Ay'ın dondurucu soğuğuna dayanıklı katı hal bataryası: NASA'dan SPEARS Projesi̇

Ay’ın güney kutbunda gece sıcaklıklarının eksi 200°C’ye kadar düşmesi ve gündüz 100°C’ye ulaşması, geleneksel bataryalar için önemli bir engel oluşturuyor. NASA, astronotların acil durum kitlerinden karanlık kraterlerde çalışacak gezginlere kadar farklı sistemlere güvenli biçimde güç sağlayacak bir batarya mimarisi geliştiriyor. 'Uzayda Aşırı Ortam Uyumluluğu ve Dayanıklılık için Katı Güç' (SPEARS) projesi, yangın riski oluşturmadan çalışabilecek enerji kaynaklarıyla Artemis programı kapsamında Ay’daki kalıcı varlığı desteklemeyi hedefliyor.

KATI ELEKTROLİT TERCİHİ 

Cleveland’daki NASA Glenn Araştırma Merkezi’nde projenin baş araştırmacısı olan Donald Dornbusch, Dünya’da dizüstü bilgisayarlardan elektrikli el aletlerine ve otomobillere kadar kullanılan bataryaların Ay’da da vazgeçilmez olacağını belirtti.

Araştırmacılara göre klasik lityum-iyon bataryalardaki sıvı elektrolit, Ay gecelerinde donarak hasara yol açabiliyor; yüksek gündüz sıcaklıklarında işlevini kaybedebiliyor ve vakumda buharlaşabiliyor. SPEARS, sıvı yerine katı seramik veya polimer bazlı elektrolit kullanarak bu sorunları ortadan kaldırmayı amaçlıyor.

SOĞUKTA ÇALIŞMA TESTLERİ 

Virginia’daki NASA Langley Araştırma Merkezi’nde yapılan termal vakum testlerinde küçük prototip hücreler, 80°C ile eksi 60°C arasında yüksek performans gösterdi. Eksi 80°C’de ise yalnızca küçük bir performans düşüşü görüldü. Test ve araştırma lideri Yi Lin, hücrelerin bu sıcaklığa kadar çalışabildiğini ilk kez gösterdiklerini söyledi.

Hücreler ayrıca 100°C ile eksi 170°C arasındaki uç sıcaklıklara maruz bırakıldıktan sonra fiziksel hasar görmedi. Sıvı elektrolitlerdeki gibi donma çatlakları oluşturmayan katı yapı, aşırı soğukta bütünlüğünü koruyarak bataryaların göreve hazır beklemesini sağlıyor.

DAHA HAFİF SİSTEMLER 

Bu dayanıklılık, uzay araçlarının ağır ve enerji tüketen ısıtma yönetim sistemlerine bağımlılığını azaltabilir. SPEARS hücrelerinin sürekli sıcak tutulması gerekmiyor; devreye alınacakları sırada küçük ısıtıcılarla çalışma sıcaklığına getirilmeleri yeterli oluyor. Böylece Ay araçları ve istasyonlarının hafifletilmesi, fırlatma maliyetlerinin düşürülmesi ve görev sürelerinin uzatılması hedefleniyor.

Gölgeli kraterlerdeki sondaj aletleri, keşif robotları ve bilimsel istasyonlarda kullanılabilecek teknoloji, elektrot yapısı değiştirilerek enerji kapasitesi, güç çıkışı veya çevrim ömrü bakımından farklı ihtiyaçlara uyarlanabiliyor.

UÇUŞ TESTLERİNE HAZIRLIK 

Havacılık uygulamalarına yönelik önceki bir batarya projesinden türetilen SPEARS’ın Dünya’da da kullanım potansiyeli bulunuyor. NASA Langley polimer malzeme bilimcisi Ji Su, otomobiller, akıllı telefonlar, iletişim cihazları ve insansız hava araçları dahil taşınabilir güce ihtiyaç duyan sektörlerin teknolojiden yararlanabileceğini belirtiyor.

Resmi geliştirme süreci 2026’da başlayan proje, önce teknolojik olgunluğa odaklanacak, ardından ticari iş birliklerine açılacak. Kaliforniya’daki NASA Ames Araştırma Merkezi de bataryaları uzay uçuşuna hazırlamak ve gerçek yörünge koşullarında sınamak için uçuşa uygun test kartları ile elektronik donanımlar üretiyor.