Die Weltraumorganisation NASA hat das Projekt Kilopower gestartet, um die Stromfrage für künftige Marsmissionen zu klären. Die Energie, so der Plan, soll dort aus kleinen Atomreaktoren gewonnen werden. Im Oktober will die NASA ihre Technologie erstmals in Nevada testen.
Warum interessiert sich die NASA für Kernenergie?
Atomkraft ist im All nichts Neues. Der Marsrover Curiosity erhält seine Energie von sogenannten Radionuklidbatterien (RTG), die Plutonium nutzen. Lee Mason, der die Entwicklung von Energiesystemen der NASA in Cleveland leitet, glaubt: RTGs seien auch weiterhin eine Option für Missionen, die bis zu einem Kilowatt Strom brauchen. „Zum Beispiel wird der Mars 2020 Rover eine 110-Watt-RTG nutzen, ganz ähnlich wie der Curiosity Rover“, sagt Mason gegenüber WIRED. Für Missionen, die mehr Energie benötigen, reiche das allerdings nicht aus. „Menschliche Marsmissionen werden voraussichtlich 40 Kilowatt oder mehr brauchen“, so Mason. Die 1,5 Tonnen wiegenden kleinen Kernreaktoren, die die NASA jetzt plant, könnten die Lösung sein.
Warum plant die NASA nicht mit Solarenergie?
Die Europäische Raumfahrtbehörde ESA hat bisher vor allem auf Solarenergie gesetzt, aber das kann Probleme bereiten: Als die Kometensonde Philae 2014 unglücklicherweise im Schatten einer aufragenden Marswand landete, ging ihr schnell die Energie aus. „Solarenergie wird für Marsmissionen auch in Betracht gezogen“, sagt Mason. Doch das Sonnenlicht auf dem Mars ist wegen der größeren Entfernung zur Sonne schwächer. Dazu kommen lange Nächte – die Batterien nötig machen – und Staubstürme, die den Output von Solarenergie über Wochen oder Monate deutlich verringern könnten.
„Im Gegensatz dazu können Kernspaltungssysteme durchgängig Tag und Nacht Energie liefern und sind von Staubstürmen größtenteils nicht betroffen“, sagt Mason. Auf dem Mars könnten sie Wohnräume, Labore oder auch die Kraftwerke, die Treibstoff und Sauerstoff produzieren, mit Energie versorgen. Und obwohl beim Projekt Kilopower derzeit der Mars im Vordergrund steht – auch auf dem Mond oder bei der Erforschung des Weltraums könnten die kleinen Kernreaktoren zum Einsatz kommen.
Wie würden die kleinen Kernreaktoren der NASA arbeiten?
Die Reaktoren spalten Uran, um Wärme zu erzeugen. Stirlingmotoren wandeln die Wärme dann in Strom um. Es entsteht aber auch Strahlung: „Während des Betriebs erzeugt der Reaktor Gamma- und Neutronenstrahlung“, sagt Mason. Um Menschen und Ausrüstung zu schützen, muss der Reaktor deshalb abgeschirmt werden – „ähnlich wie Kernreaktoren auf Marine-U-Booten“. Dazu könne man Materialien vom Mars nutzen, sagt Mason.
Ist Atommüll auf dem Mars nicht ebenso problematisch wie auf der Erde?
Die Kilopower-Reaktoren würden nur eine kleine Menge angereichertes Uran verwenden – nicht mehr als 50 Kilogramm, sagt Mason. Und dieses Uran würde während der ganzen Zeit im System bleiben. „Es gibt keinen Grund, den Kernbrennstoff zu entfernen oder zu ersetzen, da nur ein kleiner Teil (weniger als ein Prozent) während seiner Lebenszeit verwendet wird.“ Das System soll auch ohne Wartungen auskommen. Am Ende seines Einsatzes fährt es dann herunter. „Die Strahlung würde dann auf ein Niveau abnehmen, das den Besatzungsmitgliedern Zugriff erlauben würde, wenn das gewünscht ist.“
Und was passiert, wenn beim Launch etwas schief geht?
Die NASA hat schon früher mit Kernreaktoren experimentiert. Snap-10A war 1965 der erste Kernreaktor im Weltall – nach 43 Tagen hörte er auf zu arbeiten. Die russische Weltraumbehörde hat noch weiter mit Kernenergie experimentiert, dabei kam es auch zu Zwischenfällen. Wann immer es um Kernenergie im All geht, sorgen sich ihre Gegner unter anderem um den Start. Was, wenn beispielsweise die Rakete explodiert oder sonst etwas schief geht – verbreitet sich dann nicht radioaktives Material in der Atmosphäre? Die kleinen Reaktoren seien beim Start nicht aktiv, sagt Mason. Erst auf dem Mars sollen sie in Betrieb genommen werden. „Wenn das Launch-Vehikel einen Unfall hat, würde der nicht-radioaktive Reaktorkern intakt zur Erde zurückkehren und man könnte ihn bergen“, sagt Mason.
