NASA、人類の月再訪を支える電池を開発

NASAは、月の南極域の極低温にも耐える次世代電池「SPEARS」の開発を進めている。液体の電解質を固体に置き換える全固体型の電池で、有人月探査を含むアルテミス計画の長期的な活動を支える技術として位置づけられている。

月の南極域では夜間の気温が摂氏マイナス200度まで下がるとされ、一般的なリチウムイオン電池の想定を大きく超える環境である。従来の電池は電解質が液体のため、低温では凍結して内部が損傷するおそれがあり、高温では停止し、真空中では液体が蒸発してしまう。SPEARSはこの液体部分をセラミックまたはポリマーをベースとする固体材料に置き換える。元記事によると、ラングレー研究所での真空熱試験では、小型の試作セルが摂氏80度から摂氏マイナス60度の範囲で動作し、マイナス80度でも性能はやや落ちるものの動作した。摂氏100度からマイナス170度までの温度変化を経ても損傷は確認されなかったという。固体の電解質は凍結しにくいため、極低温でも電池が壊れにくいと説明されている。使用時には小型のヒーターで動作温度まで温める想定で、常時保温が不要になれば、宇宙機や月面居住施設に必要な重い熱制御システムを減らせる可能性がある。プロジェクトはグレン研究センターが主導し、2026年に始まった。

宇宙産業にとっての意味は、電池の性能向上だけにとどまらないと考えられる。熱制御機器を減らして設計を軽くできれば、機体全体の重量やコスト、ミッションの継続時間にも影響しうる。用途としては、影になった月のクレーター内で動くドリル、探査ローバー、宇宙飛行士の非常用電源、長期間稼働する科学観測機器などが挙げられている。電極材料の組み合わせを変えれば、エネルギー重視、出力重視、耐久性重視といった調整もできるという。また、開発で得られた技術は自動車、スマートフォン、通信機器、ドローンなど地上の製品にも広がる可能性があり、宇宙向けの開発が地上の市場に波及する道筋も見えている。ただし元記事は、現段階は技術開発が中心で、その後に商用パートナーとの協業へ移る可能性を示すにとどまっている。

日本の製造業の視点では、今の段階でも関わる余地はあると考えられる。全固体電池では固体電解質や電極の材料、その加工技術が中心的な要素になるため、セラミックスやポリマーなどの素材を手がける企業や、粉体加工の技術を持つ企業に関係する可能性がある。試作セルの評価には、極低温や高温での試験、真空環境での計測が必要になるため、試験装置、計測機器、熱関連の部品を扱う企業も関わりうる。NASAエイムズ研究センターが進めるテストボードや電子機器などのフライトハードウェアも、宇宙用として高い信頼性が求められる。早い段階で試作や評価に関わっておくことが、商用段階に移った際の調達機会につながる可能性はあるだろう。ただし、公開されている情報は研究段階に限られており、具体的な調達計画は示されていない。

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