پایگاه تحلیلی‌خبری ایراسین؛ ناسا در مسیر بازگشت انسان به ماه، در حال توسعه نسل تازه‌ای از باتری‌های حالت‌جامد است که می‌توانند سرمای شدید محیط ماه را تحمل کنند؛ فناوری‌ای که اگرچه فعلاً در مرحله نمونه‌های آزمایشگاهی قرار دارد، اما در آینده ممکن است راه خود را به خودروهای برقی، پهپادها، تلفن‌های همراه و حتی سامانه‌های ذخیره‌سازی برق در زمین باز کند.

این باتری‌ها در قالب پروژه «توان جامد برای سازگاری و تاب‌آوری در محیط‌های شدید فضایی» یا SPEARS توسعه یافته‌اند. هدف اصلی پروژه، ساخت باتری‌هایی است که بدون نیاز دائمی به سامانه‌های گرمایشی بتوانند شرایط بسیار سخت ماه را تحمل کنند؛ موضوعی که برای مأموریت‌های آینده آرتمیس، به‌ویژه در قطب جنوب ماه، اهمیت زیادی دارد.

مقاومت خیره‌کننده باتری ناسا در سرمای ماه

در آزمایش‌های خلأ حرارتی ناسا، نمونه‌های باتری حالت‌جامد SPEARS توانستند بدون آسیب‌دیدگی دمای منفی ۲۷۴ درجه فارنهایت، معادل حدود منفی ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد، را تحمل کنند. این باتری‌ها حتی در دمای منفی ۱۱۲ درجه فارنهایت یا حدود منفی ۸۰ درجه سانتی‌گراد نیز، هرچند با عملکردی کاهش‌یافته، همچنان قابل استفاده بودند.

نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد محدوده مناسب‌تر عملکرد این فناوری از منفی ۷۶ تا مثبت ۱۷۶ درجه فارنهایت، معادل منفی ۶۰ تا مثبت ۸۰ درجه سانتی‌گراد است. چنین دامنه‌ای برای تجهیزاتی که قرار است در یکی از خشن‌ترین محیط‌های منظومه شمسی فعالیت کنند، دستاورد قابل توجهی محسوب می‌شود. دمای برخی مناطق قطب جنوب ماه می‌تواند تا حدود منفی ۳۲۸ درجه فارنهایت، معادل منفی ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد، کاهش پیدا کند.

فناوری ماه در خدمت نسل آینده خودروهای برقی

تفاوت مهم فناوری SPEARS با باتری‌های متداول لیتیوم‌یونی به الکترولیت آنها بازمی‌گردد. باتری‌های لیتیوم‌یونی رایج برای انتقال یون‌های لیتیوم میان الکترودها از الکترولیت مایع استفاده می‌کنند. این مایعات علاوه بر افت عملکرد در دماهای بسیار پایین، قابلیت اشتعال دارند و در صورت آسیب‌دیدگی یا بروز نقص می‌توانند خطر آتش‌سوزی ایجاد کنند.

باتری‌های حالت‌جامد در مقابل از الکترولیت جامد استفاده می‌کنند. این ویژگی می‌تواند علاوه بر افزایش پایداری حرارتی و کاهش خطر آتش‌سوزی، زمینه را برای عملکرد بهتر در گستره وسیع‌تری از دماها و همچنین توسعه فناوری‌های شارژ سریع‌تر فراهم کند.

با این حال، فناوری جدید ناسا هنوز آماده استفاده تجاری نیست. سلول‌های ساخته‌شده در پروژه SPEARS نمونه‌های کوچک آزمایشگاهی هستند و تاکنون در فضا آزمایش عملیاتی نشده‌اند. بنابراین، تبدیل این دستاورد به باتری خودروهای برقی نیازمند توسعه بیشتر، افزایش مقیاس تولید و اثبات دوام و صرفه اقتصادی آن خواهد بود.

در صورت موفقیت این مسیر، دستاوردهای SPEARS می‌تواند فراتر از مأموریت‌های فضایی کاربرد داشته باشد. خودروهای برقی یکی از گزینه‌های مهم هستند؛ زیرا سرمای زمستان می‌تواند عملکرد و برد باتری‌های فعلی را کاهش دهد. فناوری‌های توسعه‌یافته برای ماه در آینده ممکن است به تولید باتری‌هایی با ایمنی بالاتر، تحمل دمایی بیشتر و عملکرد بهتر در هوای سرد منجر شوند. پهپادهای تجاری، تلفن‌های همراه و سامانه‌های ذخیره انرژی شبکه برق نیز از دیگر کاربردهای بالقوه این فناوری به شمار می‌روند.

همزمان، همکاری‌های فضایی و انرژی آمریکا تنها به باتری محدود نیست. ناسا و وزارت انرژی ایالات متحده روی نسل جدید فناوری‌های هسته‌ای برای مأموریت‌های فضایی نیز همکاری می‌کنند؛ فناوری‌هایی که هدف آنها تأمین انرژی مأموریت‌های طولانی‌تر و تجهیزات قدرتمندتر در اعماق فضاست. در مجموع، پروژه SPEARS نمونه‌ای از فناوری‌هایی است که برای حل چالش‌های حضور انسان در ماه متولد شده‌اند، اما در بلندمدت می‌توانند کاربردهای مهمی روی زمین نیز پیدا کنند.