Im Jahr 1972 finden Kerntechniker an einer französischen Wiederaufbereitungsanlage ein merkwürdiges Material: Es wurde aus dem Uranerz einer Lagerstätte in Gabun hergestellt. Und dieses Uranerz ist deutlich abgereichert: Der Anteil des Isotops Uran-235 ist viel geringer als überall sonst auf der Erde, dem Mond oder den Planeten. Was hier fehlt, ist das spaltbare Material: Es ist jenes Uran-Isotop, das in Kernreaktoren und für den Bau von Atombomben verwendet wird. Was ist mit diesem besonderen Uran-Isotop passiert: Wohin ist es verschwunden?

Karl erzählt in der Folge die Geschichte des Naturreaktors von Oklo. Während der Entdeckung war die Existenz eines stabilen nuklearen Kettenreaktion in der Erdgeschichte zwar für denkbar, aber kaum für wahrscheinlich gehalten worden. Mittlerweile aber ist das Rätsel in weiten Teilen gelöst, wie genau sich Kernreaktoren an 17 verschiedenen Stellen im Gestein Westafrikas spontan bilden konnten. Seit dieser Nachweis erbracht wurde, gelten Naturreaktoren als geheime Kraft der Erdgeschichte. Möglicherweise haben wir ihr sogar unser Leben zu verdanken.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

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Quelle: Frontiers in Astronomy and Space Sciences.

— Photovoltaik könnte effizient auf der Hälfte des Planeten Mars eingesetzt werden. —

27. April 2022. Kein anderer Planet in unserem Sonnensystem hat die menschliche Fantasie mehr angeregt als der Mars. Während die moderne Wissenschaft widerlegt hat, daß der Rote Planet eine mögliche Quelle einer außerirdischen Invasion sein kann, bringt uns die heutige Technologie einer bemannten Mission näher. Ein Forscherteam der Universität von Kalifornien in Berkeley hat in der Zeitschrift Frontiers in Astronomy and Space Sciences einen Artikel veröffentlicht, in dem die Ansicht vertreten wird, dass eine menschliche Expedition auf der Marsoberfläche durch die Nutzung von Sonnenenergie betrieben werden könnte.

Das Konzept ist nicht neu. Die Hauptstromquelle für einige Marsrover der NASA ist eine Solaranlage mit mehreren Paneelen. In den letzten zehn Jahren seien die meisten Menschen jedoch davon ausgegangen, dass die Kernenergie für menschliche Missionen eine bessere Option sei als die Solarenergie, so Aaron Berliner, Mitautor der Studie und Doktorand der Biotechnologie am Arkin Laboratory der UC Berkeley.

Was die aktuelle Studie einzigartig macht, ist die Art und Weise, wie die Forscher verschiedene Möglichkeiten der Energieerzeugung verglichen haben. Bei den Berechnungen wurde die Masse der Ausrüstung berücksichtigt, die für eine Sechs-Personen-Mission von der Erde zur Marsoberfläche transportiert werden müsste. Konkret wurden die Anforderungen eines nuklearbetriebenen Systems mit denen verschiedener photovoltaischer und sogar photoelektrochemischer Geräte verglichen.

Abwägung der Optionen

Während die Energieleistung eines miniaturisierten Kernspaltungsgeräts ortsunabhängig ist, hängt die Produktivität solarbetriebener Lösungen von der Sonnenintensität, der Oberflächentemperatur und anderen Faktoren ab, die bestimmen, wo ein nichtnuklearer Außenposten optimal platziert werden könnte. Dazu musste eine Reihe von Faktoren modelliert und berücksichtigt werden, z. B. wie Gase und Partikel in der Atmosphäre Licht absorbieren und streuen, was sich auf die Sonneneinstrahlung an der Planetenoberfläche auswirken würde.

Das Ergebnis: eine Fotovoltaikanlage, die komprimierten Wasserstoff zur Energiespeicherung nutzt. Am Äquator beträgt die vom Team so genannte „Mitnahme-Masse“ eines solchen Systems etwa 8,3 Tonnen gegenüber etwa 9,5 Tonnen bei der Kernkraft. Näher Richtung Pole wird das solarbasierte System mit mehr als 22 Tonnen weniger tragfähig, schlägt aber die Spaltungsenergie auf etwa 50 % der Marsoberfläche.

