Uma das coisas mais empolgantes da exploração espacial hoje é a maneira pela qual ela está ficando mais econômica. Entre foguetes reutilizáveis, eletrônicos miniaturizados e serviços de lançamento de baixo custo, o espaço está se tornando mais acessível e preenchido. No entanto, isso também representa um desafio quando se trata de métodos convencionais para manutenção de naves espaciais e satélites.
Um dos maiores desafios é empacotar eletrônicos em espaços mais apertados, o que torna mais difícil mantê-los em temperaturas operacionais. Para resolver isso, os engenheiros da NASA estão desenvolvendo um novo sistema conhecido como tecnologia de refrigeração por microgap. Durante dois vôos de teste recentes, a NASA demonstrou que esse método é eficaz na remoção de calor e também pode funcionar em um ambiente sem peso.
Esses vôos de teste foram financiados pelo programa Flight Opportunities da NASA, que faz parte do Diretório de Missões de Tecnologia Espacial com suporte adicional fornecido pelo Center Innovation Fund da agência. Os testes foram conduzidos usando o foguete New Shepard da Blue Origin, que transportou o sistema para altitudes suborbitais e depois o devolveu à Terra.
O tempo todo, a funcionalidade do sistema foi monitorada no Goddard Space Flight Center da NASA pelo engenheiro da NASA Franklin Robinson e Avram Bar-Cohen (engenheiro da Universidade de Maryland). O que eles descobriram foi que o sistema de refrigeração por microgap foi capaz de remover grandes quantidades de calor dos circuitos integrados.
Além disso, o sistema funcionou em ambientes de baixa e alta gravidade com resultados quase idênticos. Como Robinson explicou:
“Os efeitos da gravidade são um grande risco nesse tipo de tecnologia de refrigeração. Nossos vôos provaram que nossa tecnologia funciona em todas as condições. Achamos que esse sistema representa um novo paradigma de gerenciamento térmico. ”
Com essa nova tecnologia, o calor gerado por componentes eletrônicos compactados é removido por um fluido não condutor (conhecido como HFE 7100) que flui através de microcanais embutidos dentro ou entre os circuitos e produz vapor. Esse processo permite uma taxa mais alta de transferência de calor, o que pode garantir que os dispositivos eletrônicos de alta potência tenham menos probabilidade de falhar devido ao superaquecimento.
Isso representa um grande afastamento das abordagens de resfriamento convencionais, onde os circuitos eletrônicos são organizados em um layout bidimensional que mantém os elementos de hardware geradores de calor afastados um do outro. Enquanto isso, o calor gerado pelos circuitos elétricos é transferido para a placa de circuito e, eventualmente, direcionado para um radiador montado na espaçonave.
Essa tecnologia aproveita os circuitos 3D, uma tecnologia emergente onde os circuitos são literalmente empilhados um sobre o outro com a fiação de interconexão. Isso permite distâncias mais curtas entre chips e desempenho superior, já que os dados podem ser transferidos verticalmente e horizontalmente. Ele também permite eletrônicos que consomem menos energia, além de ocupar menos espaço.
Há cerca de quatro anos, Robinson e Bar-Cohen começaram a investigar essa tecnologia para fins de voos espaciais. Integrados a satélites e naves espaciais, os circuitos 3D seriam capazes de acomodar eletrônicos de alta densidade e cabeças de laser, que também estão diminuindo de tamanho e precisam de melhores sistemas para remover o calor desperdiçado.
Anteriormente, Robinson e Bar-Cohen haviam testado com sucesso o sistema em um ambiente de laboratório. Esses testes de vôo, no entanto, demonstraram que ele funciona no espaço e sob diferentes ambientes de gravidade. Por esse motivo, Robinson e Bar-Cohen acreditam que a tecnologia pode estar pronta para integração em missões reais.
