NASA พัฒนาแบตเตอรี่สถานะของแข็งทนหนาวติดลบ 200 องศา รองรับภารกิจดวงจันทร์

NASA กำลังพัฒนาแบตเตอรี่รุ่นใหม่ภายใต้โครงการ Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space หรือ SPEARS เพื่อให้สามารถทำงานได้ในความหนาวสุดขั้วของขั้วใต้ดวงจันทร์ ซึ่งอุณหภูมิกลางคืนอาจลดลงถึงลบ 328 องศาฟาเรนไฮต์ (ลบ 200 องศาเซลเซียส) โครงการนี้นำโดยศูนย์วิจัย Glenn Research Center ในเมืองคลีฟแลนด์ และมีเป้าหมายช่วยสนับสนุนการตั้งฐานปฏิบัติการของมนุษย์บนดวงจันทร์ในภารกิจ Artemis

จุดอ่อนของแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนทั่วไปที่ใช้ในมือถือหรือโน้ตบุ๊กคือพึ่งพาอิเล็กโทรไลต์แบบของเหลว ซึ่งจะแข็งตัวในความเย็นจัดและระเหยในสภาพสุญญากาศของอวกาศ แบตเตอรี่ SPEARS แก้ปัญหานี้ด้วยการเปลี่ยนไปใช้วัสดุแบบแข็งที่ทำจากเซรามิกหรือพอลิเมอร์แทน ทำให้ทนทั้งความร้อนและความเย็นจัดได้ดีขึ้น

จากการทดสอบในสภาพสุญญากาศเชิงความร้อนที่ศูนย์วิจัย Langley Research Center ในเมืองแฮมป์ตัน รัฐเวอร์จิเนีย เซลล์แบตเตอรี่ต้นแบบขนาดเล็กทำงานได้ดีในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 176 องศาฟาเรนไฮต์ (80 องศาเซลเซียส) ลงไปจนถึงลบ 76 องศาฟาเรนไฮต์ (ลบ 60 องศาเซลเซียส) และยังทำงานได้แม้ประสิทธิภาพลดลงบ้างที่ลบ 112 องศาฟาเรนไฮต์ (ลบ 80 องศาเซลเซียส) นอกจากนี้ยังพบว่าหลังจากสัมผัสอุณหภูมิสุดขั้วตั้งแต่ 212 องศาฟาเรนไฮต์ (100 องศาเซลเซียส) จนถึงลบ 274 องศาฟาเรนไฮต์ (ลบ 170 องศาเซลเซียส) แบตเตอรี่ไม่เสียหาย

เราพิสูจน์เป็นครั้งแรกว่าเซลล์เหล่านี้ทำงานได้ในอุณหภูมิลบ 80 องศาเซลเซียส

ยี่ หลิน หัวหน้าทีมทดสอบและวิจัยของ SPEARS จาก Langley Research Center ระบุคำพูดข้างต้น และกล่าวว่ามั่นใจว่าจะสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพและขยายช่วงการทำงานได้มากขึ้นในอนาคต โดยแบตเตอรี่เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องถูกทำให้อุ่นตลอดเวลา เพียงอุ่นให้ถึงอุณหภูมิใช้งานด้วยเครื่องทำความร้อนขนาดเล็กก็เพียงพอ ซึ่งจะช่วยลดความจำเป็นของระบบจัดการความร้อนขนาดใหญ่ในยานอวกาศและที่อยู่อาศัยบนดวงจันทร์ ทำให้ออกแบบได้เบาลง ต้นทุนต่ำลง และใช้งานได้ยาวนานขึ้น

โครงการ SPEARS เริ่มต้นในปี 2026 ด้วยทุนจากฝ่าย Advanced Research and Technology ของ NASA โดยจะเน้นพัฒนาเทคโนโลยีในช่วงแรกก่อนขยับไปสู่ความร่วมมือเชิงพาณิชย์ในอนาคต ขณะที่ศูนย์วิจัย Ames Research Center ในแคลิฟอร์เนียกำลังพัฒนาฮาร์ดแวร์สำหรับการบิน เช่น แผงทดสอบและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อเตรียมแบตเตอรี่ SPEARS ให้พร้อมสำหรับการบินในอวกาศและทดสอบในสภาพแวดล้อมจริง