„Ich finde es gut, dass das Ergebnis ziemlich genau in der Mitte geteilt wurde“, sagte Berliner. „In der Nähe des Äquators gewinnt die Solarenergie, in der Nähe der Pole die Kernenergie.“

Ein solches System kann Elektrizität nutzen, um Wassermoleküle zu spalten und Wasserstoff zu erzeugen, der in Druckbehältern gespeichert und dann in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung wiederverwendet werden kann. Andere Anwendungen für Wasserstoff sind die Kombination mit Stickstoff zur Herstellung von Ammoniak für Düngemittel – ein gängiges Verfahren im industriellen Maßstab.

Andere Technologien wie die Wasserelektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff und Wasserstoff-Brennstoffzellen sind auf der Erde weniger verbreitet, was vor allem auf die Kosten zurückzuführen ist, könnten aber für die menschliche Besiedlung des Mars von entscheidender Bedeutung sein.

„Die Energiespeicherung von komprimiertem Wasserstoff fällt ebenfalls in diese Kategorie“, so Anthony Abel, ein Doktorand der Chemie- und Biomolekulartechnik an der UC Berkeley, der die Studie mitverfasst hat. „Für die Energiespeicherung im Netzbereich wird er noch nicht häufig verwendet, obwohl sich das im nächsten Jahrzehnt ändern dürfte.

Anlehnen an die Natur

Sowohl Abel als auch Berliner gehören dem Center for the Utilization of Biological Engineering in Space (CUBES) an, einem Projekt, das Biotechnologien zur Unterstützung der Weltraumforschung entwickelt. CUBES konzentriert sich beispielsweise auf die Entwicklung von Mikroben zur Herstellung von Kunststoffen aus Kohlendioxid (CO₂) und Wasserstoff oder von Arzneimitteln aus CO₂ und Licht.

In dem neuen Papier wird eine Richtlinie für den Strom- und Wasserstoffhaushalt festgelegt, die diese Art von Anwendungen ermöglichen würde.

„Jetzt, da wir eine Vorstellung davon haben, wie viel Energie zur Verfügung steht, können wir damit beginnen, diese Verfügbarkeit mit den Biotechnologien in CUBES zu verbinden“, so Berliner. „Wir hoffen, dass wir letztendlich ein vollständiges Modell des Systems mit allen Komponenten erstellen können, das uns bei der Planung einer Marsmission, der Bewertung von Kompromissen, der Identifizierung von Risiken und der Entwicklung von Abhilfestrategien im Vorfeld oder während der Mission helfen wird.

Neben den wissenschaftlichen und technologischen Aspekten ist es laut Abel auch wichtig, die menschliche Komponente der Weltraumforschung zu berücksichtigen. „Um Chanda Prescod-Weinstein zu zitieren: ‚Unsere Probleme reisen mit uns in den Weltraum‘. Wenn wir also darüber nachdenken, zum Mars zu fliegen, müssen wir auch darüber nachdenken, wie wir Probleme wie Rassismus, Sexismus und Kolonialismus angehen, um sicherzustellen, dass wir auf die ‚richtige‘ Weise zum Mars fliegen.“

Originalartikel

Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 27 April 2022 | Photovoltaics-driven power production can support human exploration on Mars
Autor 1: Herr Anthony Abel, Abteilung für Chemieingenieurwesen, UC Berkeley, Berkeley, CA, USA
Autor 2: Herr Aaron Berliner, Abteilung für Nukleartechnik und Abteilung für Biotechnik, UC Berkeley, Berkeley, CA, USA

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• Zukünftige Mars-Erforschung

Der Beitrag Wissenschaftler zeigen, dass Solarenergie für den Betrieb einer bemannten Marsmission besser geeignet ist als Kernenergie erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Hans Lammersen. Quelle: University of Washington, Space.com, MSNW.

Die Entwicklung eines Nuklearantriebes ist auch ein Schwerpunkt des NIAC-Programmes der NASA NIAC steht für NASA Innovative Advanced Concept. Dieses Programm ist hervorgegangen aus dem 1997 von der NASA gegründeten Institute for Advanced Concepts, welches zukünftige Konzepte für die Luft- und Raumfahrt entwickeln sollte (das in der Öffentlichkeit bekannteste neue Konzept war der Weltraumlift). Dieses Institut wurde 2007 geschlossen, das Programm aber 2011 wieder aufgenommen, diesmal in Form von Fördergeldern, die an Firmen vergeben werden, die in diese Richtungen forschen.

