Kilopower – Die Kernspaltung der NASA

Wie viel Strom würde es brauchen, um eine ganze Kolonie auf dem Mond mit Strom zu versorgen? Gegenwärtig nutzen Raumfahrzeuge wie der Opportunity-Rover die Kernspaltung, um Elektrizität zu erzeugen. Diese reicht jedoch nicht aus, um eine Kolonie mit Strom zu versorgen. Folglich mussten Wissenschaftler eine Lösung für das Problem finden. Im Mai 2018 gab die NASA bekannt, die Bodentests eines Spaltreaktors für den Weltraum im Rahmen des Projekts Kilopower abgeschlossen zu haben. Der Reaktor kann 1.000 Watt elektrische Energie und bis zu 10.000 Watt für Mondkolonien liefern.

NASA–KILOPOWER

Die NASA und das US-Energieministerium (DOE) arbeiteten zusammen, um einen weltraumtauglichen Kernreaktor zu entwickeln, der Energie aus aktiver Kernspaltung oder Atomspaltung gewinnt. Beamte der NASA und des DOE gaben den Abschluss erfolgreicher Bodentests des experimentellen Reaktors namens Kilopower Reactor Using Stirling Technology (KRUSTY) bekannt. Das Team testete den Reaktor an der DOE Nevada National Security Site in vier Phasen. Die ersten beiden wurden ohne Strom durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Komponenten wie erwartet reagieren. In der dritten Phase erhöhte das Team schrittweise die Leistung, um den Kern zu erwärmen. Die letzte Phase bestand aus einem 28-stündigen Vollleistungstest, der eine tatsächliche Mission simulierte.

Der Reaktor besteht aus einem angereicherten Urankern, der sich im Spaltzerfall befindet. Wärmerohre ragen aus dem Reaktor heraus und sind mit Stirlingmotoren verbunden. Als nächstes wandeln diese Motoren die Wärme in elektrische Energie um. Das gesamte System regelt sich selbst. Wenn sich der Reaktor überhitzt, können die Motoren mehr Leistung erbringen, um ihn wieder abzukühlen. Ist es dagegen zu kühl, zieht sich der Kern zusammen und erhöht die Spaltungsrate erneut.

Kilopower im All testen

Jetzt, da die Bodentests erfolgreich waren, plant die NASA, sie im Weltraum zu testen. Vier Einheiten könnten genug Energie liefern, um einen außerirdischen Außenposten zu errichten. Wissenschaftler haben die Möglichkeit, den Reaktor an den Energiebedarf anzupassen. Er kann während des Starts und der Fahrt inaktiv bleiben und sich einschalten, sobald er sein Ziel erreicht hat. Darüber hinaus könne ein Kilopower-Generator seine 1-Kilowatt-Leistung mindestens 10 Jahre lang aufrechterhalten, hieß es in einer Erklärung der NASA. Was würde passieren, wenn sie starten und er in der Erdatmosphäre aufbrechen würde?

Bildnachweis: NASA

Bildnachweis: NASA

Schutz der die Erde

Die NASA gab an, dass sie Protokolle im Rahmen der Regeln der Vereinten Nationen festgelegt hat. Außerdem wird der Reaktor erst eingeschaltet, wenn er weit von der Erde entfernt ist. „Wir haben Berechnungen durchgeführt, um zu zeigen, dass wir selbst unter den schlimmsten Umständen nicht glauben, dass der Reaktor unbeabsichtigt [auch] während eines Startunfalls anspringen würde.“ (NASA, 218) Gleichzeitig muss die NASA die Sicherheit der Mondkolonie berücksichtigen. Wie würden sie die Astronauten schützen, die an einem dieser KRUSTY-Standorte leben? Ein Entwicklungsteam erforscht Mechanismen, um Astronauten vor Strahlung zu schützen, die der Reaktor emittieren kann, einschließlich des Einbaus von Schutzelementen und des Vergrabens eines Teils des Reaktors unter der Oberfläche.

Diese neue Technologie wird einer Kolonie helfen, eines Tages alle ihre Experimente von einem der geplanten Außenposten aus durchzuführen. Sie werden auch die Möglichkeit haben, diese Ergebnisse zur Erde zurückzusenden. Die NASA glaubt auch, dass diese Technologie auf Raumfahrzeugen mit Ionenmotoren installiert werden kann. Dies würde bei Weltraummissionen im nächsten Jahrhundert helfen. Die NASA hat einmal mehr bewiesen, wie mit ihrem Einsatz für die Weltraumforschung neue Technologien entwickelt werden können.