Goddard-teknologen Frank Robinson är planerad att flyga sin microgap-kylningsteknik ombord på den fullt återanvändbara Blue Origin New Shepard-lanseringen. Upphovsman:NASA:s Goddard Space Flight Center/Bill Hrybyk
En ny teknik för att ta bort överdriven, potentiellt skadlig värme från små, tätt packad instrumentelektronik och annan rymdflygningsutrustning kommer att demonstreras för första gången under en kommande suborbitalflygning ombord på ett återanvändbart lanseringsfordon.
Värmeingenjör Franklin Robinson, som arbetar på NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, är planerad att flyga sitt experiment ombord på det fullt återanvändbara Blue Origin New Shepard-lanseringsfordonet för att bevisa att mikrogapkylningstekniken är immun mot effekterna av noll gravitation.
Demonstrationen, finansierad av NASA:s rymdteknologiska uppdragsdirektoratets flygmöjlighetsprogram, är ett viktigt steg i valideringen av systemet, som ingenjörer tror kan vara idealiska för att kyla tätt packade, högeffektsintegrerade kretsar, kraftelektronik, laserhuvuden eller andra enheter. Ju mindre utrymmet mellan elektroniken, desto svårare är det att ta bort värmen.
Eftersom dessa enheter är sårbara för överhettning - precis som vilken elektronisk enhet som helst på jorden - måste kyltekniken fungera under alla förhållanden, inklusive mikrogravitationsmiljön som finns i rymden.
"Frank [Robinson] demonstrerar det grundläggande konceptet och vi behöver flygvalideringen för att få förtroende, "sa Goddard Senior Technologist for Strategic Integration Ted Swanson." Även om teorin förutsäger att bristen på tyngdkraft skulle ha en försumbar inverkan på prestanda hos mikrogapkylare, detta måste demonstreras i en rymdliknande miljö. Annat, Det är osannolikt att potentiella användare förbinder sig till tekniken. "
Mikrokanalsrör
Med microgap -kylning, värme som genereras av elektronik och andra enheter avlägsnas genom att en kylvätska strömmar genom inbäddad, rektangulära kanaler i eller mellan värmegenererande anordningar. Robinsons flygningsexperiment har också "flödeskokning, " var, som namnet antyder, kylvätskan kokar när den rinner genom de små luckorna. Enligt Robinson, tekniken erbjuder en högre värmeöverföringshastighet, som håller enheterna svalare och, därför, mindre sannolikt att misslyckas på grund av överhettning.
För att ta bort värme i mer traditionella elektroniska enheter, designers skapar en "planlösning". De håller värmegenererande kretsar och annan hårdvara så långt ifrån varandra som möjligt. Värmen rör sig in i kretskortet, där den riktas mot en klämma i elektronikboxens sidovägg, så småningom tar sig till en boxmonterad radiator.
Blue Origin New Shepard lanseringsfordon (bilden här) flyger med ett experiment som är avsett att bevisa att mikrogapkylningstekniken är immun mot effekterna av noll gravitation och därför, potentiellt användbar för att ta bort värme från tätt packad elektronik på rymdflygningsinstrument. Upphovsman:Blue Origin
Traditionella metoder, dock, skulle inte fungera bra för nya 3D-integrerade kretsar-en mycket lovande teknik som kan tillfredsställa användarnas törst efter mer datorkraft.
Med 3D-kretsar, datorchips staplas bokstavligen ovanpå varandra och sprids inte över ett kretskort, spara utrymme i elektroniska apparater och instrument. Samtrafiklänkar länkar varje nivå till sina intilliggande grannar, ungefär som hur hissar ansluter en våning till nästa i en skyskrapa. Med kortare ledningar som länkar chipsen, data rör sig både horisontellt och vertikalt, förbättra bandbredden, beräkningshastighet och prestanda, samtidigt som du förbrukar mindre ström.
Eftersom inte alla chips är i kontakt med kretskortet, traditionella kyltekniker skulle inte fungera bra med 3D-kretsar, Robinson sa, och tillade att han började sin forskning med NASA-stöd för att försäkra sig om att byrån kunde dra fördel av 3D-kretsar när den blev tillgänglig. "Dock, vi kan ta bort värmen genom att strömma ett kylvätska genom dessa små inbäddade kanaler. "
Testa effektivitet i mikrogravitation
Även om Robinson har testat sin kylteknik vid olika orienteringar i ett laboratorium, frågan är om det skulle vara lika effektivt i rymden. "Det vi behöver bestämma är hur små kanalerna måste vara för att uppnå gravitationens oberoende. Just nu, vi har inte en perfekt förståelse, " han sa.
Skulle microgap -tekniken lyckas under demonstrationen, nästa steg skulle vara att hitta en verklig applikation och visa den i rymden, Swanson sa.
Genom programmet Flight Opportunities, Space Technology Mission Directorate (STMD) väljer lovande teknik från industrin, akademi och regering för testning på kommersiella lanseringsfordon. Programmet finansieras av STMD, och hanterades vid NASA:s Armstrong Flight Research Center i Edwards, Kalifornien.
STMD ansvarar för utvecklingen av tvärsnittet, banbrytande, ny teknik och kapacitet som byrån behöver för att uppnå sina nuvarande och framtida uppdrag.
