La NASA sta sviluppando batterie allo stato solido in grado di resistere ai gelidi -170 gradi e ai caldi +100 gradi che caratterizzano la superficie lunare. Il progetto SpearS, lanciato da un team del Glenn Research Center, mira a creare una soluzione per alimentare strumenti, rover e attrezzature in un ambiente estremo e senza atmosfera. La sfida principale è garantire che le batterie non si danneggino né si surriscaldino, mantenendo la loro capacità di funzionare quando serve.
Le batterie tradizionali non reggono il freddo e il caldo
Le batterie agli ioni di litio, comuni in dispositivi come smartphone e laptop, non sono adatte alle condizioni estreme della Luna. L’elettrolita liquido, che permette agli ioni di muoversi tra gli elettrodi, può congelare al freddo o evaporare nel vuoto, compromettendo la loro funzionalità. Su un satellite o su un rover, questo potrebbe significare un guasto critico quando serve più energia che mai. Le batterie tradizionali non riescono a sopravvivere a temperature estreme senza danni. Inoltre, nel vuoto dello spazio, l’elettrolita liquido può evaporare più facilmente, perché non c’è pressione esterna a contenerlo. Questo rende necessario un approccio diverso per garantire la stabilità e la durata delle batterie in un ambiente così estremo.
Le batterie solide sono la soluzione
Il progetto SpearS propone l’uso di elettroliti solidi, realizzati con materiali come ceramiche o polimeri, che non si congelano né evaporano. Questi materiali permettono alle batterie di resistere a temperature estreme senza subire danni significativi. I primi prototipi sono stati testati in una camera a vuoto termico, dove hanno funzionato bene tra +80 e -60 gradi Celsius, e hanno continuato a operare, con prestazioni ridotte, fino a -80 gradi. Le batterie solide possono sopravvivere a temperature estreme e tornare operative dopo il riscaldamento. Il risultato più interessante arriva quando le batterie sono state sottoposte a temperature comprese tra +100 e -170 gradi Celsius. Anche in queste condizioni estreme, non hanno subito danni significativi. La differenza rispetto alle batterie tradizionali è che queste possono sopravvivere al freddo e tornare operative una volta riscaldate. Per farlo, bastano piccoli riscaldatori, che permettono di ridurre i sistemi di controllo termico e di isolamento, spesso costosi e consumativi.
Le batterie solide potrebbero essere utilizzate in una vasta gamma di applicazioni sulla Luna: utensili per lavorare in crateri in ombra, rover, strumenti scientifici e batterie d’emergenza per gli astronauti. Ogni applicazione potrebbe richiedere una configurazione diversa, adattando la chimica delle batterie per privilegiare energia, potenza o durata. Come già avviene sulla Terra, la batteria di un paio di auricolari non deve fare lo stesso lavoro di quella di un’automobile.
Il progetto SpearS è appena iniziato e, nelle prime fasi, si concentrerà sullo sviluppo della tecnologia. Intanto, all’Ames Research Center, in California, si sta lavorando all’elettronica e all’hardware necessari per preparare queste batterie a futuri test direttamente nello spazio. Prima di trascorrere lunghi periodi sulla Luna, bisnerà risolvere problemi enormi: portare persone e materiali, proteggerli dalle radiazioni, costruire habitat e trovare risorse locali. Ma anche assicurarsi che, quando servirà accendere un trapano, far ripartire un rover o alimentare uno strumento, la batteria non abbia preso troppo freddo.
