Akkumulátor Blog

A különleges akkumulátor, amellyel akár százhúsz napot kibír a Vénusz pokoli felszínén egy lander

2023.06.05

Egy nap a Vénuszon körülbelül 120 Földi napnak felel meg – a körülmények pedig meglehetősen áldatlanok: az ólomforrasztások megolvadnak, az elektrolitok az akkumulátorcellákban felforrnak, a nyomásviszonyok pedig olyanok, mintha egy kilométerrel lennénk a víz alatt. A NASA új akksija azonban mindezt kibírja egy vénuszi napig, és ezzel lehetővé teheti a pokolbolygó eddigi legalaposabb tanulmányozását.

A Vénusz volt az első bolygó, amely mellett az űrszondáink elrepültek, és több küldetés is keringett körülötte, sőt rövid életű leszállóegységek, landerek is talajt értek rajta. Azonban még mindig sok a tisztázatlan kérdés ezzel az égitesttel kapcsolatban, és a válaszok megtalálásában nem segít, hogy a Vénuszon brutális körülmények uralkodnak. Nem véletlen ugyanis, hogy a Vénuszt gyakran a Föld gonosz ikertestvérének nevezik, mert bár körülbelül akkora, mint a Föld, és hasonló anyagokból is épül fel, de ezen planéta felszíni körülményei szélsőségesek. A Vénuszon a hőmérséklet megközelítőleg eléri a 465 Celsius-fokot, ami megolvaszthatja az ólmot az elektromos áramkörökben, és megsütheti a hagyományos akkumulátorokat. A Vénusz felszínén a nyomás elérheti a 92-szeresét annak, amit a Földön tapasztalunk (ez egyenértékű azzal, amit csaknem egy kilométerre a víz alatt éreznénk). Ha mindez nem lenne elég, a Vénusz atmoszférája is rendkívül reakcióképes, és ez gyorsan tönkretehet számos olyan anyagot (például réz), amelyeket az űrtechnológiában hagyományosan alkalmazunk.

A NASA azonban most valami olyat tervez, amire még nem volt példa – egy hosszú életű landert küldene a Vénuszra, amely rendkívül sokáig bírná a fent említett körülményeket, és ezen idő alatt számtalan értékes információt gyűjtene be. A misszió kulcsa pedig a lander energiaforrása – egy olyan akkumulátor, amely nem csak hosszú időn át képes energiát szolgáltatni, de kibírja a Vénusz poklát is. Ilyen akkumulátor jelenleg azonban nem létezik, épp ezért fogott össze a NASA az Advanced Thermal Batteries (ATB) nevű céggel, hogy közösen kifejlesszenek egyet – számol be róla a sajtóközlemény.

A Vénusz felderítése céljából a NASA Glenn Research Center csapata más NASA központok és intézmények támogatásával egy kis leszállóegységet – a Long-Lived In situ Solar System Explorer-t (LLISSE) – fejleszt. A cél az, hogy a LISSE a Vénusz felszínén 60 napig vagy hosszabb ideig végezhessen műveleteket, miközben tudományos adatokat gyűjt és továbbítja azokat a Vénusz körül keringő orbiternek. Az LLISSE egy körülbelül 10 kg-os leszállóegység, amely kis érzékelőket tartalmaz a szél, a sugárzás, a hőmérséklet, a nyomás és a legfontosabb légköri kémiai összetevők mennyiségének a mérésére. A LLISSE tehát egy komplett rendszer elektronikával, kommunikációval és műszerekkel – mindezek működtetéséhez pedig egy tehát egy megfelelő akkumulátorra lesz szükség.

Itt jön tehát a képbe a LLISSE lelke, a jelenleg fejlesztés alatt álló akkumulátor, amely egy hosszú élettartamú, alacsony önkisülési arányú, olvadt só akkumulátor, és ami 60 napos folyamatos kisülési üzemelést képes fenntartani, hogy a Vénusz felszínén +25V és -25V közt ingadozó feszültséget biztosíthasson.

A hőakkumulátorok a tartalék akkumulátor technológia közül a legmagasabb teljesítménysűrűséggel rendelkeznek, és a Földön nem is igényelnek karbantartást. A Vénuszon pedig ezek az akkumulátorok felhasználhatják a környezeti légköri viszonyokat az elektrolit felmelegítésére, és működőképesek maradhatnak akár hőszigetelés nélkül is. Egy gond van csak: a hőakkumulátorok jelenlegi elektrokémiája nagyon nagy arányú önkisüléssel jár (olyan belső kémiai reakciók, amelyek jócskán csökkentik az akkumulátor élettartamát), így a hőakkumulátor jellemzően csak órákig működne a Vénuszon. Emiatt aztán az akkumulátor kémiájának és architektúrájának a jelentős módosítására volt szükség ahhoz, hogy hosszú élettartamú akkumulátort fejlesszünk ki a Vénusz felszínére.

Az ATB akkumulátorfejlesztése eddig a lítiumötvözet anódokra, a fém-szulfid katódokra és az alkálifém-halogenid olvadt só elektrolitokra összpontosított, és a csapat sikeresen csökkentette az akkumulátor belső reakcióit, amelyek szabályozzák az önkisülést, és limitálják tehát az akkumulátor élettartamát és kapacitását. Az eredmény pedig egy olyan akkumulátor, mely megfelel a megcélzott feszültségtartománynak, és ráadásul 118 napig működik, vagyis a szükséges élettartam kétszeresével rendelkezik.

Most, hogy az akkumulátor alapvető felépítését kidolgozták és sikeresen bemutatták, a következő lépés az akkumulátor robusztus kialakításának az optimalizálása, hogy bírja az ütéseket és a vibrációs terheléseket is. A tervek szerint pedig a következő 18 hónapban bemutatják a Vénusz-akkumulátorrendszer immár teljes prototípusát. Ezzel pedig nem csak a LLISSE léphet a megvalósulás útjára, de az űrkutatás gyarapodik egy olyan akkumulátorral, amely beválhat egyéb, nem éppen optimális körülményekkel rendelkező égitestek felszínén is.

raketa.hu


Kapcsolódó információk

2008.07.27

Az akkumulátorok világa

Olykor unottan megállapítjuk, hogy megint lemerült számítógépünk vagy telefonunk energiaforrása. Természetesen Murphy idôtlen törvényeinek engedelmeskedve ez az esemény akkor következik […]

további részletek
2019.01.15

Végre itt az áttörés: már gyártják az akkumulátorok új generációját

Egy ideje már halljuk, hogy a jelenleg használt lítiumion-akkumulátorokat leváltó következő generációs technológia, a szilárdtest-akkumulátor hozhatja el hosszú évek után […]

további részletek
2014.02.15

Vége lehet a felrobbanó akkumulátorok korának?

A múlté lehetnek a kigyulladó akkumulátorok, hála az Észak-Karolinai Egyetem kutatóinak. A tudósok olyan nem gyúlékony elektrolitot fedeztek fel, amellyel […]

további részletek
2012.12.25

Akkumulátor festékrétegekből

A Rice Egyetem kutatói olyan lítiumion-akkumulátort fejlesztettek ki, amelynek gyakorlatilag minden alkatrésze festés útján kerül a helyére, így bármilyen felületre […]

további részletek