SPEARS-Batterien überstehen Temperaturtests für den Mond

Kleine Prototyp-Zellen von SPEARS wurden in thermischen Vakuumtests am NASA Langley Research Center in Hampton, Virginia, getestet. Die Temperaturen lagen bei 176, -76 und -112 Fahrenheit. SPEARS-Batterien sind zudem für einen Bereich von 212 bis -274 Fahrenheit angegeben und nehmen nach extremer Temperaturbelastung keinen Schaden.

SPEARS steht für Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space. SPEARS wird vom NASA Glenn Research Center geleitet; Donald Dornbusch ist dort Principal Investigator für SPEARS. Die Batterien sind für den Weltraum konzipiert.

Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien sind auf flüssige Elektrolyte angewiesen. Ein solcher flüssiger Elektrolyt würde bei den nächtlichen Temperaturen des Mondes gefrieren und im Vakuum des Weltraums verdampfen. Für den Mond-Südpol wird ein Wert von -328 Fahrenheit genannt.

SPEARS-Batterien nutzen einen festen keramischen oder polymerbasierten Elektrolyten. Sie könnten in Hitze und extremer Kälte arbeiten und sind für einen Bereich von 212 bis -274 Fahrenheit vorgesehen. Sie können extrem niedrige Temperaturen überstehen und nehmen nach extremer Temperaturbelastung keinen Schaden.

Die thermischen Vakuumtests wurden am NASA Langley Research Center in Hampton, Virginia, durchgeführt. Kleine Prototyp-Zellen wurden bei 176, -76 und -112 Fahrenheit getestet. Für SPEARS-Zellen ist außerdem ein Meilenstein bei -80 Celsius verzeichnet.

Für künftige Mondoperationen muss die Batterie sofort funktionieren, sobald sie aufgewärmt wird, und darf dabei keine Brandgefahr darstellen. Die Batterien müssen durch die Temperaturwechsel zwischen Mondtag und Mondnacht zuverlässig bleiben. Sie nutzen kleine Heizer, um wieder auf Arbeitstemperatur zu kommen, und müssen nur auf Betriebstemperatur gebracht, nicht dauerhaft warmgehalten werden. Dadurch könnten schwere Thermomanagement-Anforderungen sinken.

Die Chemie der SPEARS-Batterien lässt sich über verschiedene Elektrodenmaterialien anpassen. Als Anwendungen werden Bohrer, Rover, Notstrompakete und wissenschaftliche Langzeitinstrumente genannt. Die Batterien könnten eine dauerhafte Präsenz auf dem Mond während der Artemis-Kampagne versorgen; Leistung und Reichweite könnten sich in den kommenden Jahren verbessern.

Für die Mondwirtschaft ist die Stromversorgung bei extremen Temperaturen relevant, weil am Mond-Südpol -328 Fahrenheit genannt werden und herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien mit flüssigen Elektrolyten bei nächtlichen Mondtemperaturen gefrieren würden. Zudem würden solche Elektrolyte im Vakuum des Weltraums verdampfen.

SPEARS-Batterien könnten im Bereich von 212 bis -274 Fahrenheit in Hitze und extremer Kälte arbeiten, schwere Thermomanagement-Anforderungen reduzieren und Anwendungen wie Bohrer, Rover, Notstrompakete sowie wissenschaftliche Langzeitinstrumente versorgen. Sie könnten zudem eine dauerhafte Präsenz während der Artemis-Kampagne versorgen.