NASA desenvolve baterias para alimentar o retorno da humanidade à Lua

Se você já teve seu carro ligado lentamente, ou nem ligou, em uma manhã de inverno particularmente fria, você sabe que as baterias convencionais não gostam de frio extremo. É por isso que os investigadores da NASA estão a trabalhar para desenvolver uma bateria que possa funcionar no frio brutal do Pólo Sul da Lua, onde as temperaturas nocturnas caem para 328 graus Fahrenheit negativos (200 Celsius negativos).

Para futuras operações lunares, uma bateria precisará funcionar imediatamente quando aquecida e ser capaz de alimentar tudo, desde um kit de emergência de um astronauta até um veículo espacial capaz de explorar as crateras mais escuras da Lua – tudo sem representar risco de incêndio.

Uma equipe de pesquisadores da NASA está trabalhando para que tudo isso aconteça. O projeto chama-se Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS) e poderá fornecer à NASA uma ferramenta importante para ajudar a alimentar a presença sustentada da humanidade na Lua através da campanha Artemis.

“As baterias tornaram-se uma parte importante das nossas vidas aqui na Terra, que alimentam os nossos computadores portáteis, telemóveis, ferramentas eléctricas e até mesmo os nossos veículos”, disse Donald Dornbusch, investigador principal do SPEARS no Glenn Research Center da NASA em Cleveland, onde o projecto é liderado. “Também precisaremos delas na Lua, e estas baterias serão necessárias para funcionar de forma confiável e segura neste ambiente hostil. É por isso que estamos trabalhando nesta tecnologia.”

As baterias tradicionais de íons de lítio, como as de telefones celulares e laptops, têm um ponto fraco crítico: elas dependem de eletrólitos líquidos. Resfrie uma bateria convencional às temperaturas noturnas da Lua e esse líquido congelaria, potencialmente danificando a bateria. Aqueça demais – digamos, até temperaturas lunares diurnas de 212 F (100 C) – e ele 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. Esta mudança poderia desbloquear diversas vantagens. Em primeiro lugar, eles poderiam operar no calor e no frio extremo.

Durante recentes testes de vácuo térmico no Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, pequenos protótipos de células de bateria 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).

“Provamos pela primeira vez que essas células podem funcionar até 80 graus Celsius negativos”, disse Yi Lin, líder de testes e pesquisas do SPEARS na NASA Langley.

Lin também disse estar confiante de que eles podem melhorar o desempenho e talvez até expandir esse alcance nos próximos anos.

As baterias precisam permanecer confiáveis ​​durante a exposição às grandes oscilações de temperatura da Lua entre o dia e a noite. O teste de vácuo térmico mostrou que após a exposição a temperaturas extremas de 212 F (100 C) a menos 274 F (menos 170 C), as baterias SPEARS não sofrem danos.

Nem mesmo as baterias de estado sólido funcionarão enquanto estiverem a uma temperatura tão baixa quanto 274 F negativos, mas como os eletrólitos sólidos não congelam como um líquido, as baterias podem sobreviver a temperaturas extremamente baixas.

Para que as baterias voltem a funcionar após a exposição a esse frio, entram em ação pequenos aquecedores. 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 espaçonaves e habitats lunares, permitindo projetos mais leves, custos mais baixos e durações de missão mais longas.

As aplicações para estas baterias de estado sólido são quase ilimitadas, desde pequenas ferramentas como brocas que devem operar em crateras lunares sombreadas, até rovers e unidades de energia de emergência para astronautas. Eles 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, todos esses produtos químicos ainda podem funcionar com um eletrólito sólido. Podemos ajustar a energia, ajustar a potência, ajustar a durabilidade, dependendo da aplicação.”

Embora o SPEARS seja projetado para o espaço, a tecnologia poderia ser desmembrada em aplicações baseadas na Terra. Na verdade, o SPEARS evoluiu a partir de um projeto anterior de bateria em que 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 de tarefa na NASA Langley. “Automóveis, telefones celulares, dispositivos de comunicação, drones – qualquer coisa que precise de uma fonte de alimentação portátil.”

O projeto SPEARS começou em 2026 com financiamento através da divisão de Pesquisa Avançada e Tecnologia da Diretoria de Missão de Pesquisa e Tecnologia da agência. O projeto deverá se concentrar no desenvolvimento de tecnologia em seus estágios iniciais antes de potencialmente mudar para a colaboração comercial. O Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, na 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.