NASA selangkah lebih dekat menyediakan sumber listrik untuk habitat manusia di Bulan selama malam yang berlangsung dua minggu. Badan antariksa itu baru saja menyelesaikan uji darat sistem fuel cell hidrogen-oksigen regeneratif yang dirancang untuk tetap memasok daya ketika panel surya tidak bisa bekerja.
Perangkat ini diuji di Glenn Research Center, Cleveland, Ohio, dan menjadi bagian dari upaya NASA mencari cara penyimpanan energi yang lebih andal untuk operasi permukaan Bulan. Bagi misi jangka panjang, kemampuan menyimpan dan mengembalikan energi secara berulang dinilai lebih penting daripada sekadar menghasilkan listrik saat siang lunar.
Cara kerja sistem
Sistem ini bekerja dua arah. Saat ada sinar Matahari, kelebihan listrik dari array surya menggerakkan elektroliser untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen, lalu kedua gas itu disimpan.
Saat malam datang, fuel cell menggabungkan kembali hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik. Proses itu juga menghasilkan air, yang kemudian bisa dipakai lagi pada siklus elektrolisis berikutnya.
NASA menyebut unit uji itu berbentuk silinder dan tampak seperti tumpukan kaleng soda logam yang dipipihkan. Di dalamnya ada hampir 270 sensor dan sekitar 1.000 komponen internal untuk memantau serta mengatur reaksi elektrokimia selama pengujian.
Daya yang cukup untuk habitat
Unit yang diuji memiliki rating sekitar 25 kilowatt. Dalam konteks di Bumi, kapasitas itu setara untuk memasok daya sekitar 15 hingga 20 rumah tangga rata-rata di Amerika Serikat secara bersamaan.
Di Bulan, daya tersebut ditujukan untuk mendukung sistem pendukung kehidupan habitat, instrumen sains, dan peralatan pemanfaatan sumber daya di lokasi. Kemampuan itu dibutuhkan selama malam lunar yang berlangsung sekitar 354 jam.
NASA menempatkan teknologi ini dalam proyek Fission Surface Power yang menilai beberapa opsi penyimpanan energi untuk operasi permukaan Bulan yang berkelanjutan. Fuel cell dipertimbangkan sebagai kandidat pendamping, atau cadangan, bagi reaktor fisi kecil dalam arsitektur misi berdurasi panjang.
Tantangan teknis di permukaan Bulan
Lingkungan Bulan jauh lebih keras daripada kondisi di Bumi. Suhu permukaan bisa melonjak sekitar 260°F atau 127°C saat terkena Matahari, lalu turun ke -280°F atau -173°C pada malam hari.
Perubahan ekstrem itu memberi tekanan besar pada seal, membran, dan saluran fluida. Dalam vakum hampir total, kebocoran hidrogen atau oksigen juga tidak akan hilang begitu saja, melainkan langsung mengurangi energi tersimpan.
Jenis yang paling mungkin dipakai adalah proton exchange membrane atau PEM fuel cell. Teknologi ini memakai membran elektrolit polimer yang menghantarkan proton, tetapi menahan elektron agar arusnya dipaksa mengalir lewat rangkaian luar untuk menghasilkan kerja listrik.
Salah satu tantangan utamanya adalah menjaga hidrasi membran dalam vakum. Perilaku pengelolaan air di lingkungan seperti itu berbeda dari kondisi di permukaan laut, sehingga menjadi fokus penting dalam kampanye uji Glenn.
Relevansi untuk Artemis
Energi menjadi salah satu kendala operasional utama untuk kehadiran manusia jangka panjang di sekitar kutub selatan Bulan. Wilayah ini menjadi target program Artemis, tetapi menerima cahaya Matahari yang lebih rendah dan lebih miring, sementara bayangan kawah membuat sebagian lokasi hanya mendapat sinar selama sebagian kecil hari lunar.
Kawasan itu juga berada di atas South Pole–Aitken Basin, struktur tumbukan terbesar dan terdalam di Bulan. Kondisi geologis tersebut menambah kompleksitas dalam memilih lokasi yang cocok untuk operasi jangka panjang.
NASA menilai sistem penyimpanan energi yang bisa bertahan selama berhari-hari secara elektrokimia dapat memperluas otonomi misi. Pendekatan ini juga dapat mengurangi beban massa dibanding membawa baterai primer berukuran besar untuk menutup periode tanpa Matahari selama dua minggu.
Sampai saat ini, NASA belum mengumumkan jadwal peluncuran untuk unit fuel cell yang siap terbang. Fokus pengujian masih pada penetapan baseline performa dan data kegagalan agar desain berikutnya bisa disempurnakan sebelum masuk ke tahap integrasi misi berawak.
