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<\/p>\nGM entwickelt f\u00fcr den Nasa-Mondrover Pegasus eine Batterie, die Temperaturen von -173 bis +120 \u00b0C \u00fcberstehen soll. Was dahintersteckt.<\/p>\n
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Der Mondrover Pegasus soll Astronauten k\u00fcnftig \u00fcber die Oberfl\u00e4che des Mondes transportieren. Das von Lunar Outpost und General Motors entwickelte Fahrzeug muss dabei extreme Temperaturen, Strahlung und Mondstaub bew\u00e4ltigen. <\/p>\n
Foto: GM Defense<\/p>\n
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Wenn die Temperaturen im Winter unter den Gefrierpunkt fallen, verlieren viele Elektroautos sp\u00fcrbar an Reichweite. F\u00fcr Batterieentwickler ist das seit Jahren eine der gr\u00f6\u00dften Herausforderungen. Doch w\u00e4hrend die Automobilindustrie auf der Erde \u00fcber einige Minusgrade diskutiert, arbeitet General Motors derzeit an einem Akku, der Bedingungen \u00fcberstehen soll, die selbst arktische Winter harmlos erscheinen lassen.<\/p>\n
Gemeinsam mit dem Raumfahrtunternehmen Lunar Outpost entwickelt der US-Konzern die Batterietechnik f\u00fcr den Mondrover Pegasus. Das Fahrzeug soll k\u00fcnftig Astronauten im Rahmen der Artemis-Missionen \u00fcber die Mondoberfl\u00e4che transportieren. Sein Einsatzgebiet liegt am S\u00fcdpol des Mondes \u2013 einer Region, die als einer der extremsten Orte im Sonnensystem gilt.<\/p>\n
Dort k\u00f6nnen die Temperaturen in dauerhaft verschatteten Kratern auf etwa minus 173 Grad Celsius sinken. In sonnenbeschienenen Bereichen steigen sie dagegen auf \u00fcber 120 Grad Celsius. Hinzu kommen Vakuum, kosmische Strahlung und scharfkantiger Mondstaub. F\u00fcr die Batterie bedeutet das einen H\u00e4rtetest, wie ihn bislang kaum ein Energiespeicher bestehen musste.<\/p>\n
General Motors kehrt nach mehr als 50 Jahren auf den Mond zur\u00fcck<\/p>\n
F\u00fcr General Motors ist das Projekt mehr als ein prestigetr\u00e4chtiger Raumfahrtauftrag. Es kn\u00fcpft direkt an ein erfolgreiches Kapitel der eigenen Unternehmensgeschichte an.<\/p>\n
Bereits 1971 entwickelte GM gemeinsam mit Boeing das Lunar Roving Vehicle f\u00fcr die Apollo-Missionen. Die elektrisch angetriebenen Fahrzeuge kamen bei Apollo 15, 16 und 17 zum Einsatz und erm\u00f6glichten den Astronauten erstmals gr\u00f6\u00dfere Erkundungstouren auf dem Trabanten.<\/p>\n
Die Technik war damals jedoch stark eingeschr\u00e4nkt: Die Rover nutzten nicht wiederaufladbare Silber-Zink-Batterien und waren lediglich f\u00fcr wenige Eins\u00e4tze ausgelegt. Insgesamt legten die Fahrzeuge w\u00e4hrend aller Apollo-Missionen nur rund 90 Kilometer zur\u00fcck.<\/p>\n
Pegasus verfolgt eine v\u00f6llig andere Philosophie. Der Rover soll \u00fcber mehrere Artemis-Missionen hinweg eingesetzt werden und eine Gesamtfahrleistung von bis zu 30.000 Kilometern erreichen. Das entspricht ungef\u00e4hr der zweieinhalbfachen Strecke von Flensburg nach Garmisch-Partenkirchen \u2013 allerdings unter Bedingungen, die jede W\u00fcstenpiste auf der Erde in den Schatten stellen.<\/p>\n
Warum die Nasa ausgerechnet den S\u00fcdpol ansteuert<\/p>\n
Die extremen Anforderungen an das Fahrzeug haben vor allem mit der Geologie des geplanten Einsatzgebietes zu tun. Der S\u00fcdpol des Mondes gilt als Schl\u00fcsselregion f\u00fcr die zuk\u00fcnftige bemannte Raumfahrt. In den tiefen Kratern vermuten Forscher gro\u00dfe Mengen Wassereis. Dieses Eis k\u00f6nnte eines Tages zu Trinkwasser, Sauerstoff oder sogar Raketentreibstoff verarbeitet werden.<\/p>\n
