La NASA trabaja en el desarrollo de baterías de estado sólido diseñadas para funcionar de forma segura en el duro entorno lunar, como parte del proyecto Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space (SPEARS). El proyecto busca proporcionar una fuente de energía para futuras misiones Artemis, desde equipos de emergencia y robots de exploración hasta instrumentos científicos y vehículos exploradores.
Las temperaturas nocturnas cerca del polo sur de la Luna alcanzan aproximadamente 328 grados Fahrenheit bajo cero, lo que equivale a 200 grados Celsius bajo cero. Este rango representa un desafío para las baterías tradicionales, que dependen de un electrolito líquido que puede congelarse con el frío extremo o evaporarse en el vacío del espacio, además de verse afectadas por las altas temperaturas durante el día lunar.
Resultados de las pruebas térmicas
Se utilizaron pequeñas celdas iniciales en pruebas térmicas y de vacío realizadas por un equipo de la NASA en el Centro de Investigación Langley, en Virginia. Las celdas funcionaron bien a temperaturas de hasta 176 grados Fahrenheit, o 80 grados Celsius, y también siguieron funcionando hasta 76 grados Fahrenheit bajo cero, con una ligera disminución del rendimiento a 112 grados Fahrenheit bajo cero, es decir, 80 grados Celsius bajo cero.
Yi Lin, responsable de las pruebas y la investigación del proyecto SPEARS en Langley, afirmó que el equipo demostró por primera vez la capacidad de estas celdas para funcionar a 80 grados Celsius bajo cero. Las pruebas también mostraron que las baterías no sufrieron daños después de ser expuestas a fluctuaciones que oscilaron entre 212 grados Fahrenheit y 274 grados Fahrenheit bajo cero, es decir, entre 100 grados Celsius y 170 grados Celsius bajo cero.
¿Qué cambia en la práctica?
El proyecto SPEARS sustituye el electrolito líquido por un material sólido fabricado con cerámica o polímero. Esto no significa que la batería vaya a funcionar cuando se encuentre en las temperaturas más bajas a las que puede estar expuesta la superficie lunar; las celdas necesitan un calentamiento limitado antes de reanudar el funcionamiento. Sin embargo, el electrolito sólido no se congela de la misma manera que el líquido, lo que permite que la batería soporte la exposición al frío extremo sin sufrir daños.
Este enfoque podría reducir la necesidad de mantener las baterías calientes de forma constante, lo que podría disminuir la masa de los sistemas de gestión térmica en los vehículos y las instalaciones lunares, además de permitir diseños más ligeros y operaciones más prolongadas. Estos beneficios siguen dependiendo de que la tecnología pueda pasar de pequeñas celdas de prueba a equipos cualificados para vuelos espaciales.
De las herramientas lunares a las aplicaciones terrestres
La NASA estudia utilizar las baterías en taladros que funcionen dentro de cráteres permanentemente sombreados, vehículos exploradores, paquetes de energía de emergencia e instrumentos científicos de larga duración. Según la NASA, la química de la batería puede modificarse para alcanzar distintas prioridades, como la densidad energética, la potencia o la durabilidad.
El proyecto SPEARS comenzó en 2026 con financiación de la División de Investigación y Tecnología Avanzadas de la Dirección de Misiones de Investigación y Tecnología de la NASA. En sus primeras etapas se centra en desarrollar la tecnología, con la posibilidad de pasar posteriormente a una colaboración comercial. El Centro de Investigación Ames trabaja en el desarrollo del hardware de vuelo, incluidos los paneles de prueba y la electrónica, como preparación para probar las baterías en entornos espaciales.
Aunque el principal impulso del proyecto es espacial, la NASA señala que las baterías de estado sólido podrían tener usos más amplios en automóviles, teléfonos, dispositivos de comunicación y drones. El estado actual demuestra la resistencia de las celdas iniciales a condiciones térmicas extremas, pero todavía no demuestra su plena preparación operativa ni su uso en una misión lunar.