بتوجيه من البروفيسور تان بينغ، الباحث في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية، اخترع باحث ما بعد الدكتوراه شياو شو بطارية المريخ. لا يُمثل هذا النجاح خطوةً للأمام للبشرية في رحلتها لاستكشاف الكون فحسب، بل يُقدم أيضًا حلاً غير مسبوق للطاقة. بعد العديد من عمليات التحقق، نُشر البحث أخيرًا في مجلة "ساينس بوليتين" في أوائل أكتوبر.

في هذه الدراسة، أظهر الدكتور شياو شو إبداعًا استثنائيًا بتصميمه نظام بطاريات يستخدم الغلاف الجوي للمريخ كوقود مباشرةً. وبناءً على ذلك، يتميز المريخ ببيئة قاسية، إذ يتكون غلافه الجوي من 95.32% من ثاني أكسيد الكربون (CO₂)، و2.7% من النيتروجين، و1.6% من الأرجون، و0.13% من الأكسجين، و0.08% من أول أكسيد الكربون (CO₂)، مع فارق في درجات الحرارة بين الليل والنهار يصل إلى 60 درجة مئوية.

طبيبة شابة تصنع بطارية فضائية مقاومة للبرد يمكن استخدامها على المريخ لمدة شهرين.jpg
صورة توضيحية. مصدر الصورة: SCMP

لا يقتصر استخدام بطاريات المريخ على تقليل حمولة المركبات الفضائية بشكل كبير فحسب، بل يفتح أيضًا المجال لاستكشاف الفضاء لمسافات أبعد ولمدة أطول. ويكمن تميز هذا النوع من البطاريات في آلية تحويل الطاقة الفعالة وقدرته الفائقة على التكيف مع البيئة.

وفقًا لمؤلف الدراسة، تعمل بطارية المريخ كـ"آكل نهم"، إذ تمتص مكونات الغلاف الجوي مباشرةً كـ"غذاء"، من خلال تفاعل كهروكيميائي معقد، محولةً هبة الطبيعة إلى كهرباء. عند نفاد طاقة البطارية، تستفيد من الطاقة الشمسية أو تستخدم الطاقة النووية للشحن. بعد تزويد نفسها بالطاقة، تواصل البطارية عملها بشكل طبيعي.

تتميز بطارية المريخ بأدائها المتميز حتى في درجات الحرارة القصوى. عند درجة حرارة صفر مئوية، تصل كثافة طاقة البطارية إلى 373.9 واط/كجم، وتبلغ دورة الشحن والتفريغ 1375 ساعة. هذا يعني أن البطارية قادرة على العمل بثبات لمدة شهرين تقريبًا على المريخ، مما يوفر طاقة كافية لتشغيل أجهزة البحث وأنظمة الاتصالات والأجهزة الداعمة للحياة.

بالإضافة إلى ذلك، مع ارتفاع درجة الحرارة، تبقى فجوة الجهد ومعدل الشحن والتفريغ وكثافة طاقة البطارية ثابتة. ولتحقيق هذه النتيجة، طبّق فريق البحث تقنية تصنيع أقطاب كهربائية متقدمة، وصمم هيكل بطارية متعدد الطبقات لزيادة مساحة التلامس مع الغلاف الجوي إلى أقصى حد، وتحسين كثافة الطاقة وقوة الخرج.

وتحديداً، أظهرت نتائج الاختبار أنه عندما قام فريق البحث بزيادة حجم البطارية إلى 4 سم²، وصلت كثافة الطاقة الحجمية للبطارية إلى مستوى قياسي بلغ 630 واط/لتر، وكانت الطاقة النوعية 765 واط/كجم.

طبيبة شابة تصنع بطارية فضائية مقاومة للبرد يمكن استخدامها على المريخ لمدة شهرين.png
ملخص النتائج التجريبية لبطاريات المريخ. مصدر الصورة: باديو

وعندما سُئل عما إذا كان هذا النوع من البطاريات يشبه المركبة التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي تدخل في حالة "سبات" على المريخ بعد تراكم الغبار، أكد الدكتور تيو هوك أن تراكم الغبار لا يؤثر على أداء بطاريات المريخ.

في المستقبل، تواصل الطبيبة التركيز على تطوير بطاريات مارس الصلبة لحل المشكلات التقنية المتعلقة بالتبخر في البيئات منخفضة الضغط وتقلبات درجات الحرارة. وفي الوقت نفسه، سيواصل فريق البحث استكشاف دمج أنظمة إدارة الحرارة والضغط لبناء نظام طاقة متعدد الاستخدامات.

إن جهود فريق البحث هذه لا تعزز التطور الملحوظ لتكنولوجيا الطاقة الفضائية فحسب، بل إنها تضع أيضًا أساسًا متينًا لاستكشاف الفضاء وتحقيق حلم البشرية بالسفر بين النجوم.

علماء يبتكرون بطارية نووية ذات كفاءة أعلى بـ8000 مرة من البطاريات العادية ويمكن استخدامها لعدة مئات من السنين الصين - نجح العالم فونج ثو آو وزملاؤه في جامعة دونج نجو (الصين) في ابتكار بطارية نووية ذات كفاءة أعلى بـ8000 مرة من البطاريات العادية.