Ricerca sulla tecnologia di raffreddamento a bordo della ISS

Credito mediatico: immagine per gentile concessione della NASA

29 agosto 2023

Wallops Flight Facility (VA), 29 agosto 2023 – E se la microgravità fosse la chiave per prevenire il surriscaldamento dell’elettronica avanzata? Questa è l'idea alla base di un'indagine sponsorizzata dal Laboratorio Nazionale della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) recentemente lanciata sulla stazione della 19a missione di servizi di rifornimento commerciale di Northrop Grumman (NG-19). Questa settimana, l'equipaggio della ISS sta lavorando all'esperimento, che mira a migliorare l'efficienza dei dispositivi di trasferimento del calore utilizzati in varie tecnologie, dai laptop al telescopio Hubble della NASA.

I tubi di calore si basano sulla complessa interazione tra le fasi vapore e liquida all'interno di un sistema sigillato, una dinamica che può influenzare fortemente le loro prestazioni. Basandosi su precedenti ricerche sulla stazione spaziale, i ricercatori del Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), con il supporto di Tec-Masters, Inc., partner per l'implementazione del laboratorio nazionale dell'ISS, stanno sfruttando la microgravità per comprendere meglio le interfacce vapore-liquido delle miscele organiche utilizzate nel calore tubi, che potrebbero portare ad una loro migliore efficienza.

L’indagine, finanziata dalla National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti, potrebbe sbloccare scoperte che aprirebbero la strada all’innovazione in diversi campi, tra cui l’energia, la produzione e l’esplorazione spaziale. I tubi di calore svolgono un ruolo fondamentale nel raffreddamento dei dispositivi elettronici, ma il loro utilizzo non finisce qui. Sono utilizzati anche nei satelliti e persino nei rover su Marte.

“Poiché i dispositivi elettronici continuano a ridursi di dimensioni e allo stesso tempo generano più energia, e le tecnologie per le missioni spaziali a lungo termine richiedono la massima affidabilità e una manutenzione minima, un raffreddamento efficiente diventa fondamentale per prevenire il surriscaldamento e garantire prestazioni ottimali”, ha affermato il leader del progetto Joel Plawsky, professore di ingegneria chimica all'RPI. “Condurre questo esperimento sulla stazione spaziale ci consente di eliminare l’influenza della gravità e studiare le interfacce vapore-liquido delle miscele organiche utilizzate nei tubi di calore sotto una luce completamente nuova”.

I risultati potrebbero avere un impatto su più discipline e favorire progressi tecnologici in vari settori. I tubi di calore utilizzano il fluido per trasferire il calore, ma una caratteristica essenziale del dispositivo è che il fluido subisce un cambiamento di fase tra liquido e vapore. Il movimento e la dinamica dell'interfaccia tra le due fasi possono influenzare in modo significativo le prestazioni dei tubi di calore e sistemi simili.

In microgravità, l’assenza di convezione guidata dalla spinta idrostatica e la conseguente riduzione della tensione superficiale dovuta alla temperatura più elevata all’estremità riscaldata del tubo influiscono in modo significativo sulla dinamica del tubo termico e sulle prestazioni termiche. Studiando da vicino il cambiamento di fase liquido-vapore e la forma dell’interfaccia vapore-liquido in queste condizioni, Plawsky mira a indagare la fisica sottostante alla funzione dei tubi di calore.

Il gruppo di ricerca testerà nuove tecniche per diagnosticare i malfunzionamenti dei tubi di calore e convalidare i nuovi modelli sviluppati in laboratorio sulla Terra. Plawsky spera che l'indagine sia un preludio allo sviluppo di una futura struttura per l'utilizzo di tubi di calore nell'orbita terrestre bassa dove le aziende potrebbero testare progetti di tubi di calore e vari fluidi di lavoro.

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Contatto con i media:Patrick O'[email protected]

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