Un equipo de investigación interdisciplinario está estudiando métodos de enfriamiento de radiadores mediante experimentos en un satélite actualmente en órbita alrededor de la Tierra. El equipo incluye al profesor de Ciencias e Ingeniería Mecánica Mitch Clemens del College of Engineering Grainger de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Clemens dijo: "La tasa de éxito de los satélites patrocinados por universidades para entrar en el espacio es muy baja, por lo que estamos muy contentos de que haya entrado en el espacio y que nuestro sistema funcione normalmente".

El equipo publicó los últimos resultados de su investigación en curso en la revista International Journal of Heat and Mass Transfer, titulada "Estudio del rendimiento de radiadores en la gestión térmica de aviónica satelital: desde pruebas en tierra hasta condiciones espaciales".

Debido a la gran cantidad de calor residual generado en el espacio y la falta de enfriamiento por convección en el vacío, la gestión térmica de dispositivos electrónicos enfrenta una serie de desafíos únicos. Por lo tanto, los sistemas que operan en el espacio deben liberar calor eficientemente a través de la radiación, o de lo contrario, la capacidad de cómputo se verá limitada.

Para abordar estos desafíos, el equipo desarrolló un radiador que contiene un material de cambio de fase base de cera, que se funde en el rango de temperatura normal de operación de los dispositivos electrónicos. La cera fundida puede almacenar energía más rápidamente y mantener los dispositivos electrónicos enfriados por más tiempo.

"Estamos probando diferentes ciclos de trabajo y métodos de enfriamiento con radiadores fijos instalados allí", dijo Clemens. "Nuestro objetivo es proporcionar una referencia para el diseño y la secuencia de operaciones de otros dispositivos electrónicos y de cómputo en el espacio".

El equipo desplegó el dispositivo de prueba en un CubeSat. Los CubeSats son microsatélites compuestos por módulos cúbicos de 10 cm de lado. El satélite fue lanzado en agosto de 2024 (haga clic aquí para ver su panel de instrumentos en operación), llevando múltiples cargas útiles, incluyendo el radiador, como parte de la misión "Valarata Seed".

Clemens dijo: "Alternamos nuestros experimentos con los de otras cargas útiles".

Hasta ahora, los resultados de la investigación del equipo son alentadores: en primer lugar, la cera fundida extiende significativamente el tiempo de operación de los dispositivos electrónicos dentro del rango de temperatura segura. Además, el entorno de microgravedad no afecta la posición de la cera en el radiador.

Clemens dijo: "Hemos desarrollado algunos modelos simplificados para predecir el rendimiento de estos radiadores, que pueden dar a los diseñadores una dirección inicial para probar sus diseños sin necesidad de construir algo y realizar pruebas físicas".

Con más experimentos planeados, la exploración espacial del equipo continuará.

"Nuestro ciclo orbital es de aproximadamente 90 minutos, por lo que tenemos tanto tiempo de exposición al sol como tiempo sin exposición al sol", explicó Clemens. "El sol en sí produce un efecto de calentamiento potencial, y queremos explorar su impacto en el tiempo de cómputo disponible para los dispositivos electrónicos".

La primera autora, Laryssa Sueza Raffa, es estudiante de doctorado de Clemens en la Universidad de Tecnología de Sídney. El segundo autor, Matt Ryall, representa al socio industrial del equipo, Mawson Rovers. Otros autores incluyen al profesor Iver Cairns de la Universidad de Sídney y al profesor adjunto Nick Bennett de la Universidad de Tecnología de Sídney.