•NASA araştırmacıları, Ay’ın Güney Kutbu gibi aşırı soğuk ortamlarda güvenle çalışabilecek bir pil teknolojisi geliştiriyor. “Uzayda Sert Ortam uyumluluğu ve Dayanıklılığı için Katı Güç” (SPEARS) adını taşıyan proje, Artemis programıyla Ay’da sürdürülebilir varlığın sağlanmasında kritik bir araç olma potansiyeli taşıyor.
Pillerin, gece sıcaklıklarının eksi 328 derece Fahrenhayte (eksi 200 Celsius) düştüğü Ay’ın Güney Kutbu’nda çalışması bekleniyor. Gelecekteki Ay operasyonları için bir pilin, ısındığı anda hemen işe başlaması ve hem bir astronomin acil durum kiti hem de Ay’ın en karanlık kraterlerini keşfedecek kadar güçlü bir aracı besleyebilmesi gerekiyor — üstelik bu sırada yangın riski yaratmaması şart.
NASA Glenn Araştırma Merkezi’nde (Cleveland) yönetilen projenin baş araştırmacısı Donald Dornbusch, pillerin önemi hakkında şunları söylüyor: “Piller, dünyadaki hayatımızın önemli bir parçasına dönüştü; dizüstü bilgisayarlarımızı, telefonlarımızı, güç aletlerini ve hatta araçlarımızı çalıştırıyor. Ay’da da onlara ihtiyaç duyacağız ve bu piller, bu zorlu ortamda güvenilir ve güvenli biçimde çalışmak zorunda. İşte bu yüzden bu teknoloji üzerinde çalışıyoruz.”
Geleneksel lityum-iyon pillerin — tıpkı telefonunuza veya dizüstü bilgisayarınıza olanlar gibi — kritik bir zayıf yanı var: sıvı elektrolite dayanıyorlar. Geleneksel bir pili Ay’ın gece sıcaklıklarına kadar soğutursanız, o sıvı donar ve pil muhtemelen zarar görür. Fazla ısıtırsanız — örneğin Ay’ın gündüz sıcaklığı olan 212 F (100 C) — soğutulana kadar çalışmaz. Sıvıyı uzayın vakumuna maruz bırakırsanız da buharlaşır.
SPEARS pilleri, sıvı elektroliti seramik veya polimer esaslı katı bir maddeyle değiştirerek bu sorunları çözüyor. Bu değişim birkaç avantaj kapabiliyor ve en önemlisi aşırı sıcakta ve aşırı soğukta çalışabilmeleri.
Virginia’nın Hampton şehrindeki NASA Langley Araştırma Merkezi’nde yapılan son termal vakum testlerinde, küçük pil prototipleri 176 F (80 C)’ye kadar, eksi 76 F (eksi 60 C)’ya kadar iyi çalıştı ve eksi 112 F (eksi 80 C)’de biraz daha az performans gösterdi.
“SPEARS test ve araştırma sorumlusu Yi Lin: Bu hücrelerin eksiyse 80 derece Celsius’a kadar çalışabileceğini ilk kez kanıtladık.”
Lin, önümüzdeki yıllarda performansı artırabilecekleri ve hatta bu aralığı genişletebileceklerinden emin olduğunu belirtti.
Pillerin, Ay’daki gündüz-gece arasındaki sert sıcaklık değişimlerine dayanarak güvenilir kalmaları gerekiyor. Termal vakum testleri, pillerin 212 F (100 C) ile eksi 274 F (eksi 170 C) arasındaki sıcaklık uçlarına maruz kaldıktan sonra hasar görmediğini gösterdi.
Katı durum pilleri bile eksiyse 274 derece Fahrenheit gibi bir sıcaklıka çalışmaz, ancak katı elektrolitler sıvılar gibi donmadığı için piller aşırı düşük sıcaklıklarda hayatta kalabiliyor. Bu kadar soğuktan sonra pillerin tekrar çalıştırılması için küçük ısıtıcılar devreye giriyor. SPEARS pilleri sürekli olarak ısıtılmaya ihtiyaç duymuyor; yalnızca işletme sıcaklığına kadar ısındıkları yeterli. Bu durum, uzay araçlarında ve Ay barınaklarında ağır termal yönetim sistemlerine olan ihtiyacı azaltabilir; daha hafif tasarımlar, daha düşük maliyetler ve daha uzun süreli görevler mümkün kılabilir.
Bu katı durum pillerinin uygulama alanları neredeyse sınırsız: Gölgede kalan Ay kraterlerinde çalışmak zorunda küçük aletlerden — matkaplardan — astronomin acil durum güç paketlerine ve araçlara; ayrıca uzun süreli bilimsel enstrümanlar için güç çözümlerine kadar uzanıyor.
“SPEARS test ve araştırma sorumlusu Yi Lin: Farklı elektrot malzemeleri kullanarak kimyayı ayarlayabiliriz. Tıpkı kulaklığınızın kimyasının telefonunkinden farklı olması, onun da arabankinden farklı olması gibi — tüm bu kimyasılar katı bir elektrolitle çalışabilir. Uygulamaya bağlı olarak enerji için, güç için veya dayanıklılık için ayarlama yapabiliriz.”
SPEARS uzay için tasarlanmış olsa da, teknolojinin dünyadaki uygulamalara uyarlanabilme potansiyeli var. Aslında SPEARS, Lin ve Dornbusch’un aeronotik uygulamalar üzerine çalıştığı önceki bir pil projesinden doğdu.
“Katı durum pillerinin pazar potansiyeleri çok geniş,” diyor NASA Langley’deki polimer malzeme bilimci ve görev sorumlusu Ji Su: “Otomobiller, telefonlar, iletişim cihazları, dronelar — taşınabilir bir güç kaynağı gerektiren her şey.”
SPEARS projesi 2026 yılında başladı ve ajansın Araştırma ve Teknoloji Misyon Direktörlüğü içindeki İleri Araştırma ve Teknoloji bölümünden destek aldı. Projenin ilk aşamalarında teknoloji geliştirmeye odaklanması, ardından ticari işbirliğine kayması öngörülüyor. California’nın Silicon Valley şehrindeki NASA Ames Araştırta Merkezi ise SPEARS pillerini uzay uçuşuna hazırlamak ve uzay ortamlarında test etmek için test panoları ve elektronikler gibi uçuş donanımı geliştirmekte.
[…] Çekebilir: NASA, Ay’ın Kutuplarında Hayatta Kalacak Katı Durum Pillerini Geliştiriyor → Forrás: NASA […]