오늘날 우주 탐사에서 가장 흥미로운 점 중 하나는 비용 효율성이 높아지는 방법입니다. 재사용 가능한 로켓, 소형 전자 장치 및 저렴한 발사 서비스 사이에서 공간이 더욱 접근 가능하고 채워지고 있습니다. 그러나, 이는 우주선 및 위성을 유지하기위한 종래의 방법에 있어서도 문제가된다.
가장 큰 문제 중 하나는 전자 장치를 더 좁은 공간에 포장하여 작동 온도에서 유지하기가 더 어렵다는 것입니다. 이를 해결하기 위해 NASA의 엔지니어들은 마이크로 갭 냉각 기술이라는 새로운 시스템을 개발하고 있습니다. 최근 두 차례의 시험 비행에서 NASA는이 방법이 열을 제거하는 데 효과적이며 무중력 환경에서도 작동 할 수 있음을 입증했습니다.
이 시험 비행은 우주 항공 기술위원회의 일부인 NASA의 비행 기회 프로그램을 통해 자금을 지원받으며 기관의 센터 혁신 기금이 제공하는 추가 지원을받습니다. 테스트는 Blue Origin의 New Shepard 로켓을 사용하여 수행되었으며,이 시스템은 시스템을 궤도 궤도 고도로 운반 한 다음 지구로 돌려 보냈습니다.
이 시스템의 기능은 NASA의 프랭클린 로빈슨 (Franklin Robinson)과 Avram Bar-Cohen (메릴랜드 대학의 엔지니어)이 NASA의 Goddard Space Flight Center에서 모니터링했습니다. 그들이 발견 한 것은 마이크로 갭 냉각 시스템이 밀집된 집적 회로에서 많은 양의 열을 제거 할 수 있다는 점이었다.
또한이 시스템은 거의 동일한 결과로 저 중력 환경과 고 중력 환경 모두에서 작동했습니다. 로빈슨은 다음과 같이 설명했다.
“이러한 유형의 냉각 기술에서는 중력 효과가 큰 위험입니다. 우리의 비행은 우리의 기술이 모든 조건에서 작동한다는 것을 증명했습니다. 우리는이 시스템이 새로운 열 관리 패러다임을 대표한다고 생각합니다.”
이 새로운 기술을 사용하면 단단히 포장 된 전자 장치에서 발생하는 열은 회로 내에 또는 회로 사이에 내장 된 마이크로 채널을 통해 흐르고 증기를 생성하는 비전 도성 유체 (HFE 7100)에 의해 제거됩니다. 이 프로세스는 더 높은 열 전달률을 허용하여 고출력 전자 장치가 과열로 인해 고장이 발생할 가능성을 줄입니다.
이는 전자 회로가 2 차원 레이아웃으로 배열되어 열 발생 하드웨어 요소를 서로 멀리 떨어 뜨려 놓는 기존 냉각 방식과 크게 다릅니다. 한편, 전기 회로에 의해 생성 된 열은 회로 보드로 전달되어 결국 우주선에 장착 된 라디에이터로 향하게됩니다.
이 기술은 배선이 상호 연결되어 회로가 문자 그대로 다른 회로 위에 쌓이는 새로운 기술인 3D 회로를 활용합니다. 데이터를 수직 및 수평으로 전송할 수 있기 때문에 칩 간의 거리가 짧아지고 성능이 뛰어납니다. 또한 적은 에너지를 소비하면서도 적은 공간을 차지하는 전자 장치를 허용합니다.
약 4 년 전에 Robinson과 Bar-Cohen은 우주 비행 목적으로이 기술을 조사하기 시작했습니다. 위성과 우주선에 통합 된 3D 회로는 전력 밀도가 높은 전자 장치와 레이저 헤드를 수용 할 수 있으며, 크기가 줄어들고 폐열 제거를위한 더 나은 시스템이 필요합니다.
이전에는 Robinson과 Bar-Cohen이 실험실 환경에서 시스템을 성공적으로 테스트했습니다. 그러나이 비행 시험은 우주 및 다양한 중력 환경에서 작동한다는 것을 보여주었습니다. 이러한 이유로 Robinson과 Bar-Cohen은이 기술이 실제 임무에 통합 될 준비가되어 있다고 생각합니다.