Eine dieser Firmen ist MSNW, 1994 gegründet, deren Vorsitzender der Universitätsprofessor John Slough ist, einer der führenden Experten auf dem Gebiet der Fusionsantriebe. Mit Anthony Pancotti hat nun ein weiterer Vertreter dieser Firma Ende September einen Fusionsantrieb vorgestellt. Mit Hilfe dieses Antriebes könnte man die Flugzeiten nach den Worten Pancottis auf folgende Werte reduzieren: 83 Tage für den Hinflug, 30 Tage an der Oberfläche und 97 Tage für den Rückflug, so dass man auf insgesamt 210 Tage für die komplette Mission käme.

Dabei käme ein Fusionsantrieb zum Einsatz, bei dem ein Plasma aus Deuterium und Tritium in eine Kammer gespritzt wird. Dort legen sich durch Metallringe induzierte Magnetfelder um das Plasma, komprimieren es und bringen es so zur Fusion.

Die Wissenschaftler um Slough und Pancotti wiesen in ihrer Präsentation darauf hin, dass die Technik im Labor bereits beherrscht würde. Sie halten dieses Antriebssystem für das „simpelste, unkomplizierteste, preiswerteste Fusionsantriebskonzept, welches man sich vorstellen kann.“ (Pancotti).

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• Fusionsantrieb

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Ein Beitrag von Thomas Weyrauch. Quelle: IAEA, UN, ESA, NASA, KB Arsenal, RIAN, digitalfernsehen.de, dw-world.de.

Der zwischen 3.550 und 3.800 Kilogramm schwere Satellit, welcher auch als Plasma-A bezeichnet wird, wurde am 1. Februar 1987 auf einer Zyklon-2-Rakete von Baikonur aus in den Weltraum gebracht. In seiner Grundkonstruktion basiert der Satellit auf den militärischen Ozeanüberwachungssatelliten des Typs US-A, die auch als RORSAT bezeichnet werden, besitzt jedoch nicht deren Radaranlage. Wie bei den Satelliten des Typs US-A, deren Vertreter mit dem größten Bekanntheitsgrad der samt Reaktor über Kanada niedergegangene Kosmos 954 sein dürfte, besitzt Kosmos 1818 einen Atomreaktor zur Stromerzeugung während der Mission des Satelliten. Im Gegensatz zu den US-A-Satelliten, bei welchen ein Reaktor des Typs BES-5 BUK bzw. Bouk mit thermoelektischem Wandler verwendet wurde, ist in Kosmos 1818 ein Reaktor des Typs TOPAZ(-1), auch Topol genannt, mit Thermoionenwandler von der NPO Krasnaya Zvezda eingebaut.
Kosmos 1818, entwickelt vom Leningrader Konstruktionsbüro Arsenal, sollte nicht nur verwendet werden, um den Einsatz der neuen Reaktoranlage das erste Mal im Weltraum zu testen, es sind neben für den US-A-Satellitenbus üblichen Triebwerken auch sechs SPT-70 Plasmatriebwerke für das Manövrieren und weitere Ionentriebwerke des Konstruktionsbüros Fakel zur Lageregelung und Stabilisierung an Bord, welche mit Strom vom Reaktor versorgt wurden. Im Hinblick auf die Entwicklung eines sich am Erdmagnetfeld orientierenden Navigationssystems war eine der Aufgaben von Kosmos 1818 auch, das Erdmagnetfeld zu vermessen, wofür entsprechende Anlagen im Satelliten untergebracht wurden.

Die nach dem Start des Satelliten erreichte Bahn war ein 774 x 803 Kilometer Orbit (nach abweichenden Quellen 790 x 810 Kilometer) mit 65 Grad Neigung gegen den Äquator, knapp über 100 Minuten dauerte ein Umlauf. Nach Angaben der International Atomic Energy Agency (IAEA) würde es 350 Jahre dauern, bis ein Satellit, der in einen annähernd runden Orbit über 800 Kilometern gebracht wurde, wieder in die Erdatmosphäre eintritt, was genug Zeit wäre, damit die Radioaktivität der Reaktoranlage abklingen kann. Kosmos 1818 wurde nicht mit einer Einrichtung zu Abtrennung und Transport des Reaktorkerns in einen höheren Orbit ausgestattet, da die 800 Kilometer über der Erde als ausreichend betrachtet wurden. Bei einer Gesamtmasse der Reaktoranlage von 980 Kilogramm soll der Reaktor vor dem Start mit 11,5 Kilogramm Uran in Form von U-235 ausgestattet gewesen sein.

