Forschung 06.01.2023, 09:24 Uhr

NASA und Rolls-Royce: Mit Atomkraft zum Mars?

Bis jetzt benötigten die Raketen etwa sieben Monate, um den Mars zu erreichen. Mit einer neuartigen NASA-Rakete, die gerade entwickelt wird, könnte diese Zeit deutlich reduziert werden. Rolls-Royce Holdings investiert in die Entwicklung von Nuklear-Reaktoren.

NASA-Rakete

Mit Atomkraft zum Mars? NASA arbeitet daran.

Foto: DARPA / NASA

Die NASA will in Kooperation mit DARPA, der Forschungsabteilung des US-Verteidigungsministeriums, eine Rakete mit einem thermischen Nuklear-Antrieb entwickeln. Wenn die Technologie funktioniert, könnte sie ganz andere Perspektiven für die Raumfahrt eröffnen.
Bis etwa 2027 soll eine solche Rakete konzipiert und getestet werden, teilte die NASA in einer Pressemitteilung mit. Die nuklear-thermische Antriebstechnologie könnte für zukünftige bemannte Marsmissionen eingesetzt werden und sie überhaupt erst ermöglichen.

Rolls-Royce Holdings investiert in die Entwicklung von Nuklear-Reaktoren und entwirft ein Kernspaltungssystem für die britische Weltraumbehörde. Solche Reaktoren sollen demnächst Raumstationen auf dem Mond oder dem Mars mit Energie versorgen. Im Twitter das Unternehmen ein Bild veröffentlicht, auf dem man sehen kann, wie der zukünftige Mikro-Reaktor Weltraumantrieb aussehen könnte.

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Zum Mars in 45 Tagen?

Es ist zwar noch nicht klar, wie lange ein Flug von der Erde zum Mars mit einem Nuklear-Antrieb dauern würde, aber einige Medien haben bereits eine voraussichtliche Flugdauer genannt: 45 Tage. Das soll das Ergebnis einiger Berechnungen sein. Es wäre ein deutlicher Unterschied zu den sieben Monaten, von denen man bisher ausging, um den Mars zu erreichen. Und das heißt: völlig andere Perspektiven für die Raumfahrt.
„Mit Hilfe dieser neuen Technologie könnten Astronauten schneller als je zuvor ins All und wieder zurück reisen – eine wichtige Fähigkeit zur Vorbereitung von bemannten Missionen zum Mars“, kommentierte NASA-Chef Bill Nelson in der entsprechenden Pressemitteilung. Mit anderen Worten: Wenn Menschen künftig zum roten Planeten fliegen, würden ihre Raumschiffe einen kleinen Atomreaktor an Bord haben.

Menschen zum Mars schicken?

„Die Ausweitung unserer Partnerschaft auf den Nuklearantrieb wird dazu beitragen, das Ziel der NASA, Menschen zum Mars zu schicken, voranzutreiben,“ kommentierte die stellvertretende NASA-Chefin Pam Melroy in der NASA-Pressemitteilung.
Die kürzere Flugzeit durch den Einsatz einer nuklearen thermischen Rakete könnte auch die Risiken für die Astronauten verringern. Damit ist diese Zeitverkürzung eine Schlüsselkomponente für bemannte Missionen zum Mars. Schließlich erfordern längere Reisen mehr Vorräte und robustere Systeme.

Aber nicht nur das: Auch das Risiko der Strahlenbelastung der Astronautinnen und Astronauten wird durch die deutliche kürzere Flugzeit sinken. Es geht dabei um die erhöhte Strahlendosis der solaren und galaktischen Komponenten der Weltraumstrahlung (Elektronen, Protonen und hochenergetische schwere Teilchen). „Abschätzungen zeigen, dass Astronauten während einer Marsreise mit einer Strahlenbelastung zu rechnen haben, die weit über dem amtlichen Grenzwert von jährlich 20 mSv für beruflich strahlenexponierte Personen in Europa liegt“, das hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) berechnet.

Wie soll eine Rakete mit einem Nuklear-Antrieb funktionieren?

Ein spezieller Atomreaktor erzeugt mit einem thermischen Nuklear-Antrieb extrem hohe Temperaturen, was die Umwandlung des flüssigen Wasserstoffes in ionisierten Wasserstoff ermöglicht. Das Gas steht unter enorm hohem Druck. Wenn es durch eine Düse austritt, treibt es die Rakete an. Mit anderen Worten: Das Triebwerk überträgt die vom Reaktor erzeugte Wärme auf einen Flüssigtreibstoff, der expandiert und durch eine Düse ausgestoßen wird, um das Raumfahrzeug anzutreiben. Damit sind thermische Nuklearraketen viel effizienter als herkömmliche Antriebe.
Allerdings geht es dabei bisher nur um ein Konzept, also Theorie. Die Methode muss noch in der Praxis erprobt werden. Wie Heise in Bezug auf Spacenews berichtet, soll der Test in mindestens 700 km Höhe stattfinden. So kann es sichergestellt werden, dass dadurch kein radioaktives Material die Erde erreicht. Die enormen Risiken für die Umwelt im Falle einer Panne, waren früher der Hauptgrund dafür, dass die Entwicklung dieser Technologie aufgegeben wurde.

Ein nuklearer Antrieb für Raumschiffe – keine neue Idee

Eigentlich hatte man schon früher die Idee, nukleare Antriebe in der Raumfahrt zu verwenden. So hat 1965 die U.S. Air Force einen Satelliten ins Weltall gestartet, der einen kleinen Atomreaktor an Bord trug. Allerdings war er nach eineinhalb Monaten unbrauchbar und treibt heute als Weltraumschrott um die Erde.

 

Ein Beitrag von:

  • Alexandra Ilina

    Redakteurin beim VDI-Verlag. Nach einem Journalistik-Studium an der TU-Dortmund und Volontariat ist sie seit mehreren Jahren als Social Media Managerin, Redakteurin und Buchautorin unterwegs.  Sie schreibt über Karriere und Technik.

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