Raumfahrt: Europäischer Marsrover erhält plutoniumfreie Nukleartechnik
Der Marsrover Rosalind Franklin soll eine für die Raumfahrt neue Nukleartechnik verwenden, wie das W issenschaftsmagazin Nature berichtet.(öffnet im neuen Fenster) Der Rover wurde von der Esa einst zusammen mit Russland entwickelt.
Technische Probleme mit dem europäischen Landedemonstrator Schiaparelli und bei der anschließenden Entwicklung der Fallschirme für den russischen Lander für den Rover verhinderten jedoch die Durchführung der Mission. Inzwischen ist Russland wieder zu einer militärischen Bedrohung Europas geworden und jede Zusammenarbeit ausgeschlossen.
Die Entwicklung des Landers hat die Nasa übernommen. Ein Problem gibt es nun aber mit dem Rover selbst. Der sollte Heizelemente mit Plutonium-238 (Pu-238) verwenden, um die Elektronik und Akkutechnik auf der kalten Marsoberfläche zu heizen.
Doch in Europa wird kein Pu-238 hergestellt und auch keine nuklearen Heizelemente oder gar Radioisotopenbatterien.
Doch statt nun die Nasa in Amerika nach dem knappen Material anzufragen, soll eine europäische Alternative verwendet werden, die ausgerechnet Americium-241 (Am-241) heißt. Anders als bei Pu-238 ist Am-241 nicht knapp und vergleichsweise einfach herstellbar. Die Knappheit von Pu-238 limitiert derzeit vor allem alle Pläne zur Erforschung von Planeten des äußeren Sonnensystems, vor allem Saturn, Uranus und Neptun sowie der weiter entfernten Zwergplanten wie Eris, Pluto, Haumea oder Makemake.
Zur Herstellung von Pu-238 muss zunächst Neptunium-237 aus aufgearbeiteten Reaktorbrennstäben isoliert und dann erneut in einem Reaktor mit Neutronen bestrahlt werden. Das so entstandene Neptunium-238 zerfällt nach durchschnittlich 3 Tagen durch Betazerfall zu Pu-238, muss dann aber erneut chemisch aufgearbeitet werden, um das Plutonium von dem Neptunium zu trennen.
Americium-241 entsteht dagegen als normales Nebenprodukt der Kernreaktion in allen Brennstäben und kann direkt aus deren Aufarbeitung gewonnen werden, was erstmals 2018 getan wurde. Golem.de berichtete.
Americium hält länger
Pu-238 wurde bislang in der Raumfahrt durchweg vorgezogen, weil es pro Gramm etwa die vierfache Wärmeleistung von Americium-241 liefert und infolge des Zerfalls auch viel weniger Gammastrahlung und Neutronen freisetzt. Der Vorteil von Americium-241 ist neben dem geringerem Produktionsaufwand auch die längere Halbwertszeit von 432 Jahren, deutlich länger als die 88 Jahre von Pu-238.
Mit der gleichen Technik sollen von der Esa in den 2030er Jahren nicht nur kleine Heizelemente, sondern auch Radioisotopenbatterien für dauerhafte Stromerzeugung hergestellt werden. Anders als bei der 2022 vorgestellten Vision einer interplanetaren Transportinfrastruktur mit Nuklearantrieben der Esa handelt es sich dabei um international bedeutsame und vor allem realistische Vorstellungen und Zeitpläne zur Entwicklung nachhaltigerer und günstigerer Radioisotopenbatterien zur Erforschung des Weltraums.