واحدة من أكثر الأشياء إثارة حول استكشاف الفضاء اليوم هي الطرق التي تجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة. بين الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام ، والإلكترونيات المصغرة ، وخدمات الإطلاق منخفضة التكلفة ، أصبحت المساحة أكثر سهولة وسكانًا. ومع ذلك ، يمثل هذا أيضًا تحديًا عندما يتعلق الأمر بالطرق التقليدية للحفاظ على المركبات الفضائية والأقمار الصناعية.
أحد أكبر التحديات هو تعبئة الإلكترونيات في أماكن ضيقة ، مما يجعل من الصعب الاحتفاظ بها في درجات حرارة التشغيل. ولمعالجة ذلك ، يقوم المهندسون في وكالة ناسا بتطوير نظام جديد يعرف بتقنية التبريد المصغر. خلال رحلتي اختبار أخيرتين ، أثبتت وكالة ناسا أن هذه الطريقة فعالة في إزالة الحرارة ويمكن أن تعمل أيضًا في بيئة لا وزن لها.
تم تمويل هذه الرحلات التجريبية من خلال برنامج فرص الطيران التابع لوكالة الطيران والفضاء الأمريكية (ناسا) ، والذي يعد جزءًا من مديرية بعثة تكنولوجيا الفضاء مع دعم إضافي مقدم من صندوق مركز الابتكار التابع للوكالة. أُجريت الاختبارات باستخدام صاروخ Shepard الجديد Blue Origin الذي ينقل النظام إلى ارتفاعات دون مدارية ثم يعيده إلى الأرض.
طوال الوقت ، تم رصد وظائف النظام من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا من قبل مهندس ناسا فرانكلين روبنسون وأفرام بار كوهين (مهندس من جامعة ماريلاند). ما وجدوه هو أن نظام تبريد الفجوة المصغرة كان قادرًا على إزالة كميات كبيرة من الحرارة من الدوائر المتكاملة المعبأة بإحكام.
علاوة على ذلك ، عمل النظام في بيئات منخفضة الجاذبية وعالية مع نتائج متطابقة تقريبًا. كما أوضح روبنسون:
"إن تأثيرات الجاذبية هي خطر كبير في هذا النوع من تقنيات التبريد. أثبتت رحلاتنا أن تقنيتنا تعمل في جميع الظروف. نعتقد أن هذا النظام يمثل نموذجًا جديدًا للإدارة الحرارية. "
باستخدام هذه التقنية الجديدة ، تتم إزالة الحرارة المتولدة من الإلكترونيات المعبأة بإحكام بواسطة سائل غير موصل (يعرف باسم HFE 7100) يتدفق عبر القنوات الدقيقة المضمنة داخل الدوائر أو بينها وينتج بخارًا. تسمح هذه العملية بمعدل أعلى من نقل الحرارة الذي يمكن أن يضمن أن الأجهزة الإلكترونية عالية الطاقة ستكون أقل عرضة للفشل بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
وهذا يمثل انحرافًا كبيرًا عن أساليب التبريد التقليدية ، حيث يتم ترتيب الدوائر الإلكترونية في تخطيط ثنائي الأبعاد يحافظ على عناصر الأجهزة المولدة للحرارة بعيدًا عن بعضها البعض. وفي الوقت نفسه ، يتم نقل الحرارة المتولدة عن الدوائر الكهربائية إلى لوحة الدائرة ويتم توجيهها في النهاية نحو مشعاع مركب على مركبة فضائية.
تستفيد هذه التقنية من الدوائر ثلاثية الأبعاد ، وهي تقنية ناشئة حيث يتم تكديس الدوائر حرفيًا فوق بعضها البعض مع توصيل الأسلاك. وهذا يسمح بمسافات أقصر بين الرقائق والأداء المتفوق حيث يمكن نقل البيانات عموديا وأفقيا. كما يسمح للإلكترونيات التي تستهلك طاقة أقل بينما تشغل مساحة أقل أيضًا.
منذ ما يقرب من أربع سنوات ، بدأ روبنسون وبار كوهين في التحقيق في هذه التكنولوجيا لأغراض رحلات الفضاء. يمكن للدوائر ثلاثية الأبعاد ، المدمجة في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية ، استيعاب الإلكترونيات كثيفة الطاقة ورؤوس الليزر ، والتي تتناقص أيضًا في الحجم وتحتاج إلى أنظمة أفضل لإزالة الحرارة المفقودة.
في السابق ، نجح روبنسون وبار كوهين في اختبار النظام بنجاح في بيئة معملية. ومع ذلك ، أظهرت اختبارات الطيران هذه أنها تعمل في الفضاء وتحت بيئات الجاذبية المتغيرة. لهذا السبب ، يعتقد روبنسون وبار كوهين أن التكنولوجيا قد تكون جاهزة للاندماج في المهام الفعلية.
