Raumfahrt: Nasa und Darpa arbeiten an Marsfahrt mit Nuklearantrieb
Eine Reise zum Mars ist mit einigen Herausforderungen verbunden. Das ideale Fenster für einen Start ergibt sich nur alle 26 Monate, wenn sich Mars und Erde am nächsten stehen. Eine Reise samt Besatzung ist derzeit undenkbar. Eine neue nuklear betriebene Antriebsform könnte Abhilfe schaffen(öffnet im neuen Fenster) .
Die Geschwindigkeit der heutigen chemischen Raketen ist durch den Treibstoff und den Sauerstoff, den sie transportieren können, begrenzt. Eine schnelle Rakete könnte diese Zeitfenster erweitern, die Dauer der Reise verkürzen und sowohl zeitkritische Fracht als auch Passagiere schonen. Deswegen bauen die US-Raumfahrtbehörde Nasa und die Darpa-Behörde des Verteidigungsministeriums (Defense Advanced Research Projects Agency) an einem Prototyp, der Ende 2026 im Weltraum getestet werden soll.
Dieser soll nach erfolgreichen Tests zunächst bei einer Mondrakete zum Einsatz kommen, später dann für ein interplanetarisches Raumfahrzeug ausgebaut werden. Am 26. Juli 2023(öffnet im neuen Fenster) gaben die Behörden Einzelheiten zu dem Projekt sowie einer Partnerschaft mit dem US-Rüstungs- und Technologiekonzern Lockheed Martin und dem US-Nukleartechnologiekonzern BWX Technologies bekannt.
Das Projekt läuft unter dem Namen Draco (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operation; engl. Demonstrationsrakete für agile cislunare Operationen). Sein Zeitplan ist sehr kurz, wird aber zum Teil dadurch erleichtert, dass die zweite und dritte Phase der Entwicklung zusammengelegt werden. Eine Menge Hardware des Prototyps stammt aus früheren Weltraummissionen - was wiederum den straffen Zeitplan erklärt. Genau diese Phasen laufen nun an, da die erste Phase bereits abgeschlossen ist.
Sicherheit geht vor - Verbesserungen und Veränderungen
Die Idee einer nuklear angetriebenen Rakete wurde erstmals in den 1950er-Jahren im Projekt Orion(öffnet im neuen Fenster) untersucht und führte schließlich zu Triebwerkstests am Boden. Bei Draco sind keine neuen Tests am Boden vorgesehen. Zudem soll kein waffenfähigem Uran-235 zum Einsatz kommen. Stattdessen soll weniger angereichertes U-235 angewandt werden - das sicherer als die Alternative sein soll.
Aus Sicherheitsmaßnahmen soll der Prototyp in einer 700 km hohen Umlaufbahn getestet werden - die Internationale Raumstation befindet sich beispielsweise in einer Höhe von etwa 408 km. Die Verweildauer des Prototyps im All soll etwa 300 Jahre betragen - erst dann ist ein Wiedereintritt auf die Erde geplant.
Während sich die Rakete auf der Startrampe befindet, würden die Spaltungskettenreaktion und die daraus resultierende Radioaktivität durch rotierende Trommeln unterdrückt. Deren neutronenabsorbierende Seite ist dabei nach innen zum Reaktorkern hin gerichtet. Im Weltraum drehen sich die Trommeln, damit die Neutronen zurück in den Kern reflektieren. Diese Reflexion würde die Neutronendichte erhöhen und die Spaltung anregen. Der spezifische Impuls der nuklearen Rakete soll zwischen 700 und 900 Sekunden(öffnet im neuen Fenster) liegen - das ist etwa das Doppelte von chemischen Raketen, deren Impuls bei 400 Sekunden(öffnet im neuen Fenster) liegt.
An Bord sind zudem 2.000 kg flüssiger Wasserstoff geladen, der mehrere Monate halten soll. Die heutigen Oberstufenraketen halten vielleicht zwölf Stunden, bevor sie zu Weltraumschrott werden. Das Team hofft aber, eine Möglichkeit zu finden, das Kerntriebwerk auch in der Umlaufbahn zu betanken, damit es jahrelang betrieben werden kann.