Космические агентства перешли от риторики «посещения» к планам «проживания» на Луне. NASA в рамках программы «Артемида» нацелено на создание постоянной базы в 2030-х годах, а Китай совместно с партнёрами планирует развернуть Международную лунную исследовательскую станцию к середине того же десятилетия. Однако все эти грандиозные проекты зависят от решения, казалось бы, прозаической, но критически важной проблемы: как надёжно хранить энергию в месте, где почти всё вокруг стремится уничтожить аккумулятор.

В научной фантастике этот вопрос обычно остаётся за кадром. Зрители видят запуски ракет и светящиеся модули на фоне космической тьмы, но источник энергии, питающий эти системы, воспринимается как нечто само собой разумеющееся. В реальности инженеры знают, что батареи часто являются самым слабым звеном. Космос — это идеальный шторм для современных аккумуляторов. Температура на Луне колеблется от леденящих -150°C во время двухнедельной ночи до обжигающих +150°C под прямым солнцем. Интенсивная радиация разрывает химические связи в материалах, а отсутствие атмосферы затрудняет отвод тепла. Даже микрогравитация может нарушить внутренние процессы в элементах питания.

Ахиллесова пята лунных баз: как создать батарею, которая не умрёт в космосе

Современные литий-ионные батареи, питающие наши смартфоны и электромобили, для таких условий не предназначены. Даже в существующих космических миссиях используются сильно модифицированные, узкоспециализированные системы. Например, марсоход Perseverance оснащён батареями, рассчитанными на экстремальный холод и пыль, а на МКС устаревшие никель-водородные аккумуляторы заменили на литий-ионные блоки, способные выдерживать многократные температурные циклы. Для долговременного обитания на Луне или полёта на Марс этого недостаточно — требуется новая химическая формула, гораздо более устойчивая, чем земные аналоги.

Чтобы понять глубину проблемы, учёные используют передовое компьютерное моделирование, воссоздающее условия космоса в лаборатории. Симуляции показывают отрезвляющую картину: электроды могут разрушаться в лунные морозы, элементы способны мгновенно перегреваться на солнце, а во время марсианских бурь деградация компонентов ускоряется в разы. Космос не просто нагружает батарею — он одновременно выявляет все её слабые места, так что конструкция, идеально работающая на Земле, может выйти из строя на Луне за считанные минуты.

Ахиллесова пята лунных баз: как создать батарею, которая не умрёт в космосе

Это заставляет полностью пересмотреть подход. Для космоса плотность энергии (сколько энергии можно запасти на килограмм веса) важна, но не менее критичны безопасность, термостойкость и срок службы. Учёные исследуют несколько перспективных путей. Одним из них являются магниево-воздушные батареи, которые используют лёгкий и распространённый магний для достижения высокой удельной энергии — это может быть идеально для дронов или мобильного оборудования на поверхности. Для пилотируемых миссий, где надёжность важнее ёмкости, рассматриваются литий-титанатные батареи. Они хоть и менее энергоёмкие, но обладают исключительной термической стабильностью и долгим сроком службы.

По мере роста лунных поселений проблема начнёт напоминать задачу создания наземных энергосетей. Здесь могут пригодиться более дешёвые и легко масштабируемые натрий-ионные и калий-ионные аккумуляторы для стабилизации энергосистемы целой базы. Наиболее интересны многофункциональные системы, которые не только хранят энергию, но и производят полезные вещества, например, перекись водорода для стерилизации или очистки воды. В космосе, где каждый грамм на счету, такая интеграция бесценна.

Таким образом, создание батарей, способных выжить в космосе, — это не просто техническая задача, а фундаментальное условие для превращения лунных и марсианских планов из фантазии в реальность. Успех в этой области определит, сможем ли мы действительно жить за пределами Земли или останемся лишь редкими гостями в негостеприимной пустоте.