Zu Betriebsbeginn soll die elektrische Leistung des TOPAZ-Reaktors im Bereich von 6.000 Watt bei etwa 32 Volt gelegen haben. Innerhalb einer Lebenserwartung von 4.400 Stunden sollten immer mindestens 5.600 Watt elektrischer Leistung bereitgestellt werden können (lt. KB Arsenal 5.000 Watt elektrischer Leistung laufend über die Dauer eines Jahres). Die thermische Leistung des TOPAZ-Reaktors wird mit 150 Kilowatt angegeben. Der Reaktor des Satelliten Kosmos 1818 stellte seine Funktion nach 142 Betriebstagen ein. Ein zweiter Satellit mit TOPAZ(-1)-Reaktor, der am 10. Juli 1987 gestartete Kosmos 1867 alias Plasma-A2, hielt länger durch. Sein Reaktor funktionierte 342 Tage, also knapp ein Jahr. Bei beiden soll der Stopp des Reaktorbetriebs erfolgt sein, als der Cäsium-Vorrat für den Thermoionenwandler jeweils aufgebraucht war. Kosmos 1867 war hinsichtlich geringerem Cäsium-Verbrauch technisch verbessert.

Im Juli 2008, am oder vor dem 4. Juli, trat ein Ereignis ein, bei dem sich kleine Teile vom Satelliten lösten, berichtete die US-amerikanische Weltraumbehörde NASA in ihren vierteljährlichen „Orbital Debris Quarterly News“ von Januar 2009. Kosmos 1818 umgab sich mit einer dünnen Wolke von kleineren Objekten. Eine mögliche Ursache könnte eine Undichtigkeit des Kühlkreislaufes des Reaktors von Kosmos 1818 sein. Der TOPAZ-Reaktor verwendete wie die Reaktoren der US-A-Satelliten NaK-Kühlmittel. Das Kühlmittel aus einer eutektischen Natrium-Kalium-Legierung tritt möglicherweise je nach Energie- bzw. Wärmeeintrag, zum Beispiel durch Sonneneinstrahlung, tropfenweise aus.

General Alexander Jakuschin von den Russischen Weltraumstreitkräften habe am 21. Januar 2009 angegeben, es bestehe keinerlei Möglichkeit einer radioaktiven Kontamination der Erdoberfläche und keine Bedrohung der Internationalen Raumstation ISS, berichtete die russische Nachrichtenagentur RIAN am 29. Januar 2009. Die Bahndaten würden verfolgt und täglich aufgezeichnet, den Wiedereintritt von Kosmos 1818 in die Erdatmosphäre erwarte man im Jahr 2045. Die Trümmer-Bahndaten würden für eine im Vergleich zum eigentlichen Satelliten längere Verweildauer der kleinen Objekte sprechen.

Dr. Heiner Klinkrad, Leiter des Space Debris Büros bei der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA, soll laut Angaben von digitalfernsehen.de vom 26. Januar 2009 mitgeteilt haben, Kosmos 1818 sei nach Beendigung seiner Mission wie geplant in einen Friedhofsorbit in 950 Kilometern über der Erdoberfläche gebracht und der an Bord befindliche BUK-Reaktor abgeschaltet worden. Von seiner aktuellen Umlaufbahn bis zu einem Wiedereintritt würde der Satellit einige hundert Jahre benötigen, während derer die Radioaktivität auf ein ungefährliches Niveau absinke. Der Radiosender Deutsche Welle berichtete am 26. Januar 2009, Klinkrad habe in einem Interview mit der Deutschen Presseagentur DPA von einem stabilen Orbit des Satelliten in 800 Kilometern Höhe gesprochen. Selbst wenn der Satellit ins Taumeln gerate und auf die Erde stürzte, bedeutete dies keine Gefahr. Da der Reaktor vor zwanzig Jahren abgeschaltet worden sei, sollte die Radioaktivität zwischenzeitlich auf unter ein Tausendstel des ursprünglichen Wertes abgesunken sein, soll Klinkrad mitgeteilt haben.

Kosmos 1818 ist katalogisiert mit der NORAD Nr. 17369 bzw. als Objekt 1987-011A.

