En el polo sur de la Luna, un lugar donde las temperaturas pueden desplomarse hasta los -200 °C (-328 °F), mantener cualquier equipo en funcionamiento representa un verdadero reto. Frente a esta realidad, la NASA está desarrollando baterías de estado sólido destinadas a las próximas misiones del programa Artemis.
En esa zona, algunos cráteres permanecen perpetuamente en sombra y se cree que podrían albergar hielo de agua. La ausencia de luz solar y el frío extremo complican severamente la operatividad de los dispositivos.
En condiciones tan adversas, las baterías de iones de litio que usamos en teléfonos, computadoras y vehículos eléctricos dejan de funcionar porque los componentes líquidos de su interior se congelan.
El proyecto, conocido con el acrónimo SPEARS, apunta a crear fuentes de energía para equipos de emergencia, herramientas de trabajo, vehículos de superficie e instrumentos científicos que deban operar durante largos períodos lejos de la luz solar.
Donald Dornbusch, investigador principal de SPEARS en el Centro de Investigaciones Glenn de la NASA, en Cleveland, destacó que el almacenamiento de energía será indispensable para las actividades en la superficie lunar.
“Las baterías se han convertido en una parte importante de nuestras vidas en la Tierra”, afirmó en un comunicado de la agencia. “También las necesitaremos en la Luna, y deberán funcionar de manera confiable y segura en este entorno hostil”.
Un componente sólido reemplaza al líquido que se congela
Las baterías de iones de litio convencionales utilizan un electrolito líquido, el material que facilita el paso de la carga eléctrica dentro de cada celda. A temperaturas muy bajas, ese componente se congela; en el vacío espacial puede evaporarse y, cuando el calor es excesivo, pierde eficiencia.
Para superar estos problemas, la NASA lo sustituye por un material sólido fabricado con cerámica o polímeros. Esta modificación protege el interior del acumulador frente al frío extremo. Aunque no permite suministrar electricidad a cualquier temperatura, evita daños que dejarían inutilizable a una batería tradicional.
Los ensayos realizados en el Centro de Investigación Langley, en Hampton, Virginia, demostraron que las celdas experimentales funcionaron entre -60 °C (-76 °F) y 80 °C (176 °F). A -80 °C (-112 °F), continuaron operativas, aunque con un rendimiento menor.
Yi Lin, responsable de las pruebas de SPEARS en Langley, resaltó el alcance de los resultados.
“Demostramos por primera vez que estas celdas pueden funcionar a -80 grados Celsius”, indicó.
El equipo espera mejorar su desempeño y ampliar ese margen térmico en las siguientes fases del desarrollo.
Las baterías podrían recuperarse después de un frío de -170 °C
A -170 °C (-274 °F), estos acumuladores tampoco pueden entregar electricidad de inmediato. Su ventaja es otra: tras esa exposición, pueden conservarse sin daños y recuperar su capacidad cuando vuelven a una temperatura apta para operar.
La resistencia se comprobó en pruebas de vacío térmico, que sometieron los prototipos a ciclos entre 100 °C (212 °F) y -170 °C (-274 °F). Las unidades no presentaron daños estructurales. Esta cualidad resulta relevante ante los contrastes entre el día y la noche lunar y en las zonas que nunca reciben luz solar.
Para reactivarlas después de un período de frío intenso, bastarían pequeños calentadores que las lleven a su rango de operación. No sería necesario mantenerlas calientes de forma permanente, una alternativa que reduciría el peso de los sistemas de control térmico de las naves y los hábitats.
Al disminuir el aislamiento y los equipos de calefacción, las misiones podrían simplificar su diseño y prolongar el uso de los dispositivos en la superficie lunar.
La misma base tecnológica serviría para herramientas y vehículos lunares
La NASA prevé adaptar las baterías a distintos usos mediante cambios en los materiales de los electrodos, las piezas que intervienen en el movimiento de la carga eléctrica. Según la necesidad, el diseño podría priorizar mayor autonomía, más potencia o una vida útil más extensa.
Entre las aplicaciones consideradas figuran taladros para trabajar en cráteres oscuros, vehículos de exploración de la superficie, equipos de emergencia para astronautas e instrumentos científicos de larga duración. En todos los casos, la intención es contar con una fuente de energía adaptada al entorno lunar y no con dispositivos concebidos únicamente para las condiciones de la Tierra.
Aunque SPEARS fue pensado para el espacio, sus responsables señalan que el sistema podría aplicarse también en autos, celulares, equipos de comunicación y drones. Ji Su, especialista en materiales poliméricos y responsable de una de las áreas del proyecto en Langley, mencionó esos posibles usos en el comunicado de la NASA.
Fuente: Infobae