Christopher Nolans Blockbuster-Thriller Oppenheimer hat das öffentliche Interesse an allem Nuklearen neu entfacht, einschließlich nuklearer thermischer Antriebe im Weltraum, einer vielversprechenden, aber noch nicht erprobten Technologie, die die Reisezeit zum Mars und zu weiter entfernten Zielen im Universum erheblich verkürzen könnte.
Die NASA erforscht seit Jahrzehnten die Machbarkeit nuklearbetriebener Raketen, darunter auch private Raumfahrtunternehmen SpaceX CEO Elon Musk scheint allgemein optimistisch in Bezug auf die Technologie zu sein. Es gibt eine Handvoll öffentlicher und kommerzieller Bemühungen zur Entwicklung nuklearer Wärmekraftmaschinen, die darauf abzielen, noch vor Ende dieses Jahrzehnts die erste nuklearbetriebene Rakete ins All zu schießen.
Was ist eine nuklearbetriebene Rakete?
Der nukleare thermische Antrieb ist eine Technologie, die die Treibstoffeffizienz chemischer Raketen verdoppeln und die Flugzeit um die Hälfte verkürzen kann. In einem nuklearen thermischen Raketentriebwerk erzeugt ein Spaltreaktor extrem hohe Temperaturen. Ein Motor überträgt dann die vom Reaktor erzeugte Wärme auf einen flüssigen Wasserstofftreibstoff, der sich durch eine Düse ausdehnt, um Schub für den Antrieb eines Raumfahrzeugs zu erzeugen.
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Schnellere Reisen im Weltraum können das Risiko und die Kosten bemannter Missionen erheblich reduzieren, und die NASA verfügt über einen nuklearen thermischen Antrieb auf seinem Radar seit mehr als 60 Jahren. Doch bestimmte Herausforderungen müssen Wissenschaftler und Ingenieure noch lösen, etwa einen Reaktor zu entwerfen, der den harten Bedingungen der Raumfahrt standhält und Astronauten vor der Strahlung schützt. Auch der Start eines schweren Kernreaktors in die Erdumlaufbahn wäre schwierig, da dafür viel Treibstoff benötigt würde.
Weltraumpioniere sind optimistisch in Bezug auf den Atomantrieb
Musk ist einer der lautstärksten Befürworter nuklearbetriebener Raketen. In einem Tweet aus dem Jahr 2019 bezeichnete er die Technologie als „eine großartige Idee“ und empfahl der NASA, sie weiterzuverfolgen. SpaceX will bis 2050 Menschen zum Mars fliegen, obwohl das Unternehmen keine bekannten Programme zur Entwicklung nuklearer Raketentriebwerke hat.
Peter Beck , Vorstandsvorsitzender von aufstrebender SpaceX-Rivale Rocket Lab Er sei auch „ein großer Fan“ der Technologie, sagte er Analysten bei einer Telefonkonferenz Anfang dieser Woche.
„Seit Anfang der 60er Jahre haben wir [beim chemischen Antrieb] nicht wirklich viel verbessert. Wir haben schon vor einiger Zeit eine Art chemisches Gleichgewicht erreicht. Es bedarf also großer Fortschritte, wenn wir wirklich Bürger des Sonnensystems sein wollen“, sagte Beck. „Ich denke, der Atomantrieb ist eines der Dinge, die das wirklich verändern können.“
Aber Raketenlabor entwickelt auch keine eigene nukleare Antriebstechnologie. „Es ist äußerst komplex. Und die größte Herausforderung besteht natürlich darin, es überhaupt in die Umlaufbahn zu bringen. „Sobald wir im Orbit sind, ist es eine wirklich großartige Technik“, sagte Beck.
Baut irgendjemand diese Technologie?
Ein weiterer Weltraum-Milliardär, Jeff Bezos, hat sich öffentlich nicht zu Atomraketen geäußert, aber seine Firma Blauer Ursprung , ist einer der wenigen, der an der Technologie arbeitet.
Im April 2021 erhielten Blue Origin und zwei weitere Unternehmen – General Atomics und Lockheed Martin – einen 18-monatigen Vertrag von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), dem Forschungs- und Entwicklungszweig des Pentagons, zur Entwicklung und zum Bau einer nuklearen thermischen Rakete Triebwerk für zukünftige bemannte NASA-Missionen im Rahmen eines Programms namens DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations).
Im Rahmen des Vertrags wird General Atomics den vorläufigen Entwurf eines thermischen Kernreaktors und das Konzept für ein Antriebssubsystem in Angriff nehmen, während Blue Origin und Lockheed Martin jeweils Konzeptentwürfe für Raumfahrzeuge entwickeln werden.
Im Januar gaben NASA und DARPA bekannt, dass sie das erste DRACO-Atomtriebwerk bereits 2027 testen wollen.
„Mit Hilfe dieser neuen Technologie könnten Astronauten schneller als je zuvor in den und aus dem Weltraum reisen – eine wichtige Möglichkeit, sich auf bemannte Missionen zum Mars vorzubereiten“, sagte NASA-Administrator Bill Nelson in einer Ankündigung.
Im Juli kündigte ein in Großbritannien ansässiges Luft- und Raumfahrtunternehmen namens Pulsar Fusion Pläne zum Bau einer atomgetriebenen Rakete an Verschmelzung , statt der Spaltung, die Geschwindigkeiten von bis zu 500.000 Meilen pro Stunde erreichen könnte.
Bei der Fusion entstehen enorme Energiemengen, die um ein Vielfaches höher sind als bei der Kernspaltung, bei der durch die Spaltung von Atomen Energie freigesetzt wird. Eine von einem Fusionstriebwerk angetriebene Rakete kann sogar noch leistungsstärker sein als eine auf Kernspaltung basierende.
„Eine Fusionsrakete könnte es uns ermöglichen, Menschen zum Mars zu schicken und sie zurückzubringen in Wochen, nicht in Monaten oder Jahren „, sagte Adam Baker, Leiter der Antriebstechnik bei Pulsar Fusion. „Es könnte uns ermöglichen, Rundreisen zu den äußeren Planeten des Sonnensystems zu unternehmen und Menschen zu schicken, um die Ringe des Saturn oder die Monde des Jupiter zu sehen.“
„Fusion bietet die 1.000-fache Leistung der herkömmlichen Ionentriebwerke, die derzeit im Orbit verwendet werden“, sagte Richard Dinan, CEO von Pulsar Fusion sagte in einer Erklärung . „Wenn Menschen es können Fusion zur Energiegewinnung erreichen , dann ist ein Fusionsantrieb im Weltraum unvermeidlich.“
Pulsar Fusion will bis Ende dieses Jahrzehnts seine erste Fusionsrakete testen.
