La NASA prueba baterías capaces de resistir el frío extremo de la Luna: cómo funcionan

En el polo sur de la Luna, donde la temperatura puede descender hasta los -200 ℃ (-328 ℉), mantener un equipo en funcionamiento es un desafío. Frente a esas condiciones, la NASA desarrolla baterías de estado sólido para las futuras misiones del programa Artemis.

Allí, algunos cráteres permanecen siempre a la sombra y podrían contener hielo de agua. La falta de luz solar y el frío extremo dificultan el funcionamiento de los equipos.

En esas condiciones, las baterías de iones de litio, presentes en teléfonos, computadoras y vehículos eléctricos, dejan de servir porque los componentes líquidos de su interior se congelan.

El proyecto, identificado con el acrónimo SPEARS, busca desarrollar fuentes de energía para equipos de emergencia, herramientas de trabajo, vehículos de superficie e instrumentos científicos que deban operar durante períodos prolongados lejos de la luz solar.

Donald Dornbusch, investigador principal de SPEARS en el Centro de Investigaciones Glenn de la NASA, en Cleveland, señaló que el almacenamiento de energía será indispensable para las operaciones 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 utilizan un electrolito líquido, el material que permite el paso de la carga eléctrica dentro de cada celda. Con temperaturas muy bajas, ese componente se congela; en el vacío espacial puede evaporarse y, cuando el calor es excesivo, pierde eficiencia.

Para evitar esos problemas, la NASA lo reemplaza por un material sólido elaborado 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 fuera de servicio a una batería convencional.

Los ensayos realizados en el Centro de Investigación Langley, en Hampton, Virginia, mostraron que las celdas experimentales funcionaron entre -60 ℃ (-76 ℉) y 80 ℃ (176 ℉). A -80 ℃ (-112 ℉), continuaron operativas, aunque con un rendimiento menor.

Yi Lin, responsable de las pruebas de SPEARS en Langley, destacó el alcance de los resultados. “Demostramos por primera vez que estas celdas pueden funcionar a -80 grados Celsius”, indicó. El equipo espera elevar su desempeño y ampliar ese margen térmico en las próximas etapas del desarrollo.

Las baterías podrían recuperarse después de un frío de -170 ℃

A -170 ℃ (-274 ℉), 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 de entre 100 ℃ (212 ℉) y -170 ℃ (-274 ℉). Las unidades no presentaron daños estructurales. Esa 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.