Raumcon:

• Radioaktive Raumfahrt

Wikipedia in Englisch zu Thermoionenwandlern:

• Thermionic converter

Bahnverfolgung von Kosmos 1818:

• heavens-above.com

• n2yo.com

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Autor: Gero Schmidt und Martin Ollrom.

Es gibt zwei Grundtypen: nuklear-thermische Triebwerke mit festem und mit gasförmigem Kern (Solid Core Nuclear Rocket-SCNR und Gas Core Nuclear Rocket-GCNR). Hier soll vor allem auf solche mit festem Kern eingegangen werden, da deren Entwicklung sehr viel weiter fortgeschritten ist, als die von Triebwerken, die einen gasförmigen Kern nutzen. Bis heute wurde kein Prototyp eines Triebwerks mit gasförmigem Kern gebaut und viele technische Fragen sind noch ungeklärt. Nuklear-thermische Triebwerke mit Festkernreaktor funktionieren folgendermaßen: Der Treibstoff (in aller Regel flüssiger Wasserstoff; aufgrund seines geringen Molekülgewichts lassen sich mit ihm die höchsten Ausströmungsgeschwindigkeiten erreichen) wird mittels einer Turbopumpe zur Kühlung zuerst durch alle Triebwerkskomponenten, die nicht zum Reaktorkern gehören, gepumpt; zum Beispiel durch die Schubdüse, die andernfalls bei den auftretenden Temperaturen schmelzen würde (regenerative Kühlung wie beim chemischen Triebwerk). Dann gelangt er in den Kern selbst; er fließt durch die Zwischenräume der heißen Brennelemente, wo er augenblicklich gasförmig wird und auf eine Temperatur von 2000-3000° C erhitzt wird und expandiert. Durch die Düse wird die thermische Energie des Treibstoffs in kinetische Energie umgewandelt und das mit hoher Geschwindgkeit ausströmende Gas erzeugt Schub. Ein Teil des Wasserstoffs wird abgezweigt, um den Gasgenerator anzutreiben, der wiederum die Turbopumpe antreibt. Die erreichten Ausströmungsgeschwindigkeiten bei nuklear-thermischen sind etwa doppelt so hoch wie bei chemischen Triebwerken, die besten bisher gebauten Triebwerke erreichten einen spezifischen Impuls von etwa 900s. Der Massendurchsatz ist jedoch geringer, so dass chemische Triebwerke trotzdem den höheren Schub aufweisen. Die Eigenschaften der verwendeten Materialien setzen den Temperaturen, auf die der Treibstoff aufgeheizt werden kann, Grenzen, und damit den erreichbaren Ausströmungsgeschwindigkeiten.
Bei Triebwerken mit gasförmigem Kern versucht man eben dieses Problem zu umgehen: Der Kernbrennstoff wird gasförmig (damit fällt die Temperaturgrenze weg) und die bei der Spaltung des Gasatome entstehende Hitze wird genutzt um den durchströmenden Treibstoff durch direkten Kontakt zu erhitzen, wobei sich Kernbrennstoff und Treibstoff vermischen und durch eine Düse ausströmen. Die Schwierigkeit besteht unter anderem in den enormen Drücken, die bei diesem Prozess auftreten, und darin, die Verluste an Kernbrennstoff gering und seinen Zustand stabil zu halten. Solche Triebwerke hätten aber, sollten sie eines Tages gebaut werden, herausragende Eigenschaften: Ausströmgeschwindigkeiten um 50 km/s würden einen spezifischen Impuls von 5000-6000s ermöglichen.

