NASAは、着陸ロボットが金星をより長く探索できるように高度なバッテリーに取り組んでいます

金星は、その大きさと組成のために地球に似ているとも言われています。(写真:NASA博士)

ジャカルタ-火星とは別に、金星はそのサイズと組成のために地球に似ているとも言われています。しかし、気象条件はかなり異なるため、着陸機やローバーはそこで長く生き残ることができません。

現在、NASAはもう少し長く続く金星への新しいミッションを計画しています。長生きするその場太陽系エクスプローラー(LLISSE)は、数ヶ月間惑星を研究する小さいながらも強力な金星着陸船です。

課題として、NASAは、鉛はんだを溶かし、バッテリーセル内の電解質を沸騰させ、水中1kmに相当する金星のような条件で数か月間動作するバッテリーを構築する必要があります。

この強力なバッテリーで武装し、太陽系で最も極端な環境の1つでLLISSEに電力を供給することができます。

金星の表面では、気温は摂氏約465度に達し、電気回路の鉛を溶かし、標準的なバッテリーを調理する可能性があります。金星の大気も反応性があり、従来の宇宙船の製造に使用される銅などの多くの材料にすぐに影響を与える可能性があります。

これらの極端な環境条件により、すべての金星着陸機の寿命は約2時間以下に制限されており、長期間にわたってデータ収集が不可能になっています。

NASAとAdvanced Thermal Battery, Inc.(ATB)は、金星表面の長寿命着陸船のためにこの課題に取り組みました。その結果、最初のバッテリーは、1金星太陽日(120地球日相当)の間、金星温度で動作することができます。

この新しい技術は、スマートミサイルの駆動によく使用されるアプローチを利用する独自の化学的で堅牢な設計を採用しています。

そのバッテリーシステムはまだ開発中ですが、これまでの結果は、金星のような過酷な環境で動作できるバッテリーがすぐに現実になり、金星の将来の探査のための新しいエネルギー貯蔵デバイスを提供する可能性があることを示唆しています。

さらに、ATBは、LLISSE金星着陸機用の長寿命で低レートの自己放電溶融塩電池を含む、重要なバッテリーの研究開発に着手しました。

目標は、金星表面の過酷な条件下で+25Vおよび-25Vでのバス動作をサポートするために、60日間の連続放電動作に耐えることができるバッテリーを開発することです。

熱電池は、標準的な室温で固体で不活性な高温電解質を使用します。金星では、熱電池は周囲の大気条件を利用して電解質を加熱することができ、断熱を必要とせずに動作し続けることができます。

既存の熱電池の電気化学には、非常に高い自己放電(電池寿命を消費する内部化学反応)が含まれます。金星の表面用の長寿命の電池を開発するには、電池の化学的性質と建築上の変更が必要です。

ATBのこれまでの電池開発は、リチウム合金アノード、金属硫化物カソード、アルカリハロゲン化物溶融塩電解質に焦点を当てており、チームは、自己調整する内部バッテリー反応を低減し、バッテリーの寿命と容量を減らすことに成功しています。

ATBは、目標電圧範囲を満たすバッテリーを開発し、必要な寿命のほぼ2倍の118日間動作しています。バッテリーには17個のセルが直列に組み込まれており、LLISSEミッションの要件を満たすように化学的および構造的に設計されています。

コアバッテリーの機能が実証されたので、ATBでは、衝撃や振動の負荷に耐えるように頑丈な設計を最適化するための作業が進行中です。

さらなる取り組みは、最終バッテリーの圧力容器のハウジングとパッケージングの側面に焦点を当てます。Venusバッテリーシステムの完全なプロトタイプは、今後18か月以内に実証される予定です。

「改良されたアーキテクチャと低い自己放電電気化学を備えたバッテリー技術の最近のデモンストレーションは、多くの人が考えもしなかったかもしれない大きな成果です」と、プロジェクトATBエンジニアのケビン・ウェパスニック博士は、3月1日水曜日のNASAのウェブサイトから引用しました。

バッテリー技術は、長寿命の金星表面着陸機用に開発中の他の技術と同様に、水星を探索したり、ガス巨人の大気圏に降下したりするミッションなど、他のさまざまな科学用途があります。

さらに、この技術は、高温ジェットエンジンや過酷な産業環境など、従来のシステムが動作できない場所に電力を供給することができます。

参考までに、地球の双子の惑星は、太陽系、他の星の周りの惑星、そして私たちの故郷の惑星に関する重要な科学的手がかりを持っています。間違いなく、金星はさらに研究されることは非常に興味深いものになります。