На Langley Research Center в рамках проекта SPEARS (Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space) исследователи NASA работают над батареями нового поколения, способными обеспечить энергией жизненно важные устройства на Луне и в дальнем космосе. По замыслу проекта, такие элементы питания должны работать сразу после подогрева и быть пригодны для питания всего — от аварийного комплекта астронавтов до roвера, исследующего темные кратеры Луны, — без риска возгорания. Это направление поддерживает NASA в рамках кампании Artemis и открывает инструменты для устойчивого присутствия на спутнике.

Ключевая идея состоит в замене жидкого электролита в традиционных литий-ионных батареях на твёрдый керамический или полимерный материал. В отличие от обычных батарей такие элементы питания могли бы сохранять работоспособность в диапазоне температур Луны, где ночные температуры достигают минус 200 градусов Цelsius, а дневные — высокого тепла. Суть подхода SPEARS — сделать батареи устойчивыми к экстремальным условиям за счёт твёрдого электролита и гибкости под конкретные задачи.

Во время тепловакуумных испытаний на Langley Research Center маленькие прототипы батарей показывали работоспособность при температуре до 176 °F (80 °C) и до минус 60 °C, а в среднем диапазоне до минус 80 °C — с небольшим снижением эффективности. По словам Yi Lin, руководителя проекта SPEARS, впервые доказано, что такие элементы могут сохранять работоспособность при минус 80 °C, а в дальнейшем исследователи планируют улучшать характеристики и, возможно, расширять диапазон.

Сами батареи должны выдерживать резкие перепады температуры между дневной и ночной сторонами Луны: испытания показали, что после воздействия температурных экстремумов от 100 °C до −170 °C SPEARS‑батареи не получают повреждений. В результате даже не требуется постоянное поддержание тепла: при необходимости маленькие нагреватели возвращают батареи в рабочее состояние, что может снизить вес и стоимость терморегуляции в космических аппаратах и лунных поселениях.

По словам членов команды, химия батарей может подстраиваться под нужды конкретного применения — можно менять материалы электродов так же, как отличаются батареи в наушниках, телефонах и автомобилях, оставаясь совместимыми с твёрдым электролитом и нацеленными на энергию, мощность или долговечность. Потенциал SPEARS рассматривается не только как решение для космических задач, но и как возможность коммерциализации в земных приложениях.