Die Darstellung eines fiktiven Raumschiffs mit nuklearem Wärmeantrieb (Bildnachweis: General Atomics)
Die ersten Menschen auf dem Mars könnten eines Tages mit einer Rakete, die von einem Kernreaktor angetrieben wird, zu ihrem Ziel fliegen. Doch bis es soweit ist, müssen die Technologien für den thermischen Nuklearantrieb (NTP) noch einen weiten Weg zurücklegen, bevor wir Astronauten mit einer Atomrakete durch den Weltraum schießen können.
Anfang dieses Monats jedoch erreichte General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) in Zusammenarbeit mit der NASA einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zur Nutzung von NTP-Raketen. Im Marshall Space Flight Center der NASA in Alabama testete General Atomics einen neuen NTP-Reaktortreibstoff, um herauszufinden, ob der Treibstoff unter den extremen Bedingungen des Weltraums funktionieren kann.
Nach Angaben der Unternehmensleitung haben die Tests gezeigt, dass der Treibstoff den rauen Bedingungen der Raumfahrt standhalten kann. „Wir sind sehr ermutigt durch die positiven Testergebnisse, die beweisen, dass der Brennstoff diese Betriebsbedingungen überstehen kann, was uns der Verwirklichung des Potenzials eines sicheren, zuverlässigen thermischen Nuklearantriebs für zislunare und tiefe Weltraummissionen näher bringt“, sagte General Atomics Präsident Scott Forney in einer Erklärung.
Um den Treibstoff zu testen, nahm General Atomics die Proben und unterzog sie sechs thermischen Zyklen, in denen heißer Wasserstoff die Temperatur schnell auf 2600 Grad Kelvin oder 4.220 Grad Fahrenheit erhöhte. Jeder nukleare thermische Treibstoff an Bord eines Raumfahrzeugs muss in der Lage sein, extreme Temperaturen und die Einwirkung von heißem Wasserstoffgas zu überstehen.
Um zu testen, wie der Treibstoff diesen Bedingungen standhält, führte General Atomics zusätzliche Tests mit unterschiedlichen Schutzvorrichtungen durch, um weitere Daten darüber zu erhalten, wie verschiedene Materialverbesserungen die Leistung des Treibstoffs unter ähnlichen Bedingungen wie in einem Kernreaktor verbessern. Nach Angaben des Unternehmens waren diese Art von Tests eine Premiere.
„Soweit wir wissen, sind wir das erste Unternehmen, das die Anlage für kompakte Brennelement-Umwelttests (CFEET) am MSFC der NASA nutzt, um die Überlebensfähigkeit von Brennstoffen nach thermischen Zyklen bei für Wasserstoff repräsentativen Temperaturen und Rampenraten erfolgreich zu testen und zu demonstrieren“, so Christina Back, Vizepräsidentin von General Atomics Nuclear Technologies and Materials, in derselben Erklärung.
Die NASA und General Atomics testeten den Brennstoff bei Temperaturen von bis zu 3.000 Kelvin (4.940 Fahrenheit oder 2.727 Celsius) und stellten fest, dass er selbst bei so hohen Temperaturen gut funktioniert. Laut Back bedeutet dies, dass ein NTP-System, das den Treibstoff verwendet, zwei- bis dreimal effizienter arbeiten könnte als aktuelle Raketentriebwerke.
Einer der Hauptgründe, warum die NASA NTP-Raketen bauen will, ist, dass sie viel schneller sein könnten als die Raketen, die wir heute benutzen und die mit herkömmlichem chemischen Treibstoff angetrieben werden.
Eine schnellere Transitzeit könnte die Risiken für die Astronauten verringern, da längere Reisen mehr Vorräte und robustere Systeme zur Unterstützung der Astronauten auf dem Weg zum Zielort erfordern. Ein weiteres Problem ist die Strahlung: Je länger die Astronauten im Weltraum sind, desto stärker ist die kosmische Strahlung, der sie ausgesetzt sind. Kürzere Flugzeiten könnten diese Risiken verringern und die Möglichkeit der bemannten Raumfahrt in der Tiefe des Weltraums in greifbare Nähe rücken lassen.
Im Jahr 2023 kündigten die NASA und die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) an, dass sie an einem nuklearen thermischen Raketentriebwerk arbeiten, mit dem die NASA ein Raumschiff mit Besatzung zum Mars schicken kann. Die Behörde hofft, bereits 2027 eine Demonstration starten zu können.
