اختبارات بطاريات SPEARS من ناسا تتحمل برد القمر

أظهرت اختبارات حرارية فراغية أن خلايا بطاريات صلبة من SPEARS يمكنها تحمل درجات حرارة متطرفة دون تلف. ويقود مركز غلين للأبحاث التابع لناسا هذا الجهد المصمم للفضاء، مع إمكانية دعم وجود قمري مستمر عبر حملة أرتميس.

يقود مركز غلين للأبحاث التابع لناسا مشروع SPEARS المصمم للفضاء، ويشغل دونالد دورنبوش منصب الباحث الرئيسي للمشروع في المركز.

تعتمد بطاريات الليثيوم أيون التقليدية على إلكتروليتات سائلة، ويتجمد السائل في درجات حرارة الليل القمري، كما أنه يتبخر في فراغ الفضاء. في المقابل تستخدم بطاريات SPEARS إلكتروليتًا صلبًا قائمًا على السيراميك أو البوليمر.

أُجريت اختبارات حرارية فراغية في مركز لانغلي للأبحاث التابع لناسا في هامبتون بولاية فرجينيا، وشملت خلايا نموذجية صغيرة خضعت لدرجات 176 و-76 و-112 فهرنهايت، بينما سُجلت خلايا SPEARS عند -80 مئوية.

تتحمل بطاريات SPEARS نطاقًا حراريًا من 212 إلى -274 فهرنهايت، ويمكنها العمل في الحر والبرد الشديد، ولا تتعرض لتلف بعد التعرض لدرجات حرارة متطرفة، كما تنجو في درجات حرارة منخفضة للغاية.

يجب أن تعمل البطارية فور تسخينها دون تشكيل خطر حريق، وأن تظل موثوقة خلال تقلبات الحرارة بين النهار والليل القمري. وتستخدم بطاريات SPEARS سخانات صغيرة لاستعادة حرارة التشغيل، ويكفي رفعها إلى درجة العمل بدلًا من إبقائها دافئة باستمرار، ما قد يقلل احتياجات الإدارة الحرارية الثقيلة.

تُذكر درجة حرارة عند القطب الجنوبي للقمر بقيمة -328 فهرنهايت، ويمكن أن توفر بطاريات SPEARS طاقة لوجود قمري مستمر عبر حملة أرتميس. وتشمل تطبيقات البطاريات الصلبة الحفارات والمركبات الجوالة وحزم الطاقة الطارئة، إضافة إلى أجهزة علمية طويلة الأمد، مع إمكانية ضبط الكيمياء في بطاريات SPEARS باستخدام مواد أقطاب مختلفة.

تُذكر درجة حرارة عند القطب الجنوبي للقمر بقيمة -328 فهرنهايت، لذا فإن البطاريات القادرة على النجاة في البرودة الشديدة تهم العمليات القمرية المستقبلية.

ولأن البطاريات التقليدية تعتمد على سوائل قد تتجمد أو تتبخر، يهتم متابعو الصناعة القمرية ببطاريات صلبة تُسخَّن إلى درجة التشغيل ولا تُبقى دافئة باستمرار، وقد تقلل الإدارة الحرارية الثقيلة عند تصميم الحمولة السطحية.