Aujourd'hui, l'une des choses les plus excitantes de l'exploration spatiale est la façon dont elle devient plus rentable. Entre fusées réutilisables, électronique miniaturisée et services de lancement à faible coût, l'espace devient plus accessible et peuplé. Cependant, cela présente également un défi en ce qui concerne les méthodes conventionnelles de maintenance des engins spatiaux et des satellites.
L'un des plus grands défis est de placer l'électronique dans des espaces plus étroits, ce qui rend plus difficile de les conserver à des températures de fonctionnement. Pour résoudre ce problème, les ingénieurs de la NASA développent un nouveau système connu sous le nom de technologie de refroidissement par micro-espace. Au cours de deux vols d'essai récents, la NASA a démontré que cette méthode est efficace pour éliminer la chaleur et peut également fonctionner dans un environnement en apesanteur.
Ces vols d'essai ont été financés par le biais du programme Flight Opportunities de la NASA, qui fait partie de la Direction des missions de technologie spatiale avec un soutien supplémentaire fourni par le Center Innovation Fund de l'agence. Les tests ont été effectués à l'aide d'une fusée New Shepard de Blue Origin, qui a transporté le système à des altitudes suborbitales, puis l'a renvoyé sur Terre.
Pendant tout ce temps, la fonctionnalité du système a été surveillée depuis le Goddard Space Flight Center de la NASA par l'ingénieur de la NASA Franklin Robinson et Avram Bar-Cohen (ingénieur de l'Université du Maryland). Ce qu'ils ont découvert, c'est que le système de refroidissement à micro-espace était capable de retirer de grandes quantités de chaleur des circuits intégrés bien emballés.
De plus, le système a fonctionné dans des environnements à faible et à forte gravité avec des résultats presque identiques. Comme Robinson l'a expliqué:
«Les effets de la gravité sont un gros risque dans ce type de technologie de refroidissement. 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 cette nouvelle technologie, la chaleur générée par l'électronique étroitement emballée est éliminée par un fluide non conducteur (connu sous le nom de HFE 7100) qui circule à travers des microcanaux intégrés dans ou entre les circuits et produit de la vapeur. Ce processus permet un taux de transfert de chaleur plus élevé, ce qui garantit que les appareils électroniques de haute puissance seront moins susceptibles de tomber en panne en raison d'une surchauffe.
Cela représente un grand écart par rapport aux approches de refroidissement conventionnelles, où les circuits électroniques sont disposés dans une disposition en deux dimensions qui maintient les éléments matériels générant de la chaleur éloignés les uns des autres. Pendant ce temps, la chaleur générée par les circuits électriques est transférée à la carte de circuit imprimé et finalement dirigée vers un radiateur monté sur un vaisseau spatial.
Cette technologie tire parti des circuits 3D, une technologie émergente où les circuits sont littéralement empilés les uns sur les autres avec un câblage d'interconnexion. Cela permet des distances plus courtes entre les puces et des performances supérieures car les données peuvent être transférées à la fois verticalement et horizontalement. Il permet également à l'électronique de consommer moins d'énergie tout en occupant moins d'espace.
Il y a environ quatre ans, Robinson et Bar-Cohen ont commencé à étudier cette technologie à des fins de vol spatial. Intégrés dans les satellites et les engins spatiaux, les circuits 3D pourraient accueillir des appareils électroniques et des têtes laser à forte densité de puissance, qui diminuent également en taille et nécessitent de meilleurs systèmes pour éliminer la chaleur perdue.
Auparavant, Robinson et Bar-Cohen avaient testé avec succès le système dans un environnement de laboratoire. Ces tests en vol ont cependant démontré qu'il fonctionne dans l'espace et dans des environnements de gravité variable. Pour cette raison, Robinson et Bar-Cohen pensent que la technologie peut être prête à être intégrée dans des missions réelles.
