Звичайний акумулятор на Місяці довго не протримається. Його рідкий електроліт замерзає вночі, перегрівається вдень і випаровується у вакуумі. Інженери NASA розробляють батареї з твердим електролітом, які переносять такі умови без пошкоджень. Перші зразки вже пройшли випробування в камері, що відтворює космічне середовище. Згодом такі батареї могли б живити обладнання в межах програми Artemis.
Межа в мінус 80 градусів
Під час нещодавніх випробувань у термовакуумній камері Дослідницького центру Ленглі невеликі дослідні елементи стабільно працювали в діапазоні від +80 до −60 °C. За −80 °C вони теж видавали струм, хоча продуктивність трохи знижувалась. Як пише phys.org, керівник випробувань Ї Лінь вважає це першим доказом того, що такі елементи здатні діяти за цієї температури.
Мінус 80 градусів майже дорівнює найнижчій температурі повітря, зафіксованій метеоспостереженнями на Землі. У 1983 році на антарктичній станції термометри показали −89,2 °C. Для Місяця цього все одно замало, бо вночі на його південному полюсі температура падає до −200 °C. Ї Лінь упевнений, що характеристики вдасться покращити, а можливо, й розширити робочий діапазон.
Чому рідина не підходить
Літій-іонні акумулятори в телефонах і ноутбуках містять рідкий електроліт, тобто середовище, крізь яке між електродами рухаються іони. У місячну ніч ця рідина замерзла б і могла б пошкодити батарею. Удень поверхня нагрівається до 100 °C. Такий акумулятор тоді не запрацює, доки не охолоне.
У межах проєкту «Тверде живлення для адаптивності й стійкості в екстремальних умовах космосу» (SPEARS) рідину замінюють твердим матеріалом на основі кераміки або полімерів. Розробка виросла з попереднього проєкту твердотільних батарей для авіації, про що йдеться в презентації дослідників NASA. Твердий електроліт не замерзає, тому батарея переносить навіть такий холод, за якого перестає працювати, й після підігріву знову стає придатною до роботи.
Випробування показали, що елементи без пошкоджень витримують перепади від 100 до −170 °C. Після такого охолодження їх достатньо підігріти невеликими нагрівачами до робочої температури. Місячна ніч триває близько двох земних тижнів. Постійний обігрів протягом усього цього часу потребував би важких систем терморегуляції. Без них апарати й житлові модулі можна було б зробити легшими та дешевшими.
Застосування на Місяці й Землі
Такі батареї знадобляться для інструментів у затінених кратерах, роверів, аварійних комплектів астронавтів і довготривалих наукових приладів. За словами Ї Ліня, хімію елементів можна підлаштовувати під конкретне завдання, змінюючи матеріали електродів. Так само відрізняються хімічні склади батарей у навушниках, телефоні й автомобілі.
Проєкт стартував у 2026 році під керівництвом Дослідницького центру Гленна в Клівленді, де головним дослідником є Дональд Дорнбуш. Дослідницький центр Еймса готує бортову електроніку та тестові плати для перевірки батарей у космічних умовах. Цзі Су, фахівець із полімерних матеріалів у Дослідницькому центрі Ленглі, вважає, що твердотільні батареї знайдуть широке застосування і на Землі — від автомобілів і смартфонів до дронів.
