宾夕法尼亚州立大学研究团队是八个获选获得美国宇航局资助的团队之一,该团队是宇航局小型航天器技术计划下大学小型卫星技术合作伙伴 (USTP) 计划的一部分。
根据NASA 的新闻稿,USTP 计划选定了多个团队,与 NASA 各中心合作完善新系统和新能力。目前,小型航天器(SmallSats)在低地球轨道上运行。为了用于其他任务,必须开发出在严格质量和功率限制内运行的 SmallSats。NASA 的目标是——部分通过这些合作伙伴关系——技术进步将扩大 SmallSats 的潜力,并将其能力扩展到更复杂的地球、月球和深空科学和探索任务。
宾夕法尼亚州立大学的项目名称为“用于高强度小型航天器的被动热部署形状记忆合金热管散热器”。
宾夕法尼亚州立大学机械工程副教授Alexander Rattner担任该项目的首席研究员 (PI)。宾夕法尼亚州立大学该项目的联合 PI 包括机械工程助理研究教授 Christopher Greer 、工程设计、电气工程和航空航天工程教授兼宾夕法尼亚州立大学工程博士项目主任Sven Bilén以及工程科学和力学副教授Reginald Hamilton。该团队正与位于俄亥俄州克利夫兰的 NASA 格伦研究中心的工程师密切合作。
拉特纳说:“我们正在寻求开发具有弹性、质量高效、被动自部署的散热器,并嵌入相变热管网络,以使新兴的小型航天器任务能够以数百瓦的高功率运行。”
该团队计划生产带有嵌入式分支热管的热控散热器,这些热管采用镍钛记忆合金(称为镍钛诺)增材制造而成。这种特殊材料在加热到转变温度以上时能够改变形状,这称为形状记忆效应。形状记忆合金允许散热器以小巧、折叠的形式存放。航天器发射并进入轨道后,航天器产生的热量会使散热器变暖并触发形状记忆效应。这将导致散热器被动展开成较大的展开面积,从而有效散热。
研究小组称,这种新型热控制技术可以提升在地球轨道和其他领域运行的小型科学和通信卫星的能力。
“我们非常高兴能承担这个研究项目,”拉特纳说。“这是一个激动人心的机会,可以应用材料技术、增材制造和热工程方面的进步来支持地球轨道航天器以及未来地月和深空任务的新功能。”