Dieter KielsheimerDie Reise zum Mars könnte dank bahnbrechender nuklearer Antriebstechnologien drastisch verkürzt werden. Anstatt die bisherigen sieben Monate für den Flug zum Roten Planeten einzuplanen, könnte die Reisezeit auf nur 45 Tage gesenkt werden. Dies wäre ein riesiger Fortschritt für die bemannte Raumfahrt, denn bisher waren nur unbemannte Missionen in der Lage, den Mars zu erreichen.
Kooperation von NASA und DARPA
Die NASA hat zusammen mit der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) und dem Rüstungsunternehmen Lockheed Martin ein Projekt gestartet, um den nuklearen Antrieb weiterzuentwickeln. Ihr Ziel ist es, bis 2027 einen Prototyp eines nuklearbetriebenen Raketenantriebs im All zu testen. Dieser Antrieb nutzt die Prinzipien der Kernkraft, um eine wesentlich höhere Effizienz zu erreichen als herkömmliche chemische Raketen, die auf Treibstoff und Oxidationsmittel angewiesen sind.
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Laut NASA bietet der nukleare Antrieb eine doppelt so hohe Effizienz und dreimal so viel Schub wie die chemischen Alternativen. Dies würde nicht nur die Zeit, die Menschen im All verbringen, verringern, sondern auch die Planung von Missionen flexibler und effizienter gestalten.
Die Vorteile der nuklearen Antriebssysteme
Es gibt zwei Hauptarten von nuklearen Antriebssystemen, die derzeit erforscht werden: der nukleare elektrische Antrieb und der nukleare thermische Antrieb. Beide haben das Potenzial, die Raumfahrt grundlegend zu verändern.
- Nuklearer thermischer Antrieb: Hierbei erhitzt ein Kernreaktor Treibstoffe wie Wasserstoff auf extreme Temperaturen. Der erhitzte Treibstoff wird dann durch eine Düse ausgestoßen, was den notwendigen Schub erzeugt. „Ein nuklearer thermischer Antrieb könnte eine ähnliche Schubkraft wie chemische Antriebe liefern, jedoch mit dreifacher Effizienz“, erklärte Anthony Calomino, der Leiter des Nukleartechnologie-Portfolios der NASA.
- Nuklearer elektrischer Antrieb: Dieser Ansatz verwendet ebenfalls einen Kernreaktor, allerdings wird die erzeugte Energie genutzt, um Gase wie Xenon oder Krypton elektrisch aufzuladen. Diese geladenen Teilchen werden dann durch einen Antrieb ausgestoßen, was eine längere und gleichmäßigere Beschleunigung ermöglicht. Dies erfordert deutlich weniger Treibstoff, liefert jedoch weniger Schub.
Herausforderungen der Technologie
Trotz der vielen Vorteile gibt es auch einige technische Herausforderungen. Insbesondere die extremen Temperaturen, die im Inneren des Reaktors erreicht werden müssen, stellen eine Hürde dar. Materialien, die in direktem Kontakt mit dem Reaktorbrennstoff stehen, müssen Temperaturen von über 4.600 Grad Fahrenheit aushalten. Dies stellt die Ingenieure vor komplexe Herausforderungen bei der Materialentwicklung. „Der Reaktor in einem nuklearthermischen Antriebssystem erfordert extrem hohe Temperaturen für eine optimale Leistung“, so Calomino weiter.
Zukunftsperspektiven für bemannte Mars-Missionen
Die NASA plant, mit der Entwicklung von nuklearen Antriebstechnologien die Reisezeit zwischen Erde und Mars erheblich zu verkürzen und so bemannte Missionen effizienter zu gestalten. „Während unser kurzfristiges Ziel mit dem Artemis-Programm die Rückkehr der Menschen zum Mond ist, investieren wir auch in Technologien, die langfristig bemannte Missionen zum Mars unterstützen könnten“, erklärte Jim Reuter, stellvertretender Administrator des Space Technology Mission Directorate der NASA.
Eine der größten Herausforderungen bei Mars-Missionen ist derzeit der Zeitpunkt für die Rückkehr. Astronauten müssten aufgrund der planetarischen Ausrichtung mehr als ein Jahr auf dem Mars warten, bevor sie zur Erde zurückkehren könnten. Eine nuklearbetriebene Rakete könnte jedoch diese Wartezeit erheblich verkürzen und so die gesamte Missionsdauer auf etwa zwei Jahre reduzieren.
Die Vision der NASA, durch nukleare Raumfahrttechnologie schnellere und sicherere Reisen zum Mars zu ermöglichen, könnte schon bald Realität werden. Die Tests, die bis 2027 geplant sind, könnten den Weg für eine völlig neue Ära der Raumfahrt ebnen.
