Warum wollen die USA einen Atomreaktor auf dem Mond bauen?

Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtbehörde NASA hat sich zum Ziel gesetzt, bis 2030 einen 100-kW-Kernreaktor auf dem Mond zu bauen. Experten zufolge ist dies ein ehrgeiziges, aber durchaus erreichbares Ziel.

Die US-amerikanische Luft- und Raumfahrtbehörde NASA beschleunigt unter der neuen Leitung des amtierenden Direktors Sean Duffy ihre Pläne zum Bau eines 100-Kilowatt-Kernkraftwerks auf dem Mond.

Der Plan lässt einen Jahrzehnte alten Traum wieder aufleben, Atomkraft im Weltraum einzusetzen. Dieser Schritt könnte den Vereinigten Staaten neue Möglichkeiten eröffnen und gleichzeitig die gesetzlichen Bestimmungen zur Nutzung außerirdischer Ressourcen und Umgebungen in Frage stellen.

„Ich denke, wer zuerst dort ankommt, könnte eine Sperrzone ausrufen. Das würde die Möglichkeiten der Vereinigten Staaten, im Rahmen des Artemis-Programms eine Präsenz auf dem Mond aufzubauen, erheblich einschränken, wenn wir nicht zuerst dort ankommen“, sagte Duffy und bezog sich dabei auf das Artemis-Programm der NASA, das darauf abzielt, Amerikaner in den kommenden Jahren wieder auf den Mond zu bringen.

Die neue Richtlinie sieht einen Fünfjahresplan für die Entwicklung, den Start und die Installation eines 100-Kilowatt-Reaktors am Südpol des Mondes vor. Das NASA-Programm wird mit kommerziellen Partnern zusammenarbeiten.

Zum Vergleich: 100 kW reichen aus, um etwa 80 amerikanische Haushalte mit Strom zu versorgen. Das ist zwar wenig, aber im Vergleich zu den einfachen Atomgeneratoren, die Marssonden und andere Raumfahrzeuge antreiben, wäre das eine enorme Leistungssteigerung. Diese Reaktoren erzeugen nur wenige hundert Watt, etwa so viel wie ein Toaster oder eine starke Halogenlampe.

Die Auswirkungen des neuen Projekts „werden bahnbrechend sein, nicht nur für den Mond, sondern für das gesamte Sonnensystem“, sagte Bhavya Lal, ehemaliger kommissarischer Direktor der Politik- und Technologieabteilung der NASA. Die Stationierung eines Kernreaktors auf dem Mond würde es der Raumfahrtindustrie ermöglichen, „Raumfahrtsysteme nach ihren eigenen Wünschen zu entwickeln, anstatt durch die verfügbare Energiemenge eingeschränkt zu sein.“

Ist es möglich, im Jahr 2030 einen Reaktor zu bauen?

Der Bau eines Kernkraftwerks auf dem Mond in weniger als einem Jahrzehnt ist eine gewaltige Aufgabe, aber viele Experten glauben, dass es möglich ist.

„Viereinhalb Jahre sind ein extrem enger Zeitrahmen, aber die Technologie ist vorhanden“, sagte Professor Simon Middleburgh, Co-Direktor des Nuclear Energy Futures Institute an der Bangor University in Großbritannien.

Das größte Hindernis war bisher nicht die Technologie, sondern der fehlende Bedarf an einem außerirdischen Reaktor. Und es gab genügend politische Dynamik, um den Plan voranzutreiben. Das ändert sich nun.

„Wir haben über 60 Jahre investiert und Dutzende Milliarden Dollar ausgegeben, aber das letzte Mal, dass die Vereinigten Staaten einen Reaktor ins All geschossen haben, war 1965“, sagte Lal und bezog sich dabei auf die Mission SNAP-10A, die den ersten Kernreaktor ins All beförderte. „Der große Wendepunkt kam letztes Jahr, als die NASA zum ersten Mal in der Geschichte die Kernenergie als Energieträger für bemannte Marsmissionen wählte.“

„Die Politik ist nun klar“, fügte sie hinzu. „Wichtig ist, dass der Privatsektor nicht nur Atomkraft im Weltraum nutzen, sondern auch bereitstellen will.“ Große Luft- und Raumfahrtunternehmen wie Boeing und Lockheed Martin sowie Start-ups erforschten derzeit die Anwendungsmöglichkeiten der Atomkraft jenseits der Erde, sagte sie.

Das Artemis-Programm soll die Grundlage für eine permanente Basis am Südpol des Mondes schaffen und die Technologie für die Entsendung von Menschen zum Mars entwickeln. So oder so erfordern bemannte Missionen in so rauen Umgebungen wie dem Mond eine stabile und zuverlässige Energiequelle. „Die Schwerkraft und die Temperaturschwankungen auf dem Mond sind extrem. Tagsüber herrschen 100 °C, nachts fast der absolute Nullpunkt. Die gesamte Elektronik muss strahlungsresistent sein“, sagte Lal.

Unterdessen plant auch China den Bau einer Basis am Südpol des Mondes. Die Supermächte haben ein Auge auf die Region geworfen, weil sie reich an Ressourcen und Eis ist, was eine Erkundung und dauerhafte Besiedlung ermöglichen würde. China verhandelt derzeit mit Russland über den Bau eines Reaktors am Südpol des Mondes bis 2035. Dies veranlasste die NASA, das Verteidigungsministerium und das Energieministerium, sich dem Wettlauf anzuschließen.

