La NASA développe des batteries à l’état solide conçues pour fonctionner en toute sécurité dans l’environnement hostile de la Lune, dans le cadre du projet Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS). Le projet vise à fournir une source d’énergie aux futures missions Artemis, allant des équipements d’urgence et des robots d’exploration aux instruments scientifiques et aux rovers.
La nuit, les températures près du pôle Sud de la Lune peuvent atteindre environ 328 degrés Fahrenheit sous zéro, soit l’équivalent de 200 degrés Celsius sous zéro. Cette plage constitue un défi pour les batteries traditionnelles, qui reposent sur un électrolyte liquide susceptible de geler dans un froid extrême ou de s’évaporer dans le vide spatial, tout en étant également affectées par les températures élevées pendant le jour lunaire.
Résultats des essais thermiques
De petites cellules initiales ont été utilisées lors d’essais thermiques et sous vide menés par une équipe de la NASA au centre de recherche Langley, en Virginie. Les cellules ont fonctionné correctement à des températures atteignant 176 degrés Fahrenheit, soit 80 degrés Celsius, et ont continué à fonctionner jusqu’à 76 degrés Fahrenheit sous zéro, avec une légère baisse de performance à 112 degrés Fahrenheit sous zéro, soit 80 degrés Celsius sous zéro.
Yi Lin, responsable des essais et des recherches du projet SPEARS au centre Langley, a déclaré que l’équipe avait démontré pour la première fois la capacité de ces cellules à fonctionner à 80 degrés Celsius sous zéro. Les essais ont également montré que les batteries n’avaient subi aucun dommage après avoir été exposées à des variations comprises entre 212 degrés Fahrenheit et 274 degrés Fahrenheit sous zéro, soit entre 100 degrés Celsius et 170 degrés Celsius sous zéro.
Qu’est-ce qui change concrètement ?
Le projet SPEARS remplace l’électrolyte liquide par un matériau solide fabriqué à partir de céramique ou de polymère. Cela ne signifie pas que la batterie fonctionnera aux températures les plus basses auxquelles la surface lunaire peut être exposée : les cellules ont besoin d’un chauffage limité avant de reprendre leur fonctionnement. Toutefois, l’électrolyte solide ne gèle pas de la même manière que le liquide, ce qui permet à la batterie de supporter une exposition à un froid extrême sans subir de dommages.
Cette approche pourrait réduire la nécessité de maintenir les batteries constamment au chaud, ce qui pourrait alléger les systèmes de gestion thermique des véhicules et des installations lunaires, tout en permettant des conceptions plus légères et des opérations plus longues. Ces avantages restent liés à la capacité de la technologie à passer de petites cellules d’essai à du matériel qualifié pour les vols spatiaux.
Des instruments lunaires aux applications terrestres
La NASA étudie l’utilisation de ces batteries dans des foreuses fonctionnant à l’intérieur de cratères ombragés, des rovers, des blocs d’alimentation d’urgence et des instruments scientifiques destinés à fonctionner sur de longues périodes. Selon la NASA, la chimie de la batterie peut être adaptée afin de répondre à différentes priorités, comme la densité énergétique, la puissance ou la durabilité.
Le projet SPEARS a débuté en 2026 grâce à un financement de la division de la recherche et des technologies avancées de la Direction des missions de recherche et de technologie de la NASA. Dans ses premières étapes, il se concentre sur le développement de la technologie, avec la possibilité de passer ultérieurement à une collaboration commerciale. Le centre de recherche Ames travaille au développement du matériel de vol, notamment des cartes d’essai et de l’électronique, en vue de tester les batteries dans des environnements spatiaux.
Bien que la motivation première du projet soit spatiale, la NASA souligne le potentiel d’utilisation plus large des batteries à l’état solide dans les voitures, les téléphones, les appareils de communication et les drones. À ce stade, les résultats démontrent que les cellules initiales peuvent résister à des conditions thermiques extrêmes, mais ne prouvent pas encore leur pleine capacité opérationnelle ni leur utilisation dans une mission lunaire.