Se você já tentou dar a partida no carro em uma manhã de inverno especialmente gelada e percebeu que ele demorou para ligar — ou nem ligou — sabe que baterias comuns não gostam de frio extremo. É por isso que pesquisadores da NASA estão trabalhando no desenvolvimento de uma bateria capaz de funcionar no frio brutal do polo sul da Lua, onde as temperaturas noturnas despencam para 328 graus Fahrenheit negativos (200 graus Celsius negativos).
Para futuras operações lunares, uma bateria precisará funcionar imediatamente quando aquecida e ser capaz de alimentar desde o kit de emergência de um astronauta até um rover capaz de explorar as crateras mais escuras da Lua — tudo isso sem apresentar risco de incêndio.
Uma equipe de pesquisadores da NASA está trabalhando para tornar tudo isso possível. O projeto se chama Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS) e pode fornecer à NASA uma ferramenta importante para ajudar a alimentar a presença humana contínua 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 veículos”, disse Donald Dornbusch, investigador principal do SPEARS no NASA’s Glenn Research Center, em Cleveland, onde o projeto é liderado. “Também precisaremos delas na Lua, e será necessário que essas baterias operem de maneira confiável e segura nesse ambiente hostil. É por isso que estamos trabalhando nessa tecnologia.”
Problema líquido, solução sólida
As baterias tradicionais de íons de lítio, como as presentes em celulares e laptops, têm uma fraqueza crítica: dependem de eletrólitos líquidos. Se uma bateria convencional for resfriada às temperaturas noturnas da Lua, esse líquido congelará, podendo danificar a bateria. Se ela for aquecida demais — por exemplo, até as temperaturas lunares diurnas de 212 graus Fahrenheit (100 graus Celsius) —, não funcionará até ser resfriada. Se o líquido for exposto ao vácuo do espaço, ele evaporará.
As baterias SPEARS resolvem esses problemas substituindo o eletrólito líquido por um material sólido à base de cerâmica ou polímero. Essa mudança pode oferecer várias vantagens. Acima de tudo, elas poderiam operar tanto no calor quanto no frio extremo.
Durante testes recentes em vácuo térmico no NASA’s Langley Research Center, em Hampton, Virginia, pequenas células de bateria protótipo operaram bem em temperaturas de até 176 graus Fahrenheit (80 graus Celsius), até 76 graus Fahrenheit negativos (60 graus Celsius negativos), e com desempenho ligeiramente reduzido até 112 graus Fahrenheit negativos (80 graus Celsius negativos).
“Comprovamos pela primeira vez que essas células podem funcionar até 80 graus Celsius negativos”, disse Yi Lin, responsável pelos testes e pela pesquisa do SPEARS no NASA Langley.
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 após serem expostas às grandes variações de temperatura da Lua entre o dia e a noite. Os testes em vácuo térmico mostraram que, depois de serem expostas a temperaturas extremas de 212 graus Fahrenheit (100 graus Celsius) a 274 graus Fahrenheit negativos (170 graus Celsius negativos), as baterias SPEARS não sofrem danos.
Assim como a composição química dos seus fones de ouvido é diferente da composição química do seu celular, que é diferente da composição química do seu carro, todas essas composições ainda podem funcionar com um eletrólito sólido. Podemos ajustar a bateria para obter energia, potência ou durabilidade, dependendo da aplicação.
Yi Lin
Responsável pelos testes e pela pesquisa do SPEARS
Nem mesmo baterias de estado sólido funcionarão quando estiverem a uma temperatura tão baixa quanto 274 graus Fahrenheit negativos, mas, como os eletrólitos sólidos não congelam como um líquido, as baterias conseguem sobreviver às temperaturas extremamente baixas.
Para fazer as baterias voltarem a funcionar depois de 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 a temperatura operacional. Isso poderia reduzir a necessidade de sistemas pesados de gerenciamento térmico em naves espaciais e habitats lunares, permitindo projetos mais leves, custos menores e missões mais longas.
Energia para a Lua e a Terra
As aplicações dessas baterias de estado sólido são praticamente ilimitadas: vão desde pequenas ferramentas, como furadeiras que precisam operar em crateras lunares na sombra, até rovers e fontes de energia de emergência para astronautas. Elas também poderiam fornecer soluções de energia para instrumentos científicos de longa duração.
“Podemos ajustar a composição química usando diferentes materiais para os eletrodos”, disse Lin. “Assim como a composição química dos seus fones de ouvido é diferente da composição química do seu celular, que é diferente da composição química do seu carro, todas essas composições ainda podem funcionar com um eletrólito sólido. Podemos ajustar a bateria para obter energia, potência ou durabilidade, dependendo da aplicação.”
Embora o SPEARS tenha sido projetado para o espaço, a tecnologia poderia ser adaptada para aplicações na Terra. Na verdade, o SPEARS evoluiu de um projeto anterior de bateria no qual Lin e Dornbusch trabalharam, voltado para aplicações aeronáuticas.
“O mercado potencial para baterias de estado sólido é muito amplo”, disse Ji Su, cientista de materiais poliméricos e responsável pela tarefa no NASA Langley. “Automóveis, celulares, dispositivos de comunicação, drones — qualquer coisa que precise de uma fonte de energia portátil.”
O projeto SPEARS começou em 2026 com financiamento da divisão de Pesquisa e Tecnologia Avançadas, dentro da Diretoria de Missões de Pesquisa e Tecnologia da agência. O projeto deverá se concentrar no desenvolvimento da tecnologia em seus primeiros estágios, antes de possivelmente avançar para uma colaboração comercial. O NASA’s Ames Research Center, 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.