So funktioniert das Projekt

Duffys Anweisung enthielt keine näheren Angaben zum Design oder zur Größe des geplanten Reaktors und es ist unklar, welche Ideen in den kommenden Monaten auftauchen werden.

„Um Amerikas Wettbewerbsfähigkeit und Führungsrolle auf der Mondoberfläche im Rahmen des Artemis-Programms zu stärken, entwickelt die NASA die Oberflächenspaltungstechnologie zügig weiter“, schrieb Bethany Stevens, Pressesprecherin der NASA in Washington, in einer E-Mail an Wired. Die NASA wird einen neuen Programmmanager für die Leitung des Projekts ernennen und innerhalb von 60 Tagen eine Ausschreibung an Unternehmen veröffentlichen. Weitere Details wird die NASA in den kommenden Tagen bekannt geben.“

Die neuen Leitlinien spiegeln die Ergebnisse eines kürzlich veröffentlichten Berichts über Atomkraft im Weltraum wider, den Lal gemeinsam mit dem Luft- und Raumfahrtingenieur Roger Myers verfasst hat. Darin wird ein „Go Big or Go Home“-Plan skizziert, der den Bau eines 100-Kilowatt-Reaktors auf dem Mond bis 2030 vorsieht.

Das 100-kW-Design sei „das Äquivalent dazu, zwei erwachsene afrikanische Elefanten und einen Basketballplatz-großen Taschenschirm ins All zu schicken“, sagte Lal. Der Unterschied liege darin, dass „diese Elefanten Wärme abstrahlen und der Schirm nicht dazu da ist, die Sonne zu blockieren, sondern die Wärme ins All abzuleiten“.

Die NASA ließ sich möglicherweise vom Surface Fission Project inspirieren, das 2020 mit dem Ziel begann, einen 40-kW-Reaktor zu bauen, der autonom auf dem Mond eingesetzt werden könnte. Obwohl noch nicht klar ist, welches Unternehmen den Auftrag für den Bau des 100-kW-Reaktors erhält, hat die 40-kW-Version bereits zahlreiche Unternehmen angezogen, darunter Aerojet Rocketdyne, Boeing und Lockheed Martin. Zu den Kräften gehören auch die Atomunternehmen BWXT, Westinghouse, X-Energy, das Ingenieurunternehmen Creare sowie die Raumfahrtunternehmen Intuitive Machines und Maxar.

Beim 40-kW-Projekt haben die beteiligten Unternehmen die maximale Gewichtsanforderung von sechs Tonnen noch nicht erreicht. Duffys neue Prognose geht jedoch davon aus, dass der Reaktor mit einem Schwerlastlandungsschiff transportiert wird, das bis zu 15 Tonnen Fracht transportieren kann.

Der 100-kW-Reaktor, der Uranbrennstoff, das Kühlsystem und weitere Komponenten könnten über mehrere Starts und Landungen zum Mond transportiert werden. Die Anlage könnte in einem Meteoriteneinschlagskrater oder sogar unter der Mondoberfläche errichtet werden, um im Falle eines Unfalls eine Kontamination zu vermeiden.

„Der Betrieb eines Ofens auf dem Mond wäre technisch anspruchsvoll“, sagte der Luft- und Raumfahrtingenieur Carlo Giovanni Ferro von der Polytechnischen Universität Turin in Italien gegenüber Wired. „Da der Mond keine Atmosphäre hat, kann man sich nicht wie auf der Erde auf Luftströmungen verlassen, um die Wärme abzuleiten.“

Darüber hinaus wird die Schwerkraft des Mondes, die nur ein Sechstel der Erdanziehungskraft beträgt, die Strömungsdynamik und die Wärmeübertragung beeinflussen, während der Regolith (Staub und Trümmer, die die Mondoberfläche bedecken) Kühlsysteme und andere Komponenten beeinträchtigen könnte. Insgesamt, sagte er, sei der Plan der NASA zwar realisierbar, aber dennoch sehr ehrgeizig.

Risiken und Vorteile

Für die gesamte Nukleartechnologie gelten strenge Sicherheitsvorschriften. Für Systeme, die über die Erde hinaus gestartet werden und in einer fremden Umgebung landen, sind die Anforderungen noch höher.

Experten zufolge besteht die beste Option nicht darin, für jedes mögliche Problem eine Lösung zu finden. Vielmehr muss bereits in der Entwurfsphase die Frage geklärt werden, ob sich das Problem vermeiden lässt.

Die Errichtung eines Atomreaktors auf dem Mond – sei es durch die NASA, China oder andere – müsste in jeder Phase hohe Standards erfüllen. So müsste beispielsweise der Uranbrennstoff wahrscheinlich in eine harte Schutzschicht eingeschlossen werden, um ein Auslaufen im Falle einer Fehlfunktion der Trägerrakete zu verhindern.

Neben soliden Sicherheitsstrategien wird der Wettlauf um die Atomenergie auf dem Mond neue Präzedenzfälle für Weltraumrecht und -politik schaffen. Jede Nation oder Organisation, die zuerst dort ankommt, wird aus Sicherheitsgründen wahrscheinlich Sperrzonen einrichten. Diese können mehrere Quadratkilometer groß sein und so Konkurrenten daran hindern, sich ihnen zu nähern.

Atomkraft im Weltraum war lange ein Traum. Doch nun glauben Experten, dass die Zeit gekommen ist. Wenn sich Kernreaktoren auch jenseits der Erde durchsetzen, wird die Menschheit den Weltraum deutlich besser erforschen und nutzen können.

„Mit dieser Energie können wir eine dauerhafte Infrastruktur auf Mond und