En el polo sur de la Luna, la noche puede alcanzar los −200 ℃ (−328 ℉). A esa temperatura, las baterías comunes dejarían de funcionar porque su líquido interno se congelaría.
Por eso, la NASA desarrolla baterías de estado sólido para las futuras operaciones de la campaña Artemis en la Luna. La idea es que puedan dar energía a equipos de emergencia para astronautas, vehículos de exploración y herramientas usadas en cráteres que no reciben luz solar.
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El proyecto se llama Energía Sólida para la Adaptabilidad y Resiliencia en Entornos Extremos en el Espacio (SPEARS). Su meta es crear baterías que funcionen de forma segura cuando la temperatura cambia mucho entre el día y la noche lunar. También deben encenderse cuando alcanzan la temperatura necesaria para trabajar y no provocar incendios.
El responsable del proyecto es Donald Dornbusch, investigador principal de SPEARS en el Centro de Investigación Glenn de la NASA, en Cleveland. “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”, declaró Dornbusch. “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”.
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Las baterías de iones de litio de los teléfonos y ordenadores portátiles usan un líquido interno llamado electrolito, que permite el paso de la energía. Durante una noche en la Luna, ese líquido podría congelarse y dañar la batería.
El problema también aparece con el calor. En algunas zonas de la Luna, la temperatura diurna puede llegar a 100 ℃ (212 ℉). Si una batería se calienta hasta ese nivel, no puede volver a funcionar hasta que se enfría.
Además, el espacio es un vacío, es decir, no tiene aire. Si un electrolito líquido queda expuesto a ese vacío, se evapora. Para evitarlo, SPEARS reemplaza el líquido por un electrolito sólido hecho de cerámica o polímero, un tipo de material plástico. Así, las baterías podrían funcionar con mucho calor y con frío extremo.
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Las pruebas se realizaron en el Centro de Investigación Langley de la NASA, en Hampton, Virginia. Allí, las celdas pequeñas de los prototipos funcionaron hasta 80 ℃ (176 ℉) y hasta −60 ℃ (−76 ℉). A −80 ℃ (−112 ℉), las celdas siguieron activas, aunque con menor rendimiento.
“Hemos demostrado por primera vez que estas células pueden funcionar a temperaturas de hasta −80 grados Celsius”, dijo Yi Lin, responsable de las pruebas y de la investigación de SPEARS en Langley. Lin aseguró que espera mejorar el rendimiento y ampliar ese rango de temperaturas en los próximos años.
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Las unidades SPEARS también pasaron por ciclos de temperatura que iban de 100 ℃ (212 ℉) a −170 ℃ (−274 ℉). Las pruebas comprobaron que no sufrieron daños durante esos cambios.
Estas baterías de estado sólido no pueden trabajar a −170 ℃. Sin embargo, su material interno no se congela como un líquido, por lo que pueden resistir esa temperatura. Para que vuelvan a funcionar después, el sistema usa pequeños calentadores.
Según el proyecto, no sería necesario mantenerlas calientes todo el tiempo. Solo habría que calentarlas hasta la temperatura en la que pueden operar. Esto podría evitar sistemas complejos para controlar la temperatura en naves y viviendas lunares, reducir el peso y los costos, y permitir misiones más largas.
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Estas baterías podrían usarse en taladros para cráteres lunares en sombra, vehículos de exploración, baterías de emergencia para astronautas e instrumentos científicos que deban trabajar durante mucho tiempo. Yi Lin explicó que la composición de cada batería puede cambiar según el uso que se le dará.
“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”.
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Aunque SPEARS fue pensado para el espacio, esta tecnología podría usarse también en la Tierra. El programa nació de un proyecto anterior de baterías para aviones, en el que trabajaron Lin y Dornbusch.
“El mercado potencial para las baterías de estado sólido es muy amplio”, afirmó Ji Su, científico de materiales poliméricos y responsable del proyecto en el Centro Langley. “Automóviles, teléfonos móviles, dispositivos de comunicación, drones… cualquier cosa que necesite una fuente de alimentación portátil”.
SPEARS comenzó en 2026. En sus primeras etapas se enfocará en desarrollar la tecnología antes de estudiar una colaboración comercial. Mientras tanto, el Centro de Investigación Ames de la NASA, en Silicon Valley, California, prepara equipos para vuelos espaciales, entre ellos placas de prueba y componentes electrónicos. El objetivo es dejar las baterías listas para probarlas en el espacio y en vuelos espaciales.
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