Raumfahrt: Die NASA will mit einer atomgetriebenen Rakete zum Mars

Bei der NASA hat man nach mehr als 50 Jahren die Idee von atomgetriebenen Raumschiffen wieder ausgegraben. In derartigen Raketen wird der Treibstoff durch Atomreaktoren erhitzt und verdampft. Eine erste Testrakete mit einem derartigen nuklearen Antrieb soll bereits 2027 im Orbit getestet werden. Nuklearthermische Raketenantriebe arbeiten effizienter als chemische, weshalb sie die Flugzeit für bemannte Missionen zum Mond und Mars verringern können.

Mit Atomkraft durchs All

Die Idee für atomgetriebene Antriebe entstammt aus der Zeit von Robert Oppenheimer und dem Manhattan Project. Bereits 1945 gab es Pläne, die Kernspaltung zum Antrieb von Flugkörpern zu nutzen. Die NASA forschte ab 1959 an atomgetriebenen Raketen für die zivile Raumfahrt.

Kern des Antriebskonzept ist ein kleiner Atomreaktor, der auf mehr als 2.600 Grad aufheizt. Die Hitze lässt den flüssigen Raketentreibstoff explosiv verdampfen, was Schub erzeugt. Erste derartige Reaktoren wurden 1959 und 1960 auf dem Atomtestgelände in Nevada getestet. Es gab 1969 auch ein erstes experimentelles Raketentriebwerk. Nachdem die NASA im Rahmen des Apollo-Programms erfolgreich auf dem Mond gelandet war, wurde das Projekt 1973 allerdings aus Geldmangel eingestellt – kurz vor geplanten Testflügen mit einer atomgetriebenen Rakete.

Effizienter als chemischer Antrieb

Nun hat die Idee jedoch wieder Auftrieb. Gemeinsam mit der DARPA des US-Verteidigungsministeriums hat die NASA im Januar 2023 das DRACO-Programm (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations) ins Leben gerufen. In seinem Rahmen soll ein nuklearthermischer Antrieb entwickelt werden. „Zwar ist die Rückkehr von Menschen zum Mond mit dem Artemis-Programm die unmittelbare Priorität der NASA, aber wir investieren auch in Technologien, die bemannte Missionen zum Mars ermöglichen sollen„, so Bill Nelson von der NASA.

Mit diesem Antrieb soll die Flugzeit zum Mond oder zum Mars wesentlich kürzer ausfallen. „ Mit der Hilfe dieser neuen Technologie könnten Astronauten schneller als je zuvor ins All und zurück gebracht werden. Das ist ein Schlüsselfaktor für bemannte Missionen zum Mars„, erklärt Nelson weiter. „Ein nuklearthermische Rakete erreicht einen ähnlich hohen Schub wie der chemische Antrieb, ist aber zwei bis dreimal so effizient„, ergänzt NASA-Programm-Managerin Tabitha Dodson.

Als Brennstoff für die Reaktoren des Raketenantriebs soll hochgradig schwachangereichertes Uran (HALEU) verwendet werden, bei dem das Uran stärker mit Uran-238 angereichert ist als es bei gängigen Atomkraftwerken der Fall ist. Im Kraftwerksbereich liegt der Uran-238 Anteil bei maximal fünf Prozent. Für den Reaktorantrieb wird dieser Anteil auf maximal 20 Prozent erhöht, sodass bei gleicher Brennstoffmenge mehr Energie erzeugt werden kann. „Neue Raumfahrtmaterialien und technische Fortschritte ermöglichen eine neue Ära für nukleare Raumfahrttechnologie. Wir können hier die Expertise nutzen, die wir durch frühere Antriebsprojekte erworben haben„, so Jim Reuter von der Forschungsabteilung der NASA.

Test im Jahr 2027

Vor wenigen Tagen wurden die ersten konkreten Aufträge im Rahmen des DRACO-Programms vergeben. Das Unternehmen BWX Technologies wurde mit der Entwicklung des Reaktors betraut, während die NASA das DRACO-Triebwerk entwickelt. Die Raketen sollen von Lockhead Martin kommen. Im Jahr 2027 sollen dann erste Tests im All durchgeführt werden. Dabei soll der atomare Antrieb aus Sicherheitsgründen erst dann aktiviert werden, wenn die Rakete den Orbit erreicht hat. Für das Projekt sind bisher etwa 300 Millionen US-Dollar Budget vorgesehen.

via Space.com