A NASA está desenvolvendo baterias de estado sólido projetadas para operar com segurança no ambiente extremo da Lua, no âmbito do projeto Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS). O projeto busca fornecer uma fonte de energia para futuras missões Artemis, começando por equipes de emergência e robôs de exploração e chegando a instrumentos científicos e veículos robóticos.
As temperaturas noturnas perto do polo sul da Lua chegam a cerca de 328 graus Fahrenheit abaixo de zero, o equivalente a 200 graus Celsius abaixo de zero. Essa faixa representa um desafio para as baterias tradicionais, que dependem de um eletrólito líquido que pode congelar no frio intenso ou evaporar no vácuo do espaço, além de também serem afetadas pelas temperaturas elevadas durante o dia lunar.
Resultados dos testes térmicos
Células iniciais pequenas foram usadas em testes térmicos e de vácuo realizados por uma equipe da NASA no Centro de Pesquisa Langley, no estado da Virgínia. As células funcionaram bem em temperaturas de até 176 graus Fahrenheit, ou 80 graus Celsius, e continuaram operando até 76 graus Fahrenheit abaixo de zero, com uma queda leve no desempenho a 112 graus Fahrenheit abaixo de zero, ou 80 graus Celsius abaixo de zero.
Yi Lin, líder dos testes e da pesquisa do projeto SPEARS no Centro Langley, afirmou que a equipe comprovou pela primeira vez a capacidade dessas células de operar a 80 graus Celsius abaixo de zero. Os testes também mostraram que as baterias não sofreram danos após serem expostas a variações entre 212 graus Fahrenheit e 274 graus Fahrenheit abaixo de zero, ou entre 100 graus Celsius e 170 graus Celsius abaixo de zero.
O que muda na prática?
O projeto SPEARS substitui o eletrólito líquido por um material sólido feito de cerâmica ou polímero. Isso não significa que a bateria funcionará nas temperaturas mais baixas às quais a superfície lunar pode ser exposta; as células precisam de um aquecimento limitado antes de retomar a operação. Porém, o eletrólito sólido não congela da mesma forma que o líquido, permitindo que a bateria suporte a exposição ao frio intenso sem sofrer danos.
Essa abordagem pode reduzir a necessidade de manter as baterias aquecidas continuamente, o que pode diminuir a massa dos sistemas de gerenciamento térmico em veículos e instalações lunares, além de possibilitar projetos mais leves e operações mais longas. Esses benefícios continuam condicionados à capacidade de a tecnologia passar de pequenas células de teste para equipamentos qualificados para voos espaciais.
Das ferramentas lunares às aplicações terrestres
A NASA estuda utilizar as baterias em perfuradores que operem dentro de crateras permanentemente sombreadas, veículos robóticos, conjuntos de energia de emergência e instrumentos científicos de longa duração. Segundo a NASA, a química da bateria pode ser ajustada para atender a diferentes prioridades, como densidade de energia, potência ou durabilidade.
O projeto SPEARS começou em 2026 com financiamento da Divisão de Pesquisa e Tecnologia Avançadas da Diretoria de Missões de Pesquisa e Tecnologia da NASA. Em suas primeiras etapas, concentra-se no desenvolvimento da tecnologia, com a possibilidade de uma futura transição para uma colaboração comercial. O Centro de Pesquisa Ames trabalha no desenvolvimento do equipamento de voo, incluindo placas de teste e componentes eletrônicos, como preparação para testar as baterias em ambientes espaciais.
Embora o principal motivador do projeto seja espacial, a NASA aponta possibilidades de uso mais amplo para baterias de estado sólido em carros, telefones, dispositivos de comunicação e drones. No estágio atual, os resultados comprovam a resistência das células iniciais a condições térmicas extremas, mas ainda não comprovam sua plena prontidão operacional nem seu uso em uma missão lunar.