El proyecto SPEARS busca crear fuentes de energía más seguras y resistentes para las futuras misiones Artemis. Los prototipos ya demostraron que pueden funcionar a temperaturas de hasta -80 °C y soportar ciclos térmicos extremos sin sufrir daños.
La exploración lunar plantea desafíos tecnológicos que van mucho más allá de llegar a la superficie del satélite. Uno de los principales es garantizar el suministro de energía en un ambiente donde las temperaturas pueden descender hasta los -200 °C durante la noche y alcanzar los 100 °C en determinadas zonas durante el día.
Frente a este escenario, la NASA trabaja en el desarrollo de baterías de estado sólido capaces de soportar condiciones extremas y alimentar los equipos que utilizarán los astronautas en futuras misiones de la campaña Artemis.
La iniciativa, denominada Energía Sólida para la Adaptabilidad y Resiliencia en Entornos Extremos en el Espacio (SPEARS, por sus siglas en inglés), apunta a desarrollar sistemas de almacenamiento energético que sean seguros, confiables y adaptables a las exigencias de la superficie lunar.
El objetivo es que estas baterías puedan utilizarse en vehículos de exploración, herramientas de perforación, instrumentos científicos y equipos de emergencia destinados a los astronautas.
Por qué las baterías convencionales no sirven para las condiciones lunares
Las baterías de iones de litio que se utilizan habitualmente en teléfonos celulares, computadoras portátiles y vehículos eléctricos contienen un electrolito líquido que permite el movimiento de los iones y, con ello, el funcionamiento de la batería.
Sin embargo, las temperaturas extremas de la Luna representan un problema para esta tecnología. El frío intenso puede afectar el electrolito y el rendimiento de las celdas, mientras que las temperaturas elevadas pueden comprometer su funcionamiento y su seguridad.
A esto se suma el vacío espacial, que plantea dificultades adicionales para los materiales y componentes diseñados para funcionar en condiciones terrestres.
La propuesta de SPEARS consiste en reemplazar el electrolito líquido por uno sólido, elaborado con materiales como cerámicas o polímeros. De esta manera, se busca eliminar algunos de los problemas asociados a los líquidos y conseguir baterías que soporten mejor los cambios bruscos de temperatura.
Donald Dornbusch, investigador principal del proyecto en el Centro de Investigación Glenn de la NASA, explicó que la tecnología será fundamental para garantizar el funcionamiento confiable de los equipos en el entorno lunar.
Qué resultados obtuvieron las primeras pruebas
Los prototipos desarrollados en el marco de SPEARS fueron sometidos a ensayos en el Centro de Investigación Langley de la NASA, ubicado en Hampton, Virginia, Estados Unidos.
Durante las pruebas, las celdas demostraron que podían funcionar a temperaturas de hasta -60 °C y mantener actividad a -80 °C, aunque con un rendimiento reducido. En condiciones de calor, también se evaluó su funcionamiento a temperaturas de hasta 80 °C.
Yi Lin, responsable de las pruebas y de la investigación del proyecto en Langley, destacó el resultado alcanzado con las bajas temperaturas y señaló que el equipo busca mejorar el rendimiento de las baterías y ampliar su rango operativo en los próximos años.
Los ensayos también incluyeron ciclos térmicos de entre 100 °C y -170 °C. Según los resultados informados por el proyecto, las unidades soportaron esas variaciones sin sufrir daños.
No obstante, existe una diferencia importante: aunque las baterías resistieron temperaturas de -170 °C, eso no significa que puedan funcionar normalmente a ese nivel. Para operar, necesitan alcanzar previamente una temperatura adecuada.
Cómo podrán funcionar en la noche lunar
Uno de los aspectos centrales de esta tecnología es que no sería necesario mantener las baterías calientes durante todo el tiempo que permanezcan expuestas al frío.
En cambio, el sistema podría utilizar pequeños calentadores para llevarlas a la temperatura necesaria antes de ponerlas en funcionamiento.
Este mecanismo permitiría reducir la energía destinada al control térmico y simplificar algunos de los sistemas necesarios para mantener operativos los equipos en la superficie lunar.
La posibilidad de soportar ciclos extremos sin sufrir daños también podría contribuir a extender la vida útil de las baterías y facilitar su utilización en misiones prolongadas.
De todos modos, los prototipos todavía deben superar nuevas etapas de desarrollo y validación antes de que pueda determinarse su desempeño en operaciones lunares reales.
Qué aplicaciones tendrá la tecnología SPEARS
La NASA busca adaptar la composición química de las baterías según las necesidades de cada equipo. Esto permitiría priorizar la capacidad de almacenamiento, la potencia de entrega o la durabilidad, dependiendo de la aplicación.
Entre los posibles usos se encuentran:
- Vehículos lunares: sistemas de energía para desplazarse y explorar regiones alejadas de las zonas de aterrizaje.
- Herramientas de perforación: equipos destinados a estudiar el suelo y extraer muestras en cráteres que permanecen en sombra.
- Instrumentos científicos: dispositivos que necesiten operar durante períodos prolongados en condiciones térmicas exigentes.
- Equipos de emergencia: fuentes de energía para herramientas y sistemas de apoyo utilizados por los astronautas.
- Infraestructura lunar: soluciones energéticas que podrían integrarse en futuras instalaciones y hábitats.
La flexibilidad para modificar los materiales de los electrodos permitiría desarrollar distintas variantes de una misma tecnología, según las exigencias de cada misión.
Un avance para las futuras misiones Artemis
El desarrollo de baterías capaces de resistir el frío extremo forma parte de los desafíos que enfrenta la NASA para sostener una presencia humana más prolongada en la Luna.
Las futuras misiones necesitarán energía confiable no solo para los desplazamientos y las comunicaciones, sino también para los experimentos científicos, los sistemas de supervivencia y las operaciones que se realicen en regiones donde la luz solar sea limitada.
En ese contexto, SPEARS representa una línea de investigación que busca reducir la dependencia de sistemas complejos de control térmico y ampliar las posibilidades de utilización de equipos eléctricos en condiciones extremas.
Aunque todavía quedan pruebas por realizar antes de su implementación operativa, los resultados iniciales muestran que las baterías de estado sólido podrían convertirse en una herramienta importante para superar uno de los obstáculos tecnológicos de la exploración lunar: mantener la energía disponible cuando el ambiente resulta demasiado hostil para las soluciones convencionales.
Fuente: Infobae