Bei der Kernspaltung, die die Energie liefert, läuft folgender Prozess ab: Atome, oder genauer gesagt, Isotope (Atome mit abweichender Kernstruktur; die Isotope eines bestimmten Elements enthalten im Kern alle dieselbe Anzahl von Protonen aber eine abweichende Anzahl von Neutronen, haben also ein anderes Atomgewicht) mit einer besonders hohen Anzahl von Kernteilchen (Nukleonen) werden mit Hilfe von Neutronen gespalten. Das Uran-Isotop U235 ist das einzige natürlich vorkommende Nuklid, bei dem schon die beim bloßen „Andocken“ eines Neutrons freiwerdende Bindungsenergie ausreicht, es zu spalten. Dieselbe Eigenschaft weisen sonst nur noch U233 und Pl239 auf, die jedoch nicht in der Natur vorkommen, sondern synthetisch hergestellt werden müssen. Bei der Kernspaltung wird die Bindungsenergie, die vorher die Protonen und Neutronen im Kern zusammenband, zum Teil in Form von Wärme freigesetzt. Außerdem werden weitere Neutronen frei, die nun ebenfalls Atomkerne spalten, so dass eine Kettenreaktion in Gang kommt.
Grundsätzlich unterscheidet man zwei verschiedene Reaktortypen: schnelle und thermische Reaktoren. Der Hauptunterschied ist der, dass schnelle Reaktoren im Gegensatz zu thermischen Reaktoren ohne einen Moderator arbeiten. Ein Moderator ist ein Material, welches die bei Kernspaltungsreaktionen auftretenden Neutronen abbremsen und somit die Wahrscheinlichkeit erhöhen soll, dass sie „eingefangen“ werden und so weitere Spaltungen auslösen. Schnelle Reaktoren brauchen somit weit mehr Brennstoff/spaltbares Material, um die Kettenreaktion am laufen zu halten als thermische Reaktoren, welche wie gesagt einen Moderator nutzen. Man sagt: Sie brauchen eine höhere kritische Masse spaltbaren Materials.
Nun gibt es auch noch zwei verschiedene Arten von thermischen Reaktoren: homogene thermische und heterogene thermische Reaktoren. Bei homogenen Reaktoren liegt der Moderator in unmittelbarer Nähe zum Kernbrennstoff, d.h. er muss sehr hohen Temperaturen widerstehen können. Hier kommt ausschließlich Graphit in Frage, doch auch dieser Soff braucht einen Schutzüberzug, um dem vorbeiströmenden heißen Wasserstoff standzuhalten.
Eine Standardanordnung für einen heterogenen Reaktor sieht folgendermaßen aus: Der Moderator (in diesem Fall identisch mit dem Reflektor, einem Material, das dem Kern entwichene Neutronen diesem wieder zuführt) umschließt den Kern und ist thermisch von diesem isoliert. Somit können auch andere (effektivere) Moderatormaterialien zum Einsatz kommen, da die Eingrenzung durch Temperaturwiderstandsfähigkeit wegfällt; es können z.B. leichtes und schweres Wasser oder Beryllium als Moderator verwendet werden. Der Moderator/Reflektor sorgt wie gesagt dafür, dass möglichst wenige Neutronen aus dem Kern entweichen und erfüllt somit dieselbe Aufgabe wie ein Moderator in einem homogenen Reaktor: Die Wahrscheinlichkeit für Kernspaltungen erhöhen.
Die Steuerung der Kettenreaktion erfolgt in nuklear-thermischen Triebwerken mit Hilfe von Steuerstäben, die, je nachdem, ob die Leistung des Reaktors erhöht oder gesenkt werden soll, mehr oder weniger tief in den Kern eingeführt werden. Sie sind aus einem Material gefertigt, welches Neutronen besonders gut absorbiert und somit die Anzahl der Kernspaltungen senken kann. Eine weitere wichtige Komponente des nuklear-thermischen Triebwerks ist eine wirksame Abschirmung gegen schnelle Neutronen und Gammastrahlen, die bei Kernspaltungen entstehen. Als Neutronenschild fungiert der Treibstoff, also Wasserstoff, und gegen Gammastrahlen eignen sich schwere Elemente wie Blei als Schild.

