Твёрдый электролит должен помочь будущим луноходам и приборам не погибнуть в полярных кратерах.
NASA испытало батареи, которые должны переживать экстремальный холод у южного полюса Луны и снова работать после прогрева. Прототипы выдержали охлаждение до −170 °C без повреждений, а при −80 °C продолжали отдавать энергию, хотя уже с меньшей эффективностью.
Для будущей лунной техники холод создаёт серьёзную проблему. Ночью температура возле южного полюса может опускаться примерно до −200 °C, а в постоянно затенённых кратерах оборудование надолго остаётся без солнечного тепла. NASA рассчитывает использовать новые аккумуляторы в луноходах, научных приборах, электроинструментах и аварийных источниках питания для астронавтов.
Обычные литий-ионные элементы плохо переносят сильное охлаждение прежде всего из-за жидкого электролита, который проводит ионы между электродами. В проекте SPEARS инженеры заменили жидкость твёрдым керамическим или полимерным материалом. Твердотельные аккумуляторы давно рассматривают как возможную альтернативу привычным литий-ионным батареям, в том числе из-за способности работать в более широком диапазоне температур и меньшего риска возгорания.
Первые результаты показывают разницу между работой батареи и её способностью просто пережить мороз. Небольшие элементы SPEARS нормально работали при температурах от +80 до −60 °C. При −80 °C они тоже отдавали энергию, хотя характеристики ухудшались. NASA утверждает, что для этих прототипов работу при −80 °C удалось подтвердить впервые.
Затем инженеры проверили, что произойдёт при ещё более жёстком охлаждении. Батареи подвергли перепадам от +100 до −170 °C и после испытания не обнаружили повреждений. При −170 °C элементы уже не способны питать оборудование. Задача твёрдого электролита в такой ситуации другая: помочь батарее пережить холод, а после нагрева снова включиться.
Перед запуском достаточно будет прогреть аккумулятор небольшим нагревателем до рабочей температуры. Постоянно держать батарею тёплой не потребуется. Если дальнейшие испытания подтвердят расчёты, инженеры смогут уменьшить массу теплоизоляции и систем обогрева, которые пришлось бы возить по Луне вместе с самим оборудованием.
Химию SPEARS можно менять под конкретную задачу, подбирая материалы электродов с упором на запас энергии, мощность или срок службы. Один вариант пригодится небольшому инструменту, другой понадобится луноходу или прибору, который должен месяцами оставаться на поверхности.
Проект SPEARS стартовал в 2026 году и пока находится на ранней стадии разработки. Инженеры уже готовят электронику для следующих испытаний, включая проверки в условиях космоса. Конкретную лунную миссию, которая первой получит новые батареи, NASA пока не назвало.
