Testsatellit verliert Reaktorkühlmittel

Im Januar 2009 geriet der abgeschaltete ehemals sowjetische Testsatellit Kosmos 1818 in einen breiteren Fokus. Beobachter halten es für möglich, dass der Reaktorkühlkreislauf des Satelliten undicht ist und Kühlmittel in Tropfenform austritt.

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 01. 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:

Wikipedia in Englisch zu Thermoionenwandlern:

Bahnverfolgung von Kosmos 1818:

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