Китайская космическая программа делает ставку не только на ракеты и модули, но и на, казалось бы, прозаичную вещь — батареи. На борту орбитальной станции «Тяньгун» идут эксперименты, цель которых — создать более мощные и безопасные источники энергии для работы в космосе. И проводят их не просто астронавты-испытатели, а ученый с профильной экспертизой в электрохимии.
Эксперименты выполняет Чжан Хунчжан — второй гражданский специалист, побывавший в космосе в рамках китайской программы. Он профессор Даляньского института химической физики и признанный эксперт в области передовых аккумуляторных технологий. Чжан прибыл на станцию «Тяньгун» в составе экипажа миссии «Шэньчжоу-21», стартовавшей 31 октября 2025 года. До него из «гражданских» ученых в космосе побывал лишь Гуй Хайчао в 2023 году.
Интересно, что путь Чжана к орбите начался в 2018 году, когда Китай впервые объявил набор астронавтов не только среди военных летчиков, но и среди инженеров и ученых. «Каждый эксперимент на станции — это результат огромной работы специалистов на Земле. Возможность выполнить его в космосе — и честь, и ответственность», — отметил Чжан в интервью китайским СМИ.
Почему именно литий-ионные батареи?
Литий-ионные аккумуляторы используются в космосе уже более двадцати лет — ими оснащаются спутники, орбитальные станции и межпланетные аппараты. Их главные достоинства хорошо известны: высокая удельная энергоемкость, надежность и относительно небольшой вес. Но если технология кажется зрелой, почему вокруг нее до сих пор столько исследований?
Ответ прост: Земля и космос — это разные физические миры. США и Китай активно конкурируют за технологическое лидерство на орбите, и любые новые знания о работе аккумуляторов в условиях микрогравитации могут дать серьезное преимущество. Понимание того, как именно ведут себя батареи в невесомости, открывает путь к более емким, долговечным и безопасным энергетическим системам.
Аккумуляторы в микрогравитации
На Земле работа аккумулятора всегда происходит под влиянием силы тяжести, которая переплетается с электрическими и химическими процессами. Это усложняет изучение роли самой гравитации: отделить ее вклад от других факторов почти невозможно.
На борту «Тяньгуна» ситуация иная. Микрогравитация позволяет буквально «выключить» гравитационный фон и рассмотреть, как именно движутся ионы между электродами при зарядке и разрядке батареи. Чжан Хунчжан следит за миграцией ионов лития, распределением веществ в электролите и тем, как это влияет на общую эффективность аккумулятора.
Особое внимание уделяется поведению жидкостей. В невесомости они распределяются совсем не так, как на Земле, а это может сказаться и на производительности батареи, и на ее безопасности. Малейший дисбаланс в электролите способен привести к деградации или даже аварийным ситуациям — в космосе такой риск особенно критичен.
Еще одна важная задача экспериментов — наблюдение за ростом литиевых дендритов. Эти микроскопические игольчатые структуры образуются на электродах при многократных циклах зарядки. Дендриты могут пробивать разделительный слой внутри батареи, вызывая короткое замыкание, снижение ресурса и опасные откази.
Чжан планирует зафиксировать процесс их формирования с помощью съемки в условиях микрогравитации. Понимание того, как и почему дендриты растут в космосе, может подсказать способы их подавления — а значит, сделать аккумуляторы более долговечными и безопасными.
По данным китайских источников, результаты экспериментов помогут улучшить уже существующие энергетические системы на орбите Земли. Но этим дело не ограничится. В перспективе исследования на «Тяньгуне» могут привести к созданию нового поколения литий-ионных батарей специально для космоса — с большей энергоемкостью, компактностью и повышенным уровнем безопасности.
А если задуматься шире, такие разработки важны не только для станций и спутников. Будущие лунные базы, пилотируемые миссии к Марсу и автономные космические аппараты будут критически зависеть от надежных источников энергии. И кто первым разберется, как «живут» батареи без гравитации, тот получит серьезный задел на десятилетия вперед.
