En el polo sur de la Luna, las temperaturas nocturnas pueden descender hasta −200 °C (−328 °F). En esas condiciones, cualquier batería común dejaría de operar porque su electrolito líquido se congelaría.
Para superar este desafío, la NASA está diseñando baterías de estado sólido destinadas a las futuras misiones del programa Artemis. El objetivo es que puedan suministrar energía a equipos de emergencia para astronautas, vehículos de exploración y herramientas ubicadas en cráteres que jamás reciben luz solar.
El proyecto se conoce como Energía Sólida para la Adaptabilidad y Resiliencia en Entornos Extremos en el Espacio (SPEARS). Su meta es fabricar baterías que operen de manera segura ante los bruscos cambios de temperatura entre el día y la noche lunar. Además, deben ser capaces de encenderse al alcanzar la temperatura de trabajo adecuada y no representar riesgo de incendio.
El investigador principal de SPEARS es Donald Dornbusch, quien trabaja en el Centro de Investigación Glenn de la NASA, ubicado en Cleveland. Dornbusch afirmó:
“Las baterías se han convertido en una parte esencial de nuestras vidas aquí en la Tierra, ya que permiten el funcionamiento de nuestros computadoras portátiles, teléfonos celulares, herramientas eléctricas e incluso nuestros vehículos. También las necesitaremos en la Luna, y estas baterías deberán funcionar de forma fiable y segura en este entorno hostil. Por eso estamos trabajando en esta tecnología”.
Las baterías comunes se congelarían durante la noche lunar
Las baterías de iones de litio que usamos en teléfonos y laptops contienen un líquido interno denominado electrolito, que permite el flujo de energía. Durante una noche lunar, ese líquido podría solidificarse y dañar irreversiblemente la batería.
El calor también representa un problema. En ciertas zonas de la Luna, la temperatura diurna alcanza 100 °C (212 °F). Si una batería se calienta hasta ese punto, no puede reanudar su funcionamiento hasta que se enfríe.
Además, el espacio es un vacío, carente de aire. Si un electrolito líquido queda expuesto a ese vacío, se evapora. Para evitar esto, SPEARS sustituye el líquido por un electrolito sólido fabricado con cerámica o polímero (un tipo de material plástico). Así, las baterías pueden operar tanto con calor intenso como con frío extremo.
Los prototipos funcionaron hasta −80 °C durante las pruebas
Las pruebas se llevaron a cabo en el Centro de Investigación Langley de la NASA, en Hampton, Virginia. Allí, las pequeñas celdas prototipo operaron satisfactoriamente hasta 80 °C (176 °F) y hasta −60 °C (−76 °F). A −80 °C (−112 °F), las celdas continuaron activas, aunque con un rendimiento menor.
Yi Lin, responsable de las pruebas y de la investigación SPEARS en Langley, declaró:
“Hemos demostrado por primera vez que estas células pueden funcionar a temperaturas de hasta −80 grados Celsius”.
Lin agregó que espera mejorar el rendimiento y ampliar ese rango de temperaturas en los próximos años.
Las baterías resistieron ciclos de 100 °C a −170 °C sin daños
Las unidades SPEARS también fueron sometidas a ciclos térmicos que iban desde 100 °C (212 °F) hasta −170 °C (−274 °F). Las pruebas confirmaron que no sufrieron daños durante esos cambios extremos.
Estas baterías de estado sólido no pueden trabajar a −170 °C. Sin embargo, su material interno no se congela como lo haría un líquido, por lo que pueden soportar esa temperatura. Para que vuelvan a funcionar después, el sistema utiliza pequeños calentadores.
Según el proyecto, no sería necesario mantenerlas calientes todo el tiempo. Bastaría con calentarlas hasta la temperatura de operación. Esto podría eliminar sistemas complejos de control térmico en naves y hábitats lunares, reduciendo peso y costos, y permitiendo misiones más prolongadas.
La tecnología podría servir para astronautas, vehículos y herramientas lunares
Estas baterías podrían emplearse en taladros para cráteres lunares en sombra, vehículos de exploración, baterías de emergencia para astronautas e instrumentos científicos que deban funcionar durante largos periodos. Yi Lin explicó que la composición de cada batería puede ajustarse según la aplicación.
“Podemos ajustar la química utilizando diferentes materiales para los electrodos”, señaló. “Al igual que la química de tus auriculares es diferente de la de tu teléfono, que a su vez es diferente de la de tu coche, todas estas químicas pueden seguir funcionando con un electrolito sólido. Podemos optimizar la energía, la potencia y la durabilidad, según la aplicación”.
Aunque SPEARS fue concebido para el espacio, esta tecnología también podría aplicarse en la Tierra. El programa surgió de un proyecto previo de baterías para aviones, en el que trabajaron Lin y Dornbusch.
Ji Su, científico de materiales poliméricos y responsable del proyecto en el Centro Langley, afirmó:
“El mercado potencial para las baterías de estado sólido es muy amplio. Automóviles, teléfonos móviles, dispositivos de comunicación, drones… cualquier cosa que necesite una fuente de alimentación portátil”.
SPEARS inició en 2026. En sus primeras fases se concentrará en desarrollar la tecnología antes de explorar una colaboración comercial. Mientras tanto, el Centro de Investigación Ames de la NASA, en Silicon Valley, California, prepara equipos para vuelos espaciales, incluyendo placas de prueba y componentes electrónicos. El objetivo es tener las baterías listas para probarlas en el espacio y en misiones espaciales.
Fuente: Infobae