SPEARS (Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space) ha superato le prove termiche sotto vuoto nelle quali piccole celle prototipo hanno funzionato fino a -80°C, con prestazioni leggermente ridotte. NASA ha inoltre verificato che l’esposizione a temperature comprese fra -170°C e 100°C non danneggia le batterie. Sono due risultati distinti: il primo riguarda l’erogazione di energia, il secondo la capacità di sopravvivere agli estremi termici.
Il progetto, guidato dal Glenn Research Center di Cleveland, sviluppa batterie allo stato solido per sostenere le attività lunari della campagna Artemis. Il polo sud della Luna impone condizioni severe, con temperature notturne che possono scendere a -200°C. Servono accumulatori che tornino utilizzabili dopo il riscaldamento e che possano alimentare equipaggiamenti e mezzi senza introdurre rischi di incendio.
Le prove descritte dalla NASA si sono svolte al Langley Research Center, in Virginia. Le celle hanno operato bene fra -60°C e 80°C, mantenendo la funzionalità anche a -80°C con un lieve calo delle prestazioni. Yi Lin, responsabile della ricerca e dei test SPEARS a Langley, considera questo limite un risultato sperimentale acquisito e ritiene possibili ulteriori miglioramenti, ancora da dimostrare.
Alla base del progetto c’è la sostituzione dell’elettrolita liquido con un materiale solido ceramico o polimerico. Nelle batterie convenzionali agli ioni di litio, il liquido può congelare alle temperature notturne lunari e provocare danni; se esposto al vuoto, evapora. Anche il caldo pone un vincolo: secondo l’agenzia, a 100°C una batteria convenzionale deve raffreddarsi prima di tornare a funzionare.
Sopravvivere al freddo non significa erogare energia
A -170°C nemmeno queste celle allo stato solido funzionano. Il vantaggio consiste nella possibilità di attraversare quella condizione senza subire i danni associati al congelamento di un elettrolita liquido. Per riattivarle occorrono piccoli riscaldatori che riportino la batteria entro il suo intervallo operativo.
Questo approccio potrebbe evitare di mantenere gli accumulatori costantemente al caldo. NASA prospetta così sistemi di gestione termica meno pesanti per veicoli e habitat lunari, con possibili benefici su massa, costi e durata delle missioni. Sono vantaggi attesi dall’integrazione della tecnologia, non risultati già misurati su un sistema completo destinato alla Luna.
Le applicazioni previste comprendono trapani da usare nei crateri in ombra, rover, alimentatori di emergenza per astronauti e strumenti scientifici destinati a operare a lungo. Non esiste necessariamente un’unica configurazione adatta a tutti: Lin spiega che la scelta dei materiali degli elettrodi permette di privilegiare energia, potenza oppure durata, mantenendo un elettrolita solido.
SPEARS è partito nel 2026 con finanziamenti della divisione Advanced Research and Technology della NASA. La fase iniziale riguarda lo sviluppo tecnologico, mentre eventuali collaborazioni commerciali appartengono a un passaggio successivo. Ames Research Center sta preparando schede di prova ed elettronica per avvicinare le celle alle sperimentazioni in ambiente spaziale.
Il lavoro deriva da una precedente ricerca sulle batterie per applicazioni aeronautiche. Ji Su, scienziata dei materiali polimerici e responsabile delle attività a Langley, indica fra i possibili sbocchi terrestri automobili, telefoni, dispositivi di comunicazione e droni. Il risultato descritto rimane quello ottenuto su piccole celle prototipo: dimostra una tolleranza termica utile alla ricerca lunare, mentre l’impiego sui mezzi e sugli strumenti richiede ancora sviluppo.