(a) Imagen del disipador de calor fabricado y (b) dibujo del diseño del disipador de calor. Crédito: International Journal of Heat and Mass Transfer (2025). Doi: 10.1016/j.ijheatMasstransfer.2025.127139
Un equipo de investigación interdisciplinario que incluye el profesor de ciencias mecánicas e ingeniería Mickey Clemon del Grainger College of Engineering de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign está investigando métodos de enfriamiento para disipadores de calor realizando experimentos a bordo de un satélite que actualmente orbita la Tierra.
“Los satélites patrocinados por la universidad tienen una tasa de éxito muy baja de llegar al espacio, por lo que estamos muy contentos de haber llegado al espacio y que nuestro sistema funcione”, dijo Clemon.
El equipo tiene publicado Los hallazgos recientes de su estudio en curso, “Investigando el rendimiento de un disipador de calor para la gestión térmica de la aviónica satelital: desde pruebas a nivel del suelo hasta condiciones de tipo espacial”, en el International Journal of Heat and Mass Transfer.
El manejo térmico de la electrónica en el espacio plantea un conjunto único de desafíos debido a la alta generación de calor de los residuos y la falta de enfriamiento convectivo en el vacío. Por lo tanto, los sistemas que operan en el espacio deben liberar efectivamente el calor a través de la radiación, o más prohibitivamente, limitar la informática.
Para abordar estos desafíos, el equipo desarrolló disipadores de calor que contienen un material de cambio de fase basado en cera que se derrite dentro del rango de temperatura de funcionamiento normal de la electrónica. La cera de fusión puede almacenar energía más rápidamente y mantener la electrónica más fría por más tiempo.
“Estamos probando diferentes ciclos de trabajo y regímenes de enfriamiento con los disipadores de calor fijos que hemos puesto allí”, dijo Clemon. “La idea es que esto informe las secuencias de diseño y operación para otros electrónicos y computación en el espacio”.
El equipo desplegó su plataforma de prueba a bordo de un Cubesat, un satélite miniaturizado compuesto por módulos cúbicos que miden 10 cm por lado. El satélite se lanzó en agosto de 2024 (ver su tablero operativo aquí) Con varias cargas útiles, incluidos los disipadores de calor, como parte de la misión de semillas de Waratah.
“Alternamos nuestros experimentos con los de las otras cargas útiles”, dijo Clemon.
Los resultados del equipo hasta ahora son prometedores, por mi parte, la cera de fusión aumenta significativamente el tiempo que la electrónica puede operar dentro de un rango de temperatura seguro. Además, el entorno de microgravedad no afecta la orientación de la cera en los disipadores de calor.
“Hemos desarrollado algunos modelos simplificados para predecir el rendimiento de estos disipadores de calor que pueden proporcionar una primera dirección para que los diseñadores prueben sus diseños en lugar de tener que construir algo y probarlo físicamente”, dijo Clemon.
Con más experimentos planificados, las exploraciones del equipo en el espacio continuarán.
“Nuestra órbita es de aproximadamente 90 minutos, y por eso tenemos un tiempo de exposición al sol y tiempo de exposición no sunguegos”, explicó Clemon. “Hay un perfil de calefacción subyacente del sol mismo, y queremos explorar el efecto de eso en el tiempo de computación que está disponible para la electrónica”.
La primera autora Laryssa Sueza Raffa, que estudia en la Universidad de Tecnología de Sydney, es el Ph.D. alumno. El segundo autor Matt Ryall representa a Mawson Rovers, el socio de la industria del equipo. Los autores adicionales incluyen al profesor Iver Cairns en la Universidad de Sydney y al profesor asociado Nick Bennett en la Universidad Tecnológica Sydney.
Más información: Laryssa Sueza Raffa et al, investigando el rendimiento de un disipador de calor para la gestión térmica de aviónica satelital: desde las pruebas a nivel del suelo hasta condiciones de espacio en el espacio, International Journal of Heat and Mass Transfer (2025). Doi: 10.1016/j.ijheatMasstransfer.2025.127139
Proporcionado por la Universidad de Illinois Grainger College of Engineering
Cita: los experimentos basados en el espacio muestran disipadores de calor rellenos de cera mantienen la electrónica más fresca por más tiempo (2025, 3 de julio) Recuperado el 3 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07 space-wax-electronics-cooler.html
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