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Se você já teve seu carro partindo com dificuldade, ou nem partindo, em uma manhã de inverno particularmente gélida, você sabe que baterias convencionais não gostam de frio extremo. É por isso que pesquisadores da NASA estão trabalhando para desenvolver uma bateria que possa funcionar no frio brutal do Polo Sul lunar, onde as temperaturas noturnas despencam para menos 328 graus Fahrenheit (menos 200 Celsius).
Para futuras operações lunares, uma bateria precisará funcionar imediatamente quando aquecida e ser capaz de alimentar de tudo, desde o kit de emergência de um astronauta até um rover capaz de explorar as crateras mais escuras da Lua , tudo isso sem representar risco de incêndio.
Uma equipe de pesquisadores da NASA está trabalhando para fazer tudo isso acontecer. O projeto é chamado Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS), e ele pode fornecer à NASA uma ferramenta importante para ajudar a alimentar a presença sustentada da humanidade na Lua por meio da campanha Artemis.
"As baterias se tornaram uma parte importante de nossas vidas aqui na Terra, viabilizando nossos laptops, celulares, ferramentas elétricas e até nossos veículos", disse Donald Dornbusch, investigador principal do SPEARS no Centro de Pesquisa Glenn da NASA, em Cleveland, onde o projeto é liderado. "Vamos precisar delas na Lua também, e essas baterias precisarão operar de forma confiável e segura nesse ambiente hostil. É por isso que estamos trabalhando nessa tecnologia."
Problema líquido, solução sólida
Baterias tradicionais de íon-lítio, como as do seu celular e laptop, têm uma fraqueza crítica: elas dependem de eletrólitos líquidos. Resfrie uma bateria convencional até as temperaturas noturnas da Lua, e esse líquido congelaria, potencialmente danificando a bateria. Aqueça-a demais , digamos, às temperaturas diurnas lunares de 212 F (100 C) , e ela não funcionará até esfriar. Exponha o líquido ao vácuo do espaço, e ele evapora.
As baterias SPEARS resolvem esses problemas substituindo o eletrólito líquido por um material sólido à base de cerâmica ou polímero. Essa mudança pode desbloquear diversas vantagens. Em primeiro lugar, elas poderiam operar tanto no calor quanto no frio extremo.
Durante testes recentes de vácuo térmico no Centro de Pesquisa Langley da NASA, em Hampton, Virgínia, pequenas células de bateria protótipo funcionaram bem até 176 F (80 C), até menos 76 F (menos 60 C), e com desempenho ligeiramente reduzido até menos 112 F (menos 80 C).
"Comprovamos pela primeira vez que essas células podem funcionar até menos 80 graus Celsius", disse Yi Lin, líder de testes e pesquisa do SPEARS no NASA Langley.
Lin também disse estar confiante de que podem melhorar o desempenho e talvez até ampliar essa faixa nos próximos anos.
As baterias precisam permanecer confiáveis mesmo expostas às drásticas variações de temperatura da Lua entre o dia e a noite. O teste de vácuo térmico mostrou que, após exposição a temperaturas extremas de 212 F (100 C) a menos 274 F (menos 170 C), as baterias SPEARS não sofrem danos.
Assim como a química dos seus fones de ouvido é diferente da química do seu telefone, que é diferente da química do seu carro, todas essas químicas ainda podem funcionar com um eletrólito sólido. Podemos ajustar para energia, ajustar para potência, ajustar para durabilidade, dependendo da aplicação.
Líder de testes e pesquisa do SPEARS
Nem mesmo baterias de estado sólido funcionarão enquanto estiverem a uma temperatura tão baixa quanto menos 274 F, mas, como eletrólitos sólidos não congelam como um líquido, as baterias conseguem sobreviver às temperaturas extremamente baixas.
Para fazer as baterias funcionarem novamente após exposição a frio tão intenso, pequenos aquecedores entram em ação. As baterias SPEARS não precisariam ser mantidas aquecidas o tempo todo, apenas aquecidas até a temperatura operacional. Isso poderia reduzir a necessidade de sistemas pesados de gerenciamento térmico em naves espaciais e habitats lunares, permitindo projetos mais leves, custos mais baixos e missões de maior duração.
Energia para a Lua, energia para a Terra
As aplicações para essas baterias de estado sólido são quase ilimitadas, desde pequenas ferramentas como brocas que precisam operar em crateras lunares sombreadas, até rovers e pacotes de energia de emergência para astronautas. Elas também poderiam fornecer soluções de energia para instrumentos científicos de longa duração.
"Podemos ajustar a química usando diferentes materiais de eletrodo", disse Lin. "Assim como a química dos seus fones de ouvido é diferente da química do seu telefone, que é diferente da química do seu carro, todas essas químicas ainda podem funcionar com um eletrólito sólido. Podemos ajustar para energia, ajustar para potência, ajustar para durabilidade, dependendo da aplicação."
Embora o SPEARS tenha sido projetado para o espaço, a tecnologia poderia ser derivada para aplicações terrestres. De fato, o SPEARS evoluiu a partir de um projeto anterior de baterias no qual Lin e Dornbusch trabalharam, focado em aplicações aeronáuticas.
"O mercado potencial para baterias de estado sólido é muito amplo", disse Ji Su, cientista de materiais poliméricos e líder da tarefa no NASA Langley. "Automóveis, celulares, dispositivos de comunicação, drones , qualquer coisa que precise de uma fonte de energia portátil."
O projeto SPEARS começou em 2026 com financiamento por meio da divisão de Pesquisa e Tecnologia Avançada dentro da Diretoria de Missões de Pesquisa e Tecnologia da agência. O projeto está programado para focar no desenvolvimento tecnológico em suas fases iniciais antes de possivelmente migrar para colaboração comercial. O Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício da Califórnia, está trabalhando para desenvolver hardware de voo, como placas de teste e eletrônicos, para ajudar a preparar as baterias SPEARS para voos espaciais e testá-las em ambientes espaciais.
Fonte original: nasa.gov
