La technologie de refroidissement microgap développée par le technologue Goddard Franklin Robinson et le professeur de l'Université du Maryland Avram Bar-Cohen a été testée deux fois sur une fusée Blue Origin New Shepard. Crédit :NASA/Franklin Robinson
Une technologie révolutionnaire qui permettrait à la NASA de refroidir efficacement l'électronique des instruments étroitement emballés et d'autres équipements de vol spatial n'est pas affectée par l'apesanteur, et pourrait être utilisé sur une future mission de vol spatial.
Lors de deux vols récents à bord de la fusée New Shepard de Blue Origin, Chercheur principal Franklin Robinson, ingénieur au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et co-investigateur Avram Bar-Cohen, un professeur de l'Université du Maryland, prouvé que leur technologie de refroidissement microgap non seulement éliminait de grandes quantités de chaleur, mais a également effectué ce travail très important dans des environnements à faible et à haute gravité avec des résultats presque identiques.
Les manifestations, financé par le programme Flight Opportunities de la NASA au sein de la Direction des missions de technologie spatiale, ouvre les portes de l'utilisation de la technologie lors d'une future mission spatiale, dit Robinson. Le développement technologique a également été soutenu par le Centre Innovation Fund de l'agence.
"Les effets de la gravité sont un gros risque dans ce type de technologie de refroidissement, " a déclaré Robinson. "Nos vols ont prouvé que notre technologie fonctionne dans toutes les conditions. Nous pensons que ce système représente un nouveau paradigme de gestion thermique."
Avec refroidissement microgap, la chaleur générée par les composants électroniques étroitement emballés est éliminée par l'écoulement d'un liquide de refroidissement - dans ce cas, un fluide appelé HFE 7100 qui ne conduit pas l'électricité - à travers intégré, des microcanaux de forme rectangulaire à l'intérieur ou entre des dispositifs générateurs de chaleur. Au fur et à mesure que le liquide de refroidissement s'écoule à travers ces minuscules interstices, il bout sur les surfaces chauffées, produire de la vapeur. Ce procédé en deux phases offre un taux de transfert de chaleur plus élevé, qui maintient les appareils haute puissance au frais et moins susceptibles de tomber en panne en raison d'une surchauffe.
L'approche de refroidissement intégré représente un changement significatif par rapport aux technologies de refroidissement plus traditionnelles. Avec des approches plus conventionnelles, les concepteurs créent un « plan d'étage ». Ils maintiennent les circuits de génération de chaleur et autres matériels aussi éloignés que possible. La chaleur se propage dans le circuit imprimé, où il est finalement dirigé vers un radiateur monté sur un vaisseau spatial.
L'équipe au sol récupère les expériences lancées sur la fusée réutilisable New Shepard sur laquelle la technologie de refroidissement par microgap a volé deux fois. Crédit :Blue Origin
Conçu initialement pour les circuits 3D
Robinson et Bar-Cohen ont commencé à développer la technologie microgap il y a environ quatre ans pour s'assurer que la NASA pourrait tirer parti des circuits 3-D de nouvelle génération lorsqu'ils seraient disponibles.
Contrairement aux circuits plus traditionnels, Les circuits 3D sont créés en empilant littéralement une puce sur une autre. Des interconnexions relient chaque niveau à ses voisins adjacents, un peu comme la façon dont les ascenseurs relient un étage à l'autre dans un gratte-ciel. Avec un câblage plus court reliant les puces, les données peuvent se déplacer rapidement à la fois horizontalement et verticalement, amélioration de la bande passante, vitesse de calcul et performances, tout en consommant moins d'énergie et en occupant moins d'espace.
Malgré ses avantages, Les circuits 3D présentent un défi particulier pour les utilisateurs potentiels à la fois sur Terre et dans l'espace :plus l'espace entre les circuits est petit, plus il est difficile d'évacuer la chaleur, compromettre les performances en raison d'une surchauffe. Parce que toutes les puces ne sont pas en contact avec un circuit imprimé, les techniques de refroidissement traditionnelles ne fonctionneraient pas avec des circuits 3D. La technologie émergente évite ce problème en faisant circuler du liquide de refroidissement à l'intérieur et entre les circuits empilés.
Bien qu'à l'origine conçu pour être utilisé dans les circuits 3-D, le refroidissement par microgap pourrait aider une multitude d'appareils électroniques de vol spatial, y compris l'électronique de puissance et les têtes laser. Ils, trop, diminuent en taille et ont besoin d'un système efficace pour évacuer la chaleur des espaces serrés. « Nous voyons une application pour le refroidissement microgap dans tout appareil électronique à forte densité de puissance utilisé dans l'espace, ", a déclaré Robinson.
Avant les deux vols, Robinson et Bar-Cohen avaient testé leur technologie de refroidissement à diverses orientations dans un laboratoire. Cependant, ils devaient certifier le fonctionnement de la technologie dans l'espace et dans des environnements de gravité variables. Avec la démonstration réussie, Robinson pense que la technologie de refroidissement est prête pour les heures de grande écoute. "Je pense que nous sommes maintenant au bon niveau de préparation technologique pour mettre en œuvre le refroidissement intégré sur les projets de vol, " il a dit.
