سالها پیش از آنکه نام تسلا در صنعت خودرو طنینانداز شود، ون برقی ناسا در حال بازطراحی آینده حملونقل شهری با بهرهگیری از فناوریهای فضایی بود.
فرود بر زمین؛ ماموریت جدید سازمان فضایی
در میانه دهه ۷۰ میلادی، ناسا پس از پایان ماموریتهای آپولو، با چالشی جدی برای اثبات کارآمدی بودجههای کلان خود در زندگی روزمره شهروندان مواجه شد. این سازمان برای نشان دادن اینکه دستاوردهای فضایی فراتر از پودرهای خوراکی و بستنیهای فضانوردی کاربرد دارند، در سال ۱۹۷۶ برنامه «اسپینآف» (Spinoff) را کلید زد. هدف این پروژه، انتقال دانش فنی سفرهای میانستارهای به صنایع زمینی و بهرهبرداری از سود سهام علمی این تحقیقات برای عموم مردم تعریف شد. یکی از جذابترین پروژههای این برنامه که در سالهای ابتدایی شکل گرفت، نخستین نگاه جدی آمریکاییها به یک وسیله نقلیه الکتریکی مدرن را رقم زد.
چالش وزن و انرژی در آزمایشگاههای لوییس
شاید پیوند میان ناسا و خودروهای برقی در نگاه اول کمی غریب جلوه کند، اما این ارتباط کاملاً منطقی و فنی به نظر میرسد. در ماموریتهای فضایی، کاهش هر گرم از وزن پرتابه برای صرفهجویی در سوخت و پیشرانه حیاتی تلقی میشود؛ به همین دلیل، توسعه سیستمهای ذخیرهسازی انرژی با راندمان بالا همیشه در اولویت قرار داشت. در دهه نخست اکتشافات فضایی، ناسا ترکیبی از پیلهای سوختی و باتریها را برای تامین انرژی مدارگردها و فرودگرها به کار میگرفت.
فناوری باتری در آن دوران بسیار ابتدایی بود. باتریهای سرب اسیدی که در خودروهای زمینی استفاده میشدند، به دلیل وزن بسیار زیاد، گزینهای نامطلوب برای پروژههای فضایی به شمار میرفتند. ناسا در پروژههای آپولو و جمنای از باتریهای نقره-روی ساخت شرکت EaglePicher استفاده کرد. این باتریها اگرچه نسبت به نمونههای سرب اسیدی چگالی انرژی بالاتری داشتند، اما به دلیل قیمت گزاف نقره و عمر کوتاه الکترودها که اغلب پس از یک بار استفاده فرسوده میشدند، برای تولید انبوه اقتصادی نبودند. این محدودیتها تیم مهندسی مرکز تحقیقات «لوییس» را به سمت بررسی ترکیبات شیمیایی جایگزین سوق داد.
نیکل-روی؛ جادوی ناسا برای ونهای پستی
ناسا برای اثبات توانمندیهای خود، روی باتریهای نیکل-روی تمرکز کرد. این فناوری اگرچه از اوایل قرن بیستم شناخته شده بود، اما دادههای دقیقی درباره چرخه حیات و نقاط شکست آن وجود نداشت. مهندسان ناسا دریافتند که باتریهای نیکل-روی پتانسیل ذخیرهسازی انرژی تا دو برابر بیشتر از نمونههای سرب-اسیدی را دارند.
برای آزمایش این فرضیه، ناسا با اداره پست ایالات متحده (USPS) وارد همکاری شد. آنها یک ون پستی مدل Otis P-500 را انتخاب و پکیج باتریهای قدیمی آن را با سلولهای نیکل-روی جایگزین کردند. نتایج این آزمایش در مقایسه با خودروهای برقی کوچک آن زمان که توسط شرکتهای نوپا ساخته میشدند، خیرهکننده به نظر میرسید.
مقایسه عملکرد ون برقی ناسا با باتریهای مختلف در آزمایشها:
| شاخص عملکرد | باتری سرب-اسید (استاندارد) | باتری نیکل-روی (توسعه ناسا) |
| شعاع حرکتی (مایل) | ۲۹ | ۵۵ |
| حداکثر سرعت در تست (مایل بر ساعت) | ۲۰ | ۲۰ |
| بهبود پیمایش | مبنا | ۱۰۱ درصد |
| منبع تامین تکنولوژی | صنعت سنتی | NASA Lewis Research Center |
بنبست تجاری و درسهای مهندسی
با وجود موفقیتهای فنی، این پروژه در مسیر تجاریسازی با دیواری بلند برخورد کرد. اداره پست به جای پذیرش طرح ناسا، قراردادی را برای خرید ناوگانی از خودروهای سرب-اسیدی با شرکت Commuter Vehicles منعقد کرد که نتیجهای جز فاجعه از نظر قابلیت اطمینان نداشت؛ تصمیمی که برقیسازی ناوگان پستی را برای دو دهه به حاشیه راند.
از سوی دیگر، تحقیقات عمیقتر نشان داد که شیمی نیکل-روی اگرچه قدرت تخلیه بالایی فراهم میکند، اما در برابر چرخههای شارژ و دشارژ مداوم مقاوم نیست و ظرفیت آن به سرعت کاهش مییابد. با این حال، ناسا این پروژه را یک شکست قلمداد نکرد. هدف اصلی آنها جمعآوری داده برای ماموریتهای فضایی بود که به طور کامل محقق شد.
تجربیات بهدستآمده از این پروژه، مسیر را برای جایگزینی نیکل-روی با باتریهای نیکل-متال هیدرید (NiMH) هموار کرد. این فناوری در نهایت در دهه ۹۰ میلادی در خودروهایی نظیر هوندا اینسایت و جنرال موتورز EV-1 به کار گرفته شد و به یکی از ارکان اصلی گذار به دنیای خودروهای الکتریکی تبدیل گشت. مرکز تحقیقاتی لوییس با ساخت دستگاههای تست جادهای و شبیهسازی سیستمهای پیشرانه برقی، زیربنای علمی را بنا نهاد که امروزه در پیشرفتهترین خودروهای برقی جهان مشاهده میکنیم.
اولین نظر را بنویسید