Ingenjörer steg ner i bunkrar för att testa rymdbatterier för förstörelse - genom överhettning, överladdning, kortslutningar och till och med genom att skjuta dem med kulor. Den treåriga testkampanjen hjälper till att bedöma risken för att övergivna satelliter exploderar i omloppsbana på grund av katastrofala batterireaktioner.

Extremt "missbruk" -testning av den nuvarande generationen litiumjonbatterier för rymden ägde rum i testbunkrarna i Frankrikes Alternativa Energier och Atomenergikommission (CEA).

Målet var att utveckla riktlinjer för att säkerställa att batterier ombord på satelliter förblir säkert inaktiva efter slutet av ett rymduppdrag, hjälper till att undvika att satellit går sönder, en viktig källa till rymdskräp.

"Av mer än 250 kända satellitexplosioner som har ägt rum i omloppsbana, cirka 10 har berott på batterier, "förklarar ESA:s kraftsystemingenjör François Bausier, övervakar projektet.

"Alla batteriexplosioner tidigare var från äldre teknik som inte längre används för nya ESA -uppdrag.

"Nuvarande litiumjonbatterier för rymden har aldrig observerats bryta under flygning, men de kan mycket väl explodera om de är termiska, el- eller mekaniskt missbruk. Därför har vi utsatt dem för extremt hårda förhållanden för att simulera vad batterierna kan stöta på när ett rymduppdrag avslutas och en satellit lämnas i omloppsbana. "

Det sker som en del av ESA:s initiativ Clean Space, testet kom från ett större fokus på att göra satelliter säkra när deras uppdrag slutar genom att stänga av dem helt.

Mer än 200 missbrukstester genomfördes på olika typer av battericeller och moduler - vilket innebär att flera celler är sammankopplade. Dessa celler var antingen helt nya eller hade utsatts för simulerad rymdstrålning och laddades och urladdades många gånger för att åldras.

Testerna inkluderade fokus på hur interna skyddssystem fungerar i cellerna själva under extrema förhållanden, t.ex. interna kretsbrytare eller ventilationsmekanismer vid övertryck.

Metoder för förstörelse inkluderade externa och interna kortslutningar, fel som kan uppstå på grund av isoleringsproblem, strukturella fel eller tillverkningsfel; andra tester inkluderade överladdning som leder till överhettning och även direkta överhettningstester.

"Överladdnings" -tester utfördes också för att undersöka om en sådan urladdningsmetod faktiskt kan användas för att säkert "passivera" batterierna vid livets slut.

Batteriets höga temperaturer - som de som kan uppstå när en drivande satellit svinner i orbital solljus - kan utlösa mycket snabba reaktioner, ibland för snabbt för att skyddssystem ska komma igång.

"En annan missbruksmetod var att simulera en strejk av en mikrometeoroid eller föremål av rymdskräp, "tillägger Francois." Orbitalhastigheterna kan överstiga 20 km/s; vi kunde inte nå den här hastigheten på marken så bestämde oss för att använda en större kula istället - 8 mm istället för 0,8 mm. Med denna konfiguration uppnåddes samma totala energi. "

De flesta testerna ägde rum i en inert atmosfär, saknar syre, för att matcha den orbitala miljön. Men denna syrebrist betyder inte nödvändigtvis att reaktionerna är så mycket mindre våldsamma, eftersom cellerna själva innehåller både bränsle och oxidationsmedel för förbränning.

De resulterande satellitpassiveringsrekommendationerna inkluderar att batterier ska laddas ur så mycket som möjligt i slutet av sitt uppdrag, och kopplas helt från solcellerna för att undvika ytterligare laddning eller överladdning. Dessutom bör batterierna förvaras inom säkra temperaturer. Dessa rekommendationer bör helst övervägas tidigt i uppdragsdesignfasen.

ESA -batterispecialisten Maria Nestoridi stödde detta projekt. "Det är viktigt att förstå att rekommendationerna från denna aktivitet är baserade på tester som utförts på nuvarande rymdkvalificerade litiumjonceller. Trösklar för nya cellkonstruktioner måste naturligtvis definieras i framtiden av respektive batteritillverkare."

Passivation är en viktig fråga för alla satelliter, men i synnerhet för personer i mycket trafikerad lågjordbana under 2000 km höjd, där internationella bestämmelser kräver deorbitering efter mission inom 25 år, och för att dessa satelliter ska förbli säkert inaktiva under tiden.