العلماء يعملون على بناء شعاع تجميد لتبريد الأجهزة الالكترونية في الفضاء والقوات الجوية الأمريكية تمول التجربة

العلماء يعملون على بناء شعاع تجميد باستخدام البلازما

لذلك، فمن المدهش أن علماء من جامعة فيرجينيا UVA يستخدمون البلازما لتكوين شعاع تجميد، ولكن هذا ليس هو السلاح المفضل الذي نشاهده في الأفلام، ومع ذلك، فقد لفت هذا الاختراع انتباه القوات الجوية الأمريكية.

بناء شعاع تجميد يعمل على تبريد الأجهزة الإلكترونية في الفضاء والمرتفعات

وقال "باتريك هوبكنز" أستاذ في جامعة UVA، في بيان: "أنت في الفضاء أو في الغلاف الجوي العلوي، حيث يوجد القليل جداً من الهواء الذي يمكن أن يبرد معداتك، ما سيحدث إذن هو أن أجهزتك الإلكترونية ستزداد سخونة، ولا يمكنك إحضار حمولة من سائل التبريد على متن الطائرة لأن ذلك سيؤدي إلى زيادة الوزن، وتفقد الكفاءة".

القوات الجوية الأمريكية تمول مشروع بناء شعاع تجميد

ويبدو أن القوات الجوية توافق على ذلك، ولهذا السبب منحت تمويلًا بقيمة 750 ألف دولار لمختبر هوبكنز، ومن المقرر استخدام هذا الأموال على مدى السنوات الثلاث المقبلة للتوصل إلى حل باستخدام البلازما، ولكن كيف تقوم البلازما، وهي المادة التي تشكل الشمس، بتبريد الأجهزة الإلكترونية بالضبط؟

كيف يتم تبريد الأجهزة الإلكترونية على متن الطائرات؟

حالياً، تستخدم الأجهزة الإلكترونية الموجودة على متن الطائرات ألواحاً باردة لامتصاص الحرارة وإبعادها عن الأنظمة الحساسة، لكن هوبكنز يقول إن هذا قد لا يكون كافياً مع تقدم الأجهزة الإلكترونية، وعلى الرغم من أن البلازما ساخنة جداً، إلا أنها تظهر سلوكاً غير معروف عند اصطدامها بسطح ما، فهي في الواقع تبرد السطح قبل تسخينه، وفي التجربة، أطلق هوبكنز وفريقه نبضة أرجوانية من البلازما عبر إبرة مغطاة بعازل سيراميكي قبل أن تصطدم بصفيحة ذهبية.

وقال هوبكنز في بيان: "ما أتخصص فيه هو إجراء قياسات درجة الحرارة بسرعة كبيرة جداً وعلى مدى صغير حقاً".

تبريد الأجهزة الإلكترونية في الفضاء من خلال شعاع تجميد باستخدام البلازما

نشرت نتائج التجربة في مجلة ACS Nano في منتصف شهر تموز، وقال هوبكنز: "لذلك عندما قمنا بتشغيل البلازما، تمكنا من قياس درجة الحرارة على الفور في المكان الذي ضربت فيه البلازما، ثم تمكنا من رؤية كيف تغير السطح، لقد رأينا السطح يبرد أولاً، ثم يسخن".

لفهم سبب تبريد هذا السطح لأول مرة، استخدم هوبكنز المجاهر وتقنية تسمى "قياس الحرارة البصري المحدد بالزمن" لقياس الانعكاس الحراري، أي قياس انعكاس الضوء بناءً على درجة الحرارة على السطح، واكتشف فريق هوبكنز أن تفجير طبقة رقيقة جداً من جزيئات الكربون والماء على سطح اللوحة هو ما تسبب في الانخفاض الحراري الأولي.

كيف تعمل البلازما على امتصاص حرارة الأجهزة الالكترونية الموجودة في المركبات الفضائية

ويقول هوبكنز: "لم تكن هناك معلومات يمكننا استخلاصها لأنه لم يكن هناك أي بحث سابق قادر على قياس التغير في درجة الحرارة بالدقة التي لدينا، ولكننا عرفنا أن البلازما تفتت الأنواع الممتصة، وتتحرر الطاقة، وهذا ما يبرد درجة الحرارة".

يستمر تبريد البلازما هذا لعدة ميكروثانية فقط، لكن هوبكنز يتخيل أنه في يوم من الأيام، يمكن لذراع آلية على متن بعض المركبات الفضائية في المستقبل البعيد أن تبرد النقاط الساخنة الإلكترونية بسرعة قبل أن تصبح الأجهزة ساخنة للغاية، لكن بالعودة إلى الوقت الحاضر، يواصل الفريق اختبار غازات ومواد أخرى لاكتشاف طرق أخرى لإطالة تأثير التبريد.