NASA испытало аккумуляторы, способные выдерживать охлаждение до −170 °C

Инженеры NASA испытали экспериментальные твердотельные аккумуляторы, которые выдержали охлаждение до −170 °C без повреждений. Прототипы также сохранили способность работать при температуре −80 °C, хотя их характеристики при этом ухудшились. Разработка предназначена для будущих луноходов, научного оборудования и инструментов, которые будут использоваться в экстремальных условиях южного полюса Луны.

Испытания проводились в Исследовательском центре NASA имени Лэнгли в штате Вирджиния в рамках проекта SPEARS (Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space). Его цель — создание аккумуляторов, способных переносить резкие перепады температуры без постоянного обогрева. Такая технология особенно важна для лунных миссий, поскольку в некоторых районах южного полюса температура может опускаться до −200 °C.

Основное отличие новых аккумуляторов от традиционных литий-ионных заключается в использовании твёрдого электролита вместо жидкого. Электролит обеспечивает перемещение ионов между электродами во время зарядки и разрядки. При сильном охлаждении жидкие электролиты могут замерзать и терять необходимые свойства, тогда как керамические и полимерные материалы позволяют создавать элементы питания, более устойчивые к низким температурам.

Во время испытаний специалисты поместили небольшие экспериментальные элементы в термовакуумную камеру, воспроизводящую некоторые условия космического пространства. Аккумуляторы стабильно работали в диапазоне от −60 до +80 °C. При дальнейшем охлаждении до −80 °C они продолжали выдавать электрическую энергию, но с пониженной производительностью.

Отдельная серия испытаний была посвящена устойчивости к температурным перепадам. Аккумуляторы подвергали воздействию температур от −170 до +100 °C. После этого исследователи не обнаружили повреждений, которые препятствовали бы их дальнейшему использованию.

При этом NASA подчёркивает, что при −170 °C аккумуляторы не способны непосредственно обеспечивать оборудование электричеством. Перед использованием их необходимо нагреть до рабочей температуры. Однако отсутствие необходимости постоянно поддерживать тепло может значительно сократить энергозатраты и уменьшить массу систем терморегулирования космических аппаратов.

Для лунных миссий это особенно важно. Современные системы хранения энергии требуют дополнительной защиты от холода, а нагреватели расходуют часть ограниченных энергетических ресурсов. Если аккумулятор сможет переносить длительное охлаждение без повреждений, оборудование можно будет временно отключать, а затем возвращать к работе после нагрева.

Разработкой руководит Исследовательский центр NASA имени Гленна в Огайо. Специалисты центра Лэнгли занимаются материалами и испытаниями, а Исследовательский центр имени Эймса разрабатывает электронику для будущих космических проверок. Проект SPEARS стартовал в 2026 году и пока находится на раннем этапе развития.

В дальнейшем инженеры намерены улучшить характеристики аккумуляторов за счёт изменения состава электродов. Это позволит подбирать элементы питания для конкретных задач — от небольших научных приборов и аварийного оборудования астронавтов до мобильных роботизированных систем.

NASA также рассматривает возможность применения технологии на Земле, в том числе в беспилотниках, автомобилях и портативной электронике. Однако до практического использования разработке предстоит пройти дополнительные испытания, включая проверку долговечности и работоспособности в реальных космических условиях.