Зимой автомобильный аккумулятор может подвести даже при небольшом морозе. На Луне холода куда серьезнее: на Южном полюсе ночью температура опускается до минус 200 градусов по Цельсию. Для будущих экспедиций NASA нужны батареи, которые выдержат такие условия и при этом не будут пожароопасными.

Этим занимается проект SPEARS (Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space). Его возглавляет Дональд Дорнбаш из Исследовательского центра Гленна в Кливленде. По его словам, аккумуляторы важны и на Земле - в ноутбуках, телефонах, инструментах и машинах, - но на Луне они должны работать надежно и безопасно в суровой среде.

Обычные литий-ионные батареи используют жидкий электролит - вещество, через которое внутри аккумулятора движутся заряженные частицы. На лунном холоде жидкость замерзает и может повредить батарею. При дневной жаре до плюс 100 градусов она, наоборот, не работает, пока не остынет, а в вакууме космоса электролит испаряется.

SPEARS заменяет жидкость твердым керамическим или полимерным материалом. В ходе недавних термовакуумных испытаний в Исследовательском центре Лэнгли в Вирджинии небольшие прототипы элементов работали при температуре до плюс 80 градусов, а также при минус 60 градусах. При минус 80 градусах характеристики немного снижались, но работоспособность сохранялась.

"Мы впервые доказали, что эти элементы могут работать при минус 80 градусах Цельсия", - заявил руководитель испытаний И Линь. Он уверен, что в ближайшие годы диапазон удастся расширить.

Испытания также показали: после воздействия температур от плюс 100 до минус 170 градусов батареи не получают повреждений. При минус 170 градусах они не функционируют, но твердый электролит не замерзает, как жидкость, и потому выживает. Чтобы вернуть батарею к работе, достаточно небольшого нагрева. Это может снизить потребность в тяжелых системах терморегулирования, сделать аппараты легче и дешевле, а миссии - дольше.

Проект начался в 2026 году. Сначала команда сосредоточится на разработке технологии, а затем, возможно, перейдет к сотрудничеству с промышленностью. Центр Эймса в Кремниевой долине готовит летные компоненты, чтобы проверить батареи в космосе.

По словам Линя, химию можно настраивать под задачу: использовать разные материалы электродов для большей энергии, мощности или долговечности. Хотя проект создается для космоса, технология может найти применение и на Земле - в автомобилях, телефонах, дронах и других устройствах, которым нужен портативный источник питания.

Источник: Phys.org