendant l'hypergravité et la microgravité, quelle que soit l'orientation de l'appareil par rapport aux forces de lancement.

Le RCHS a atteint un niveau de maturité technologique (TRL) de six pour une utilisation dans les systèmes électriques de Stirling grâce à des tests rigoureux dans un large éventail d'environnements, y compris le lancement, microgravité, et thermo-vide. Si la technologie était adoptée dans la prochaine génération de SRG, des tests supplémentaires du système intégré seraient nécessaires.