Approfondimento: Le batterie, al centro di molte missioni spaziali

Il logo di AstronautiNEWS. credit: Riccardo Rossi/ISAA
Il logo di AstronautiNEWS. credit: Riccardo Rossi/ISAA

Quando un satellite o una sonda vengono lanciati nello spazio, portano con sé una piccola risorsa della Terra: una piccola riserva di energia elettrica, necessaria ed importantissima per tenere in vita la strumentazione e per mantenere operativa la missione.
 
Molti satelliti, una volta immessi in orbita, si affidano ai pannelli solari per "sfamare" il loro bisogno di energia, tuttavia,  hanno bisogno di batterie elettriche, in primo luogo, per poter distendere i pannelli solari e iniziare le comunicazioni con il controllo missione. 

Una volta che i pannelli solari iniziano a produrre energia elettrica, la batteria di un satellite inizia a funzionare come quella di una comune automobile; viene caricata per poter intervenire quando il satellite richiede più energia del previsto, transita in ombra, esegue una manovra orbitale o ha una emergenza. Le batterie sono una delle parti più importanti di un veicolo spaziale.

Per alcune missioni utilizzare i pannelli fotovoltaici, sarebbe impossibile, allora le “batterie primarie” sono le sole fonti di energia. La sonda Huygens, ad esempio, utilizzava batterie non ricaricabili Li-SO2 (lithium sulphur dioxide), scelte perché potevano rimanere inattive durante il lungo viaggio (sette anni) fino a Saturno ed avere ancora la capacità di fare atterrare la sonda su Titano.

Anche l’Ariane V porta con sé batterie per eseguire operazioni autonome; durante ogni viaggio verso un'orbita, ad esempio, vi è la necessità di garantire la navigazione inerziale, l’orientamento, l’accensione dei motori e la separazione dei booster.

Il nuovo vettore Vega sarà equipaggiato con batterie Li-ion (ioni di litio) ad alta capacità per alimentare il sistema di controllo della spinta.

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) utilizza due batterie ricaricabili ibride al nickel. Queste sono utilizzate per l'alimentazione primaria, quando i pannelli solari non sono disposti verso il Sole e quando l'orbita di Marte oscura il Sole.

Sulla ISS sono presenti 24 batterie. Ogni batteria è composta da due sezioni, ciascuna delle quali contiene 38 celle Nichel-idrogeno (NiH2). L'energia è trasferita alla stazione attraverso il Battery Charge/Discharge Unit e il Direct Current Switching Unit. Le batterie della Stazione Spaziale sono progettate per avere una vita operativa media di 6/7 anni, e possono supportare circa 38 000 cicli di carica/scarica. Ogni batteria misura 101x91x45 cm e pesa circa 180 kg.

La sezione ES (Energy Storage) dell’ESA si trova all’ESTEC, questa, lavora in cooperazione con alcune industrie Europee per produrre una ampia gamma di batterie adatte al volo nello spazio.

La ricerca in questo campo punta a minimizzare la massa e il volume delle batterie, al contempo aumentandone l’affidabilità, l’efficienza e la vita operativa.

Nell'immagine il Centro Europeo (ESA) per i test sulle batterie.

Filippo Magni

Appassionato di spazio, studente di ingegneria aerospaziale presso il Politecnico di Milano. Collabora all'amministrazione del forum come "Operations Officer". Scrive su AstronautiNEWS da maggio 2009.