Mini-Kernkraftwerke für Mond und Mars werden getestet
Solarenergie alleine reicht nicht, um die langfristig geplanten Mond- und Marssiedlungen mit Strom zu versorgen. Seit drei Jahren arbeitet die Nasa deshalb am Projekt „Kilopower“. Dabei soll die Energie durch Atomkernspaltung erzeugt werden. Ab September laufen erste Tests in der Wüste von Nevada.
Projekt Kilopower: Die Nasa will die Stromfrage für künftige Marsmissionen klären. Sonnenenergie alleine reicht nicht aus. Deshalb will die Weltraumorganisation auch Energie aus kleinen Atomreaktoren nutzten. Im September soll die Technologie erstmals in Nevada getestet werden.
Foto: Nasa
Die amerikanische Weltraumagentur Nasa will die langfristig auf Mond und Mars geplanten menschlichen Siedlungen mit Mini-Kernkraftwerken versorgen. Prototypen dieser 1,5 Tonnen schweren AKWs sollen von September 2017 bis Januar 2018 in Nevada getestet werden. Diese haben eine Leistung von einem bis zehn Kilowatt. Zum Vergleich: Ein Bügeleisen benötigt üblicherweise zwei Kilowatt.
Dennoch könnten die kleinen Stromerzeuger in Kombination mit Solarenergie einen großen Beitrag leisten. Denn sie sind in der Lage, pausenlos Strom zu erzeugen, während Solarzellen Pausen haben, wenn die Sonne nicht scheint. Die kleinen Kernkraftwerke wären sozusagen für den Grundbedarf zuständig. Zudem sind die US-Weltraumforscher Meister darin, Geräte zu entwickeln, die besonders wenig Strom verbrauchen.
Initialzündung Neutronenquelle
Die Kernkraftwerke sollen ein Gewicht von nur 1,5 Tonnen haben. Das ist für moderne Raketen, die locker sieben Tonnen in den Weltraum hieven, kein Problem. Die Initialzündung ist eine kleine Neutronenquelle. Diese schießt Partikel auf ein Uran-235-Ziel. Dort spalten sie Uran-Atome. Dabei entstehen Wärme und weitere Neutronen, die zusätzliche Atomkerne spalten.
Auf dem Mars benötigt man Möglichkeiten zur Energiegewinnung, wenn man dort Menschen ansiedeln will.
Quelle: Nasa
Die Wärme wird in Natriumelementen aufgefangen. Diese haben innigen Kontakt zu Stirling-Motoren, die einen Generator antreiben, der Strom erzeugt. Sie kommen auf Touren, wenn eine Seite erhitzt wird, während die andere sich in der Kälte befindet – bei Einsätzen auf Mars und Mond ist daran kein Mangel. Es genügt Schatten.
Mars- und Mondbeton gegen Strahlen
Möglicherweise wird das System nicht komplett auf der Erde zusammengebaut, um Gewicht zu sparen. Besonders schwer ist die Abschirmung, die verhindert, dass die radioaktiven Strahlen in die Umgebung gelangen und Menschen gefährden. Denn diese sollen etwa nach dem Willen der Nasa noch in diesem Jahrzehnt zum Mond fliegen. Die Abschirmung ist deshalb unverzichtbar und soll mit Materialien gebaut werden, die sich auf Mars und Mond befinden. Es sind dieselben Materialien, die genutzt werden sollen, um feste Gebäude zu errichten. Dass das geht, hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt(DLR) bereits mit einem Stein aus Mondstaub und Sonnenlicht gezeigt. Mars- und Mond-Beton müsste lediglich durch Werkstoffe angereichert werden, die Strahlen nicht passieren lassen. Beton allein ist bereits ein brauchbarer Schirm.
Dass die Nasa nicht allein auf Solarenergie setzt liegt daran, dass sie nicht unterbrechungsfrei zur Verfügung steht. In Mond- und Marsnächten wird natürlich kein Strom erzeugt. Um die Lücken zu füllen müssten Batterien her, die zum einen ein großes Gewicht haben, zum anderen schon nach wenigen Jahren beginnen zu schwächeln. Die Minikernkraftwerke sollen aber mindestens zehn Jahre lang zuverlässig Strom erzeugen.
Auch auf lange Sicht keine Gefahr?
Die Nasa könnte es auch mit Plutoniumbatterien versuchen, die jahrzehntelang vor allem von der damaligen Sowjetunion zur Versorgung von Satelliten eingesetzt worden sind. Plutonium zerfällt spontan, es braucht also keine Initialzündung wie Uran 235. Das zerfällt zwar auch ohne äußere Einwirkung, aber die erzeugte Wärme ist zu gering, um in Strom umgewandelt werden zu können. Ganz anders Plutonium. Dessen Wärme kann etwa mit Hilfe von Thermoelementen direkt in Strom umgewandelt werden.
Plutonium hat eine Halbwertszeit von bis zu einigen 100.000 Jahren. Wenn Plutoniumbatterien auf Nimmerwiedersehen im Weltall verschwinden, besteht keine Gefahr für Menschen. Wenn sie aber auf Mars und Mond eingesetzt werden, müssten sie nach einer bestimmten Zeit entsorgt werden, um die Siedler nicht zu gefährden. Von den Mini-Kernkraftwerken auf Uranbasis, so die Erwartung der Nasa-Ingenieure, würde auch auf lange Sicht keine Gefahr ausgehen.
Elon Musk, Chef des privaten Raumfahrtunternehmens SpaceX, will die ersten Menschen schon 2024 zum roten Planeten schicken. Er glaubt, dass langfristig eine Million Menschen auf dem Planeten leben werden. Die Europäische Weltraumagentur ESA begnügt sich derweil damit, einen einzigen europäischen Astronauten auf den Mond zu entsenden.
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