Geschichte
Schon sehr früh machte man sich Gedanken über den Einsatz nuklearer Energiequellen in der Raumfahrt. Der erste war wohl Robert Goddard (1906/7) wenn auch der Franzose Robert Esnault-Pelterie solche Ideen erstmals in der Öffentlichkeit vertrat. Andere Pioniere der Raumfahrt wie Oberth oder Ziolkowsky ignorierten die Möglichkeiten nuklearer Antriebe oder hatten große Zweifel, was ihre praktische Umsetzung anbelangte. Konkreter war schon die Idee einer Nuklearrakete von Krafft Ehricke (1939).
Nach dem zweiten Weltkrieg dachte man über die Nutzung von Nukleartriebwerken in Langstreckenraketen nach, was sich jedoch durch die fortschreitende Verbesserung chemischer Triebwerke erübrigte.
Die tatsächliche Entwicklung begann in den USA 1956 mit dem Start des ROVER-Programms. Ziel war es, einen Kernreaktor für den Einsatz in einem entsprechenden Triebwerk zu entwickeln. 1963 startete das NERVA (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application)-Programm, welches auf ROVER aufbaute und das bis heute am weitesten entwickelte nuklear-thermische Triebwerk hervorbrachte und zahlreiche erfolgreiche Tests am Boden durchführte (NERVAs Vorgänger waren Triebwerke namens KIWI, die von Anfang an ausschließlich zu Testzwecken dienten und niemals fliegen sollten). Ursprünglich sollte NERVA oder eine weiterentwickelte Version dann als Oberstufe (dritte Stufe in diesem Fall) einer Saturn V zum Einsatz kommen. Die Testflüge sollten Mitte der 70er Jahre beginnen und schließlich interplanetare bemannte Missionen in den 80er Jahren ermöglichen, doch Budgetkürzungen und Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Umweltverträglichkeit verhinderten dies. Das Programm wurde 1972 endgültig eingestellt.
Während der kurzlebigen Weltraumerforschungs-Initiative (Space Exploration Initiative, 1989-1992) von Präsident Bush Sr. gab es einige Studien und auch das US-Militär startete Ende der 80er Jahre ein Entwicklungsprogramm namens „Timberwind“. Einsatzfähige Triebwerke wurden aber nach NERVA in den USA nicht mehr entwickelt. Auch in Russland bzw. der früheren Sowjetunion gab es Anstrengungen, nuklear-thermische Triebwerke zu bauen, doch auch hier wurden die Prototypen lediglich am Boden getestet. Das einzige Triebwerk, das bis zu einer mit NERVA vergleichbaren Stufe entwickelt wurde, trug die etwas kryptische Bezeichnung RD-0410. Die Entwicklungsarbeiten liefen von 1965-1994. Dessen geplanter Nachfolger, RD-0411, ein Triebwerk, das für russische bemannte Marsmissionen eingesetzt werden sollte, wurde nie gebaut. Momentan gibt es nirgends auf der Welt Entwicklungsprogramme für nuklear-thermische Triebwerke, doch könnte sich das bald ändern, nun da die NASA wieder ernsthaft über bemannte Mond- und Marsmissionen nachdenkt.

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• Nuklear-Antrieb

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: SpaceRef.

Das JPL der NASA will mit dieser neuartigen Antriebsart unbedingt weiter als zum Jupiter fliegen um dieses System genauestens zu testen. Dabei soll sie wissenschaftlich natürlich nicht schlafen sondern den Neptun erforschen. Der Neptun wurde erst von einer Raumsonde besucht, von Voyager 2. Die NASA zahlt der Partnerfirma Boeing, von der auch die Delta 2 Rakete stammt, 250.000 Dollar zur Entwicklung zukunftssicherer Systeme. Sollte diese Neptun Mission erfolgreich sein dürfte die gesamte zukünftige Raumsonden-Flotte auf diesen Antrieb umstellen. Was die wissenschaftliche Fähigkeiten dieser Raumsonde angeht sind sich die NASA Techniker noch uneinig. Es ist sehr gut möglich das ein Neptun Orbiter auf den Weg geschickt wird der atmosphärische Proben nehmen wird.
„Wir müssen an die Zukunft der Raumfahrt denken. Hinsichtlich neuer Ziele müssen wir eine neue effizientere Antriebsart finden“, meint Mike Mott, Boeing Mitarbeiter unter der Leitung des JPL. „Wir wollen einen effizienteren Antrieb haben um das äußere Sonnensystem beziehungsweise das gesamte Sonnensystem besser zu erforschen.“
Die andere Möglichkeit wäre ein Teleskop im Erdorbit. Auch hier sind zwei Möglichkeiten im Gespräch. Die erste wäre das Single Aperture Far Infrared (SAFIR) das, wie der Name schon vermuten lässt, das Universum im infraroten Bereich abtastet. Das zweite Teleskop wäre dann das Far-Infrared and Submillimeter Interferometer Teleskop (FIRSMM). Zweiteres würde von der Cornell Universität bevorzugt werden und auch von ihr teilweise finanziert werden. Während das erste Teleskop von der Texas Universität vorgeschlagen wurde. Beide Teleskope könnten nicht vor 2015 starten.
Alle drei Missionen wären wissenschaftlich von sehr großen Interesse doch welche nun letztendlich genommen wird steht noch offen. Fest steht das Boeing und die NASA sehr viel Geld in dieses Programm investiert.

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