البطاريات في الفضاء

تُستخدم البطاريات في المركبات الفضائية كوسيلة لتخزين الطاقة. تحتوي البطاريات الأولية على كامل طاقتها القابلة للاستخدام عند تجميعها، ولا يمكن إلا تفريغها. أما البطاريات الثانوية، فيمكن إعادة شحنها من مصدر طاقة آخر، مثل الألواح الشمسية أو الطاقة المُستمدة من النظائر المشعة ( RTG )، ويمكنها توفير الطاقة خلال الفترات التي تكون فيها المركبة الفضائية بعيدة عن ضوء الشمس المباشر. تُولّد البطاريات التيار الكهربائي من خلال تفاعل كيميائي.

يجب أن تكون بطاريات المركبات الفضائية محكمة الإغلاق للعمل في الفراغ. كما يجب أن تتحمل تسارع الإطلاق والاهتزازات أثناء الوصول إلى المدار. ويجب أن تكون قادرة على العمل ضمن نطاق واسع من درجات الحرارة، وألا تُصدر غازات من شأنها أن تُسبب تآكل المركبة الفضائية، أو تُؤثر على مسارها، أو تُلوث الأجهزة أو أنظمة دعم الحياة. ويجب أن تقاوم بطاريات المركبات التي تدور حول الأرض أيضًا مستوى الإشعاع المؤين العالي فوق غلاف الغلاف الجوي للأرض. وتتطلب الأقمار الصناعية، مثل أقمار الاتصالات ، أنظمة بطاريات قادرة على تحمل آلاف دورات الشحن والتفريغ طوال عمرها الافتراضي. ^{[ 2 ]}

تُستخدم البطاريات الأولية في مهام قصيرة المدة نسبيًا. صُممت الأقمار الصناعية الأولى لتعمل لبضعة أسابيع أو أشهر فقط، وكان بإمكانها حمل عدد كافٍ من البطاريات الأولية لتوفير العمر التشغيلي المطلوب. تتطلب المهام طويلة المدة نظامًا قابلًا لإعادة الشحن، حيث يمكن للخلايا الشمسية أو مولد النظائر المشعة توفير الطاقة اللازمة لإعادة شحن البطارية. يتعرض القمر الصناعي القريب من الأرض للظلال لنصف مدة كل مدار، ولذلك يحتاج إلى بطاريات للحفاظ على تشغيله. حتى الأقمار الصناعية في مدار متزامن مع الأرض تتعرض لفترات "كسوف" منتظمة متفاوتة المدة. احتاجت مركبات مثل مركبة أبولو الفضائية ومكوك الفضاء إلى طاقة أكبر مما يمكن توفيره بواسطة البطاريات أو الألواح الشمسية، ولذلك اعتمدت على خلايا وقود الهيدروجين لتوفير عدة كيلوواط من الطاقة لمئات الساعات. ^{[ 2 ]}

البطارية الاحتياطية هي بطارية أساسية تُبقي مكوناتها الكيميائية منفصلة حتى الحاجة إليها. يُحسّن هذا من عمر البطارية في وضع الاستعداد، إذ لا يمكن حدوث تفاعلات جانبية عند فصل الإلكتروليت عن الأقطاب الكهربائية. في شكل آخر، يُسخّن الإلكتروليت ليصبح موصلاً للكهرباء أثناء التشغيل. قد يكون عمر هذه البطاريات قصيرًا، لكنها تتمتع بموثوقية عالية حتى بعد التخزين لفترات طويلة. تُستخدم هذه البطاريات في الصواريخ التي تتميز بفترات استعداد طويلة، أو في المركبات الفضائية التي تحتاج إلى طاقة أثناء الهبوط على الكواكب.

تُستخدم الأجهزة البيتافولتية بشكل متزايد لتشغيل تطبيقات الإلكترونيات الدقيقة في الفضاء، بما في ذلك جهود ناسا لإجراء عمليات رصد أرضية للقطب الجنوبي للقمر باستخدام أجهزة استشعار ذاتية التشغيل تعمل ببطاريات نانوتريتيوم . ^{[ 3 ]}

يسرد الجدول أدناه أنواع البطاريات الشائعة المستخدمة في الفضاء.

• قائمة المركبات الفضائية التي تعمل ببطاريات غير قابلة لإعادة الشحن
• الألواح الشمسية على المركبة الفضائية
• الطاقة النووية في الفضاء

• مركبات الهبوط على الكواكب ومجسات الدخول