Per garantire la sostenibilità delle missioni spaziali a lungo termine, in particolare quelle rivolte alla costruzione di avamposti permanenti sulla Luna, è fondamentale disporre di una fonte di energia autonoma, efficiente e durevole. In questo scenario, la perovskite, un materiale dalle proprietà fotovoltaiche straordinarie, si è recentemente imposta come candidata ideale per alimentare le basi lunari del futuro. La Luna potrebbe presto diventare autosufficiente dal punto di vista energetico grazie a questa tecnologia innovativa che coniuga scienza dei materiali, ingegneria spaziale e risorse in-situ.
Perovskite: la chiave di volta del fotovoltaico spaziale
La perovskite è una famiglia di materiali con struttura cristallina simile all’ossido di calcio e titanio (CaTiO₃), in grado di assorbire la luce solare con altissima efficienza. Le celle fotovoltaiche basate su perovskiti ibride organico-inorganiche stanno rivoluzionando il panorama dell’energia solare grazie a costi di produzione ridotti, flessibilità meccanica e un’efficienza che in laboratorio ha superato il 32%, con potenziali teorici oltre il 45% secondo i modelli sviluppati all’Università di Oxford.
Ma cosa rende questo materiale particolarmente adatto allo spazio? La sua leggerezza, la possibilità di essere stampato su substrati sottili e flessibili, e la sorprendente resistenza a condizioni ambientali estreme, incluse radiazioni cosmiche e variazioni termiche, come dimostrato da esperimenti condotti sul modulo MISSE della ISS da parte del National Renewable Energy Laboratory (NREL) in collaborazione con la NASA.
Energia dal suolo lunare: l’inizio della produzione in-situ
L’autonomia energetica non si ferma alla sola efficienza: serve anche la capacità di produrre localmente ciò che serve. Ed è qui che entra in gioco un altro protagonista: la regolite lunare. Questa polvere fine, ricca di silicati, può essere trattata per estrarre silicio e ossidi utili alla produzione di celle fotovoltaiche. Il team dell’università tecnica di Berlino ha sviluppato un processo che prevede la fusione della regolite a temperature superiori ai 1500°C, trasformandola in vetro tecnico da cui ricavare silicio semiconduttore.
Parallelamente, Blue Origin ha lanciato il progetto “Blue Alchemist”, che mira alla produzione di pannelli solari completi direttamente dalla regolite lunare. Il processo, descritto nel dettaglio nei rapporti pubblicati da Blue Origin Research Division, si basa sull’elettrolisi ad alta temperatura di regolite simulata, ottenendo silicio, alluminio e ossigeno come sottoprodotti. Questo approccio riduce drasticamente la dipendenza dalla Terra e segna un punto di svolta per la sostenibilità delle colonie lunari.
Progetti pionieristici: LunaGrid e il fotovoltaico lunare
Tra le iniziative più concrete e avanzate spicca “LunaGrid” di Astrobotic, sostenuto da un finanziamento NASA da 6,2 milioni di dollari. Il progetto prevede la costruzione di una rete energetica distribuita sulla superficie lunare basata su pannelli solari e rover autonomi in grado di fornire energia 24/7, anche durante la lunga notte lunare (che può durare fino a 14 giorni terrestri). Il sistema prevede l’uso di torri solari alte diversi metri, capaci di orientarsi verso il Sole e trasmettere l’energia alle stazioni lunari tramite laser o microonde.
Prove nello spazio e risultati promettenti
Le prestazioni delle celle in perovskite sono state testate nello spazio già nel 2022 e 2023. In una missione a bordo della ISS, le celle sono state esposte per mesi al vuoto, alle radiazioni ionizzanti e agli sbalzi termici da -150°C a +120°C. I risultati pubblicati da Advanced Energy Materials hanno dimostrato che, se adeguatamente incapsulate, le celle in perovskite non solo sopravvivono, ma mantengono un’efficienza stabile superiore al 90% rispetto alle condizioni iniziali.
Verso l’autonomia energetica lunare
Sommando le potenzialità delle celle in perovskite all’uso delle risorse lunari, il quadro che emerge è chiaro: siamo di fronte a una rivoluzione. Le future basi lunari potranno produrre energia direttamente in loco, evitando le costose spedizioni terrestri, garantendo autonomia alle missioni scientifiche, abitative e industriali.
La nuova frontiera dell’energia spaziale
L’unione tra materiali avanzati e risorse locali rappresenta una svolta storica nell’esplorazione lunare. Le celle solari in perovskite, grazie alla loro efficienza, flessibilità e adattabilità, si confermano protagoniste di un nuovo paradigma energetico spaziale. Non siamo più nel regno della fantascienza: ciò che un tempo era teoria oggi è sperimentazione concreta, supportata da università, enti spaziali e aziende private. Se la Luna sarà il prossimo avamposto dell’umanità, sarà la perovskite a illuminarne il futuro.
Articolo di : Claudia Consiglio
Fonti : CoelumAstronomia
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