A NASA Está Desenvolvendo Baterias Para Alimentar o Retorno da Humanidade à Lua

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No dia 14 de outubro, a NASA publicou, em seu portal oficial, uma notícia sobre o desenvolvimento de baterias projetadas para viabilizar o retorno da humanidade à Lua, capazes de operar sob as condições extremas de temperatura encontradas na superfície lunar.

Crédito: NASA/Ryan Hill

Yi Lin, responsável pelos testes e pesquisas do SPEARS no Centro de Pesquisa Langley da NASA, segura uma das pequenas baterias do tipo célula-botão que acabaram de passar por testes de vácuo térmico.

De acordo com a nota do portal, se você já tentou dar partida no carro em uma manhã particularmente gelada de inverno e percebeu que ele demorou a ligar ou nem sequer ligou, sabe que as baterias convencionais não gostam de frio extremo. É por isso que pesquisadores da NASA estão trabalhando para desenvolver uma bateria capaz de funcionar no frio rigoroso do Polo Sul da Lua, onde as temperaturas noturnas despencam para menos 328 graus Fahrenheit (menos 200 graus Celsius).

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

Uma equipe de pesquisadores da NASA está trabalhando para tornar tudo isso possível. O projeto é chamado de Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS), ou Energia Sólida para Adaptabilidade e Resiliência em Ambientes Extremos no Espaço, e poderá fornecer à NASA uma ferramenta importante para ajudar a sustentar a presença contínua da humanidade na Lua por meio da campanha Artemis.

“As baterias se tornaram uma parte importante de nossas vidas aqui na Terra, permitindo o funcionamento de nossos laptops, celulares, ferramentas elétricas e até mesmo veículos”, disse Donald Dornbusch, investigador principal do SPEARS no Centro de Pesquisa Glenn da NASA, em Cleveland, onde o projeto é liderado. “Também precisaremos delas na Lua, e essas baterias deverão operar de maneira confiável e segura nesse ambiente hostil. É por isso que estamos trabalhando nessa tecnologia.”

Crédito: NASA/Ryan Hill

Yi Lin, à esquerda, responsável pelos testes e pesquisas do SPEARS, e Ji Su, cientista de materiais poliméricos e responsável pela tarefa, durante a remoção das baterias SPEARS dos testes de vácuo térmico no Centro de Pesquisa Langley da NASA.

Um Problema de Líquidos, Uma Solução Sólida

As baterias tradicionais de íons de lítio, como as presentes em seu celular e laptop, têm uma fraqueza crítica: dependem de eletrólitos líquidos. Resfrie uma bateria convencional até as temperaturas noturnas da Lua, e esse líquido congelará, podendo danificar a bateria. Aqueça-a demais — por exemplo, até as temperaturas lunares diurnas de 212 °F (100 °C) — e ela não funcionará até ser resfriada. Exponha o líquido ao vácuo do espaço, e ele evaporará.

As baterias SPEARS resolvem esses problemas substituindo o eletrólito líquido por um material sólido à base de cerâmica ou polímero. Essa mudança poderá proporcionar diversas vantagens. A principal delas é que as baterias poderão funcionar tanto sob calor quanto sob frio extremo.

Durante testes recentes de vácuo térmico no Centro de Pesquisa Langley da NASA, em Hampton, Virgínia, pequenas células de bateria protótipo funcionaram bem em temperaturas de até 176 °F (80 °C), até menos 76 °F (menos 60 °C) e, com desempenho ligeiramente reduzido, até menos 112 °F (menos 80 °C).

“Comprovamos pela primeira vez que essas células podem funcionar até menos 80 graus Celsius”, disse Yi Lin, responsável pelos testes e pesquisas do SPEARS no Centro de Pesquisa Langley da NASA.

Lin também afirmou estar confiante de que será possível melhorar o desempenho e talvez até ampliar essa faixa nos próximos anos.

As baterias precisam permanecer confiáveis mesmo após serem expostas às intensas variações de temperatura entre o dia e a noite na Lua. Os testes de vácuo térmico demonstraram que, após a exposição a temperaturas extremas que variaram de 212 °F (100 °C) a menos 274 °F (menos 170 °C), as baterias SPEARS não sofrem danos.

“Assim como a composição química das baterias dos seus fones de ouvido é diferente daquela das baterias do seu celular, que, por sua vez, é diferente da composição das baterias do seu carro, todas essas composições químicas ainda podem funcionar com um eletrólito sólido. Podemos ajustar a composição para obter mais energia, ajustar para obter mais potência ou ajustar para obter maior durabilidade, dependendo da aplicação.

Yi Lin

Responsável pelos testes e pesquisas do SPEARS”

Nem mesmo as baterias de estado sólido funcionarão enquanto estiverem submetidas a uma temperatura tão baixa quanto menos 274 °F, mas, como os eletrólitos sólidos não congelam como os líquidos, as baterias conseguem sobreviver às temperaturas extremamente baixas.

Para fazer com que as baterias voltem a funcionar após serem expostas a um frio tão intenso, entram em ação pequenos aquecedores. As baterias SPEARS não precisariam ser mantidas aquecidas o tempo todo, apenas aquecidas até atingirem a temperatura operacional. Isso poderia reduzir a necessidade de sistemas pesados de gerenciamento térmico em espaçonaves e habitats lunares, permitindo projetos mais leves, custos menores e missões de maior duração.

Crédito: NASA/Ryan Hill

Nike Lin, engenheiro/técnico de suporte da equipe de vácuo térmico, realiza medições do peso das baterias após os testes de vácuo térmico.

Energia Para a Lua e Para a Terra

As aplicações dessas baterias de estado sólido são praticamente ilimitadas, desde pequenas ferramentas, como furadeiras que precisam operar em crateras lunares permanentemente sombreadas, até rovers e unidades de energia de emergência para astronautas. Elas também poderiam fornecer soluções de energia para instrumentos científicos projetados para operar durante longos períodos.

“Podemos ajustar a composição química utilizando diferentes materiais para os eletrodos”, disse Lin. “Assim como a composição química das baterias dos seus fones de ouvido é diferente daquela das baterias do seu celular, que, por sua vez, é diferente da composição das baterias do seu carro, todas essas composições químicas ainda podem funcionar com um eletrólito sólido. Podemos ajustar a composição para obter mais energia, ajustar para obter mais potência ou ajustar para obter maior durabilidade, dependendo da aplicação.”

Embora o SPEARS tenha sido projetado para o espaço, a tecnologia poderia ser adaptada para aplicações terrestres. Na verdade, o SPEARS evoluiu de um projeto anterior de baterias no qual Lin e Dornbusch trabalharam e que era voltado para aplicações aeronáuticas.

Crédito: NASA

Da esquerda para a direita: Donald Dornbusch (NASA Glenn), Godfrey Sauti, Sang-Hyon Chu, Yi Lin (NASA Langley) e Malachi Mooney-Rivkin (NASA Ames), durante uma rodada de testes de vácuo térmico (TVAC) no Centro de Pesquisa Langley da NASA.

“O mercado potencial para baterias de estado sólido é muito amplo”, disse Ji Su, cientista de materiais poliméricos e responsável pela tarefa no Centro de Pesquisa Langley da NASA. “Automóveis, celulares, dispositivos de comunicação, drones — qualquer coisa que precise de uma fonte de energia portátil.”

O projeto SPEARS teve início em 2026, com financiamento da divisão de Pesquisa e Tecnologia Avançada, vinculada à Diretoria de Missões de Pesquisa e Tecnologia da agência. Nas etapas iniciais, o projeto se concentrará no desenvolvimento da tecnologia, antes de possivelmente avançar para colaborações comerciais. O Centro de Pesquisa Ames da NASA, localizado no Vale do Silício, na Califórnia, está trabalhando no desenvolvimento de equipamentos de voo, como placas de teste e componentes eletrônicos, para ajudar a preparar as baterias SPEARS para voos espaciais e testá-las em ambientes espaciais.

Brazilian Space

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