Инженер-техник команды термовакуумных испытаний взвешивает аккумуляторы после тестирования. Источник: NASA
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) активно занимается разработкой нового поколения аккумуляторных батарей, способных функционировать в экстремальных температурных условиях космоса. Этот проект, получивший название SPEARS (Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space), направлен на создание источников питания для будущих лунных миссий, в частности в рамках программы Artemis.
Проблема экстремальных температур
Стандартные литий-ионные аккумуляторы, широко используемые на Земле, не подходят для работы в суровых космических условиях. Их главный недостаток — использование жидкого электролита, который при низких температурах может замерзать, приводя к необратимым повреждениям батареи и потере работоспособности. Высокие температуры также негативно сказываются на эффективности и долговечности этих аккумуляторов.
На Луне, особенно в районе южного полюса, перепады температур колоссальны: днем столбик термометра может подниматься до +100 °C, а ночью опускаться до −200 °C. В таких условиях традиционные аккумуляторные системы не могут обеспечить стабильное и надежное электропитание для космического оборудования.
Решение: твердотельные аккумуляторы SPEARS
В рамках проекта SPEARS инженеры NASA сосредоточены на разработке аккумуляторов с твердым электролитом. В отличие от жидких аналогов, эти батареи используют керамические или полимерные материалы вместо жидкости. Хотя для оптимальной работы твердотельным аккумуляторам также требуется определенный уровень нагрева, предварительные испытания показали их устойчивость к повреждениям при экстремально низких температурах.
Важным преимуществом новой технологии является сниженное энергопотребление, необходимое для поддержания рабочей температуры. Системы на основе твердотельных аккумуляторов требуют значительно меньше энергии для терморегуляции по сравнению с решениями на базе литий-ионных батарей, что критически важно для автономных космических аппаратов.
Перспективи застосування
NASA рассматривает разработанную технологию не только для лунных миссий, но и для использования в экстремальных условиях других небесных тел, таких как Марс. В долгосрочной перспективе, успешная апробация и доработка твердотельных аккумуляторов SPEARS может открыть путь для их применения и на Земле, где они смогут предложить повышенную безопасность и долговечность по сравнению с существующими решениями.