Gleichzeitig entstehen genau dort die gr\u00f6\u00dften technischen Herausforderungen: Viele Krater liegen dauerhaft im Schatten; Sonnenlicht erreicht ihre B\u00f6den seit Milliarden Jahren nicht mehr. Entsprechend niedrig sind die Temperaturen. Nur wenige Kilometer entfernt befinden sich wiederum Bergk\u00e4mme, die nahezu permanent von der Sonne beschienen werden. Ein Fahrzeug, das sich durch diese Topografie bewegt, muss mit extremen Temperaturst\u00fcrzen und -spr\u00fcngen zurechtkommen. F\u00fcr die Batterie bedeutet das: maximale thermische Stabilit\u00e4t.<\/p>\n
Batterietechnologie: NCMA-Zellen statt Wunderakku<\/p>\n
Wer bei einem Mondrover an eine v\u00f6llig neue, exotische Batterietechnologie denkt, liegt \u00fcberraschenderweise daneben. Nach bisher vorliegenden Informationen setzt General Motors auf eine gezielte Weiterentwicklung seiner vorhandenen Lithium-Ionen-Technologie. Zum Einsatz kommen sogenannte NCMA-Zellen (Nickel, Cobalt, Mangan, Aluminium).<\/p>\n
Diese Batterien bieten bereits in heutigen Serienfahrzeugen eine hohe Energiedichte und eine lange Lebensdauer. Die eigentliche Ingenieursleistung besteht deshalb weniger in der reinen Zellchemie als vielmehr im robusten Gesamtsystem. Die Entwickler m\u00fcssen daf\u00fcr sorgen, dass die Batterie unter Umweltbedingungen funktioniert, f\u00fcr die Lithium-Ionen-Zellen urspr\u00fcnglich nie konzipiert wurden.<\/p>\n
Thermomanagement: Wenn K\u00e4lte den Innenwiderstand hochtreibt<\/p>\n
Schon bei irdischen Temperaturen um den Gefrierpunkt verlangsamen sich die elektrochemischen Prozesse innerhalb einer Batterie. Der Innenwiderstand steigt, der Stromfluss stockt und die Leistungsf\u00e4higkeit sinkt rapide.<\/p>\n
Auf dem Mond versch\u00e4rft sich dieses physikalische Problem dramatisch. In den dauerhaft verschatteten Regionen des S\u00fcdpols herrschen Temperaturen von bis zu minus 173 Grad Celsius. Ohne Schutzma\u00dfnahmen w\u00fcrden die Batteriezellen innerhalb k\u00fcrzester Zeit komplett ausk\u00fchlen und irreparablen Schaden nehmen.<\/p>\n
Deshalb entwickelt GM hochentwickelte Heiz- und Isolationssysteme. Sie halten die Batterien stets in einem optimalen Temperaturfenster. Gleichzeitig muss dieses Thermomanagement im Umkehrschluss verhindern, dass die Zellen in den stark sonnenbeschienenen Gebieten \u00fcberhitzen.<\/p>\n
F\u00fcr Elektroautos auf der Erde sind genau diese Erkenntnisse hochgradig relevant. Optimierte Temperaturregelungen k\u00f6nnen k\u00fcnftig dazu beitragen, Reichweitenverluste im Winter sp\u00fcrbar zu reduzieren und die Performance beim Schnellladen bei niedrigen Temperaturen zu stabilisieren.<\/p>\n
Schutz vor kosmischer Strahlung und Elektronikausf\u00e4llen<\/p>\n
W\u00e4hrend auf der Erde die Atmosph\u00e4re und das Magnetfeld einen Gro\u00dfteil der hochenergetischen Strahlung abschirmen, fehlt dieser Schutzschirm auf dem Mond v\u00f6llig. Sonnenst\u00fcrme und kosmische Teilchen treffen ungehindert auf das Fahrzeug und seine Komponenten.<\/p>\n
Davon betroffen sind keineswegs nur Sensoren und Bordcomputer. Auch die Batteriemanagementsysteme (BMS), die Leistungselektronik und die elektrischen Verbindungen m\u00fcssen gegen diese Strahlung geh\u00e4rtet werden. F\u00fcr die Entwickler bedeutet das extrem hohe Anforderungen an die Abschirmung und die Materialauswahl, um die Redundanz und Ausfallsicherheit \u00fcber Jahre zu garantieren.<\/p>\n
Regolith: Der scharfkantige Mondstaub als mechanisches Risiko<\/p>\n
Eine weitere Herausforderung ist deutlich unscheinbarer, im konstruktiven Alltag jedoch hochgef\u00e4hrlich: Der Mond ist von einer Schicht aus feinstem Staub bedeckt, dem sogenannten Regolith. Anders als irdischer Sand ist dieser Staub nicht durch Wind oder Wasser abgeschliffen worden. Die Partikel besitzen messerscharfe Kanten und wirken wie mikroskopisch kleine Glassplitter.<\/p>\n
Bereits die Apollo-Astronauten berichteten von massiven Problemen: Der Staub haftete elektrostatisch an den Raumanz\u00fcgen, zerst\u00f6rte Dichtungen und drang in bewegliche Bauteile ein.<\/p>\n
Moderne Mondfahrzeuge m\u00fcssen mechanisch vollkommen abgekapselt sein. Der Regolith darf weder Steckverbindungen verschmutzen noch bewegliche Komponenten verschlei\u00dfen oder die K\u00fchlsysteme blockieren. F\u00fcr die Konstrukteure z\u00e4hlt der Staub zu den gr\u00f6\u00dften Risiken f\u00fcr die Langzeitstabilit\u00e4t.<\/p>\n
Technologietransfer: Was davon in k\u00fcnftigen Serienfahrzeugen landet<\/p>\n
F\u00fcr General Motors fungiert das Pegasus-Projekt als technologisches Reallabor unter Extrembedingungen. Viele Innovationen, die f\u00fcr den Einsatz im Weltraum optimiert werden, d\u00fcrften mittelfristig in die Serienfertigung von Stra\u00dfenfahrzeugen einflie\u00dfen. Dazu geh\u00f6ren insbesondere:<\/p>\n
Leistungsf\u00e4higere Heiz- und K\u00fchlsysteme: Effizientere Thermomanagement-Systeme f\u00fcr eine stabile Performance in jeder Klimazone.
\nFortschrittliche Isolationskonzepte: Innovative Materialien, die Batterien ohne hohen Energieaufwand warm oder k\u00fchl halten.
\nRobuste Batteriemanagementsysteme: Software und Sensorik, die extremen \u00e4u\u00dferen St\u00f6reinfl\u00fcssen standhalten.
\nPr\u00e4zise Zustands\u00fcberwachung (Cell Monitoring): Algorithmen, die den Alterungsprozess und den Zustand einzelner Zellen noch genauer analysieren.<\/p>\n
Besonders spannend ist hierbei der Faktor Nachhaltigkeit und Lebensdauer: Wenn ein Batteriesystem so konstruiert werden kann, dass es Jahre auf dem Mond \u00fcbersteht, liefert das wertvolle Erkenntnisse f\u00fcr die Entwicklung extrem langlebiger und wartungsarmer Fahrzeugakkus auf der Erde.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"GM entwickelt f\u00fcr den Nasa-Mondrover Pegasus eine Batterie, die Temperaturen von -173 bis +120 \u00b0C \u00fcberstehen soll. Was…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":215058,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[16],"tags":[46,42,61374,21238,7818,44,97,96,101,98,100,99],"class_list":["post-215057","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-wissenschaft-technik","tag-at","tag-austria","tag-batterietechnik","tag-e-mobility","tag-nasa","tag-oesterreich","tag-science","tag-science-technology","tag-technik","tag-technology","tag-wissenschaft","tag-wissenschaft-technik"],"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@at\/116744859470557501","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/215057","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=215057"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/215057\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/media\/215058"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=215057"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=215057"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/at\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=215057"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}