USA entwickeln atomare Antriebstechnologie für Mars-Mission bis 2028.

Die Vereinigten Staaten intensivieren ihre Pläne zur Nutzung von Atomkraft im Weltraum. Bis zum Jahr 2028 soll das Raumschiff „Space Reactor-1 Freedom“ in Richtung Mars starten, um neue Technologien zu erproben. Experten äußern jedoch Bedenken hinsichtlich der damit verbundenen Risiken und verweisen auf einen Vorfall mit einem sowjetischen Satelliten.

Unter der Präsidentschaft von Donald Trump haben die USA ihre Ambitionen im Bereich der Raumfahrt mit Hilfe von Atomenergie vorangetrieben. Vor wenigen Tagen gab die NASA den Bau des weltweit ersten kernkraftgetriebenen Raumschiffs bekannt. Das Konzept trägt den Namen „Space Reactor-1 Freedom“ und soll im Rahmen der Mission „Skyfall“ noch vor Ende 2028 zum Mars aufbrechen. Diese Initiative ist Teil umfassenderer Pläne der USA zur Nutzung von Atomkraft im Weltraum.

Nuklearer Antrieb für Raumfahrzeuge

Die Idee, Kernenergie als Antrieb für Raumschiffe zu verwenden, fasziniert Ingenieure bereits seit den 1950er Jahren. Der Grund dafür ist die hohe Energiedichte von Kernbrennstoffen, die deutlich über der von chemischen Antrieben liegt. Nukleare Antriebe könnten theoretisch eine höhere Nutzlast, schnellere Flugzeiten und eine verbesserte Leistungsfähigkeit von Sensoren und Kommunikationssystemen ermöglichen.

Es gibt bereits verschiedene, teils ungewöhnliche Konzepte für atomare Antriebe. Das in den 1950er Jahren entwickelte Orion-Projekt der USA wollte Raumschiffe durch nukleare Explosionen beschleunigen. Ein anderer Ansatz sieht kleine Kernreaktoren vor, die Wasserstoff erhitzen und mit hoher Geschwindigkeit aus einer Düse ausstoßen. In den 1960er Jahren wurde in den USA ein experimentelles Triebwerk entwickelt und getestet, das jedoch nie zum Einsatz kam.

Funktionsweise des Raumschiffs

Das geplante Raumschiff „Space Reactor-1 Freedom“ („SR-1“) basiert auf einem nuklear-elektrischen Antrieb. Dieses Prinzip ähnelt dem eines Kernkraftwerks auf der Erde: In einem kompakten Reaktor wird durch Kernenergie ein spezielles Gas erhitzt, das eine Turbine und einen Generator antreibt. Der erzeugte Strom versorgt ein elektrisches Triebwerk, beispielsweise ein Ionentriebwerk, das mittlerweile bei Sonden und Satelliten weit verbreitet ist.

Das Raumschiff „SR-1“ soll mit einer herkömmlichen Rakete ins All befördert werden, wo der Reaktor dann aktiviert wird. Nach der Ankunft auf dem Mars wird die Sonde drei kleine Helikopter absetzen, die dem bereits erfolgreich getesteten Mars-Helikopter „Ingenuity“ ähneln. Diese Fluggeräte sollen auf dem Mars nach Wasser und potenziellen Landeplätzen für bemannte Missionen suchen.

Technische Details und zukünftige Pläne

Der Kernreaktor des geplanten Mars-Raumschiffs soll eine Leistung von 20 Kilowatt haben, was gerade ausreicht, um einige Dutzend Vier-Personen-Haushalte zu versorgen. Mit dem Atom-Raumschiff „SR-1“ beabsichtigt die NASA, Technologien zu entwickeln, die für die Energieversorgung zur Erforschung des Mondes, des Mars und des äußeren Sonnensystems erforderlich sind.

Die Pläne der NASA gehen jedoch über den Mars hinaus. Ab 2030 soll auch Kernenergie auf dem Mond eingesetzt werden. Der „Lunar Reactor-1“ („LR-1“) soll einer bemannten Mondbasis auch während der dunklen Phasen Strom liefern, da eine Mondnacht etwa zwei Wochen dauert und Solarenergie in dieser Zeit nicht verfügbar ist. Mit der Sonde „SR-1“ soll die Sicherheit eines Weltraum-Kernreaktors getestet werden, bevor „LR-1“ auf dem Mond landet.

Risiken und Bedenken

Experten sind der Meinung, dass der Betrieb eines Kernreaktors auf dem Mond im Vergleich zur Erde weniger Risiken birgt. Der Mond hat keine Atmosphäre, was bedeutet, dass Wind und Regen, die im Falle eines Unfalls radioaktives Material verbreiten könnten, nicht vorhanden sind. Das Hauptproblem sei jedoch der Transport des Reaktors zum Mond, erklärte die Nuklearexpertin Kathryn Huff. Sie wies darauf hin, dass niemand eine Wiederholung des Vorfalls mit dem sowjetischen Satelliten „Kosmos 954“ erleben möchte.

Der Satellit „Kosmos 954“ war 1977 gestartet worden und wurde von einem mit Uran betriebenen Kernreaktor mit Energie versorgt. Aufgrund einer Fehlfunktion stürzte der Satellit 1978 ab, wobei hochradioaktive Trümmer über dem Norden Kanadas verstreut wurden.

Es ist erwähnenswert, dass Atomenergie bereits seit langem in kleinerem Maßstab in Raumfahrzeugen zur Stromversorgung eingesetzt wird. Die Voyager-Sonden und die Mars-Roboter Curiosity nutzen Radioisotopengeneratoren, die Plutonium enthalten. Dieses zerfällt radioaktiv und erzeugt dabei Wärme, die in Halbleiterelementen Spannung erzeugt. Diese Atom-Batterien können über Jahrzehnte zuverlässig Strom liefern, jedoch nur mit einer Leistung von wenigen Hundert Watt.