Rymdorganisationer världen över planerar inte längre bara korta besök på månen, de planerar att stanna. NASA siktar på en permanent närvaro under 2030‑talet genom Artemis-programmet, medan Kina avser att landa astronauter före decenniets slut och därefter bygga en månbas tillsammans med internationella partners. Målet är ett månburet forskningslaboratorium omkring mitten av 2030‑talet.
Men bakom de stora visionerna finns en oväntat bräcklig detalj: hur lagras energi i en miljö där nästan allt riskerar att förstöra ett batteri? The Conversation har publicerat en artikel som handlar om varför batterier har svårt att fungera i rymden.
Ett extremt klimat som bryter ned allt
På jorden fungerar batterier tack vare ett stabilt och förutsägbart klimat. I rymden råder motsatsen. Temperaturerna kan pendla från –150 °C under månens natt till över +150 °C i direkt solljus. Intensiv strålning bryter kemiska bindningar, och i vakuum finns ingen luft som transporterar bort värme. Till och med mikrogravitationen påverkar hur vätskor rör sig inuti en battericell.
Dagens litiumjonbatterier, som används i allt från mobiltelefoner till elbilar, är helt enkelt inte konstruerade för sådana förhållanden. Därför är rymduppdrag beroende av specialanpassade och kraftigt modifierade energisystem. Strövaren Perseverance som just nu är på Mars använder exempelvis batterier byggda för att klara extrem kyla och dammstormar. Den internationella rymdstationen har ersatt sina äldre nickel- och väteenheter med specialutvecklade litiumjonpack för att klara år av snabb värmeväxling.
Vad rymden verkligen gör med ett batteri
I artikeln skriven av Hammad Nazir vid universitetet i södra Wales, framgår att forskare nu arbetar för att förstå vad som händer när ett batteri pressas långt bortom sina konstruktionsgränser. Genom avancerad modellering återskapas rymdens extrema förhållanden. Allt från strålning som långsamt bryter ned elektrodmaterial till hur värme byggs upp när den inte kan ledas bort. Studier visar att elektroder kan spricka under de iskalla månätterna, medan celler snabbt kan överhettas i direkt solljus. Under dammstormar på Mars kan degraderingen gå betydligt snabbare än tidigare modeller förutspått.
Kombinationen av simuleringar och laboratorietester gör det möjligt att identifiera exakt vilka mekanismer som leder till batterifel och hur de kan förebyggas. Rymden avslöjar alla svagheter samtidigt, och konstruktioner som fungerar perfekt på jorden kan fallera inom minuter på månen.
Mot framtidens rymdbatterier
För att möjliggöra långsiktigt liv på månen, robusta uppdrag med strövare och hållbara baser på Mars behövs helt nya typer av batterier. Hammad Nazir skriver att flera lovande alternativ pekas ut:
- Litiumtitanatbatterier – lägre energidensitet men högre säkerhet, värmestabilitet och längre livslängd.
- Natriumjon- och kaliumjonbatterier – billigare, enklare att skala upp och möjliga kandidater för energinät i framtida rymdbaser.
- Multifunktionella elektrokemiska system som inte bara lagrar energi utan även producerar ämnen som kan användas för vattenrening, sterilisation och syreprocesser i slutna habitat.
I rymdteknik är varje gram viktigt. System som kan fylla flera funktioner samtidigt innebär både lägre massa och större robusthet. Det är två avgörande faktorer för framtida bemannade uppdrag.
