NASA випробувало прототипи твердотільних батарей, які в майбутньому зможуть забезпечувати енергією обладнання та транспорт на Місяці. Під час випробувань елементи живлення проєкту SPEARS працювали за температури до −80 °C, а після охолодження до −170 °C не зазнали пошкоджень. Розробку призначено для майбутніх місячних місій, зокрема в межах програми Artemis.
На південному полюсі Місяця температура вночі може опускатися приблизно до −200 °C. За таких умов звичайні акумулятори стикаються із серйозними обмеженнями: рідкий електроліт у традиційних літій-іонних батареях може замерзати, а екстремальні температури здатні пошкоджувати елементи живлення. NASA шукає рішення, яке дасть змогу використовувати акумулятори в суворих умовах місячної поверхні.
Як працюють батареї SPEARS
Проєкт має назву Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS). Його мета — розробити батареї, здатні витримувати значні перепади температур і надійно забезпечувати енергією обладнання для майбутніх космічних місій.
Головна відмінність технології — використання твердого електроліту на основі керамічних або полімерних матеріалів замість рідкого електроліту, який застосовують у звичайних літій-іонних акумуляторах. Це дає змогу уникнути деяких проблем, пов’язаних із замерзанням рідини та її поведінкою у вакуумі.
Випробування невеликих прототипів провели в термовакуумній камері Дослідницького центру NASA імені Ленглі у штаті Вірджинія. Елементи живлення стабільно працювали за температури до +80 °C і до −60 °C. За −80 °C їхні характеристики дещо погіршувалися, проте батареї продовжували працювати.
Окремо дослідники перевірили стійкість елементів до екстремальніших умов. Після впливу температур у діапазоні від +100 °C до −170 °C батареї не зазнали пошкоджень. Водночас NASA наголошує: за −170 °C вони не можуть працювати — випробування підтвердили лише здатність витримувати таке охолодження.
Yi Lin, інженер із технічної підтримки команди термовакуумних випробувань, зважує батареї після завершення тестів. NASA/Ryan Hill.
Як батареї планують використовувати на Місяці
Навіть твердотільні акумулятори потребуватимуть додаткового нагрівання після перебування в умовах екстремального холоду. Дослідники пропонують використовувати невеликі нагрівачі, які доводитимуть батареї до робочої температури безпосередньо перед увімкненням. Це дасть змогу не підтримувати постійне нагрівання протягом усієї місячної ночі.
Такий підхід потенційно зменшить масу систем терморегулювання космічних апаратів і місячних житлових модулів. Батареї можуть стати в пригоді для живлення наукових приладів, аварійного обладнання астронавтів, бурових установок і місяцеходів, яким доведеться досліджувати постійно затінені кратери поблизу полюсів Місяця.
Однак поки що йдеться про ранній етап розробки. NASA ще має перевірити характеристики батарей у ширшому діапазоні умов і підготувати обладнання для випробувань у космічному середовищі. Даних про роботу готової енергетичної системи на Місяці поки немає.
Від лабораторних випробувань до космічних місій
Проєкт SPEARS розпочав роботу у 2026 році. Його очолює Дослідницький центр NASA імені Гленна в Огайо, а випробування прототипів проводили в центрі імені Ленглі. Дослідницький центр NASA імені Еймса в Каліфорнії займається розробкою випробувальних плат та електроніки, які допоможуть підготувати технологію до перевірок у космічних умовах.
Надалі розробники планують поліпшити характеристики батарей і розширити діапазон їхніх робочих температур. Якщо технологію вдасться довести до практичного застосування, вона зможе спростити енергозабезпечення обладнання, яке має працювати в холодних і важкодоступних районах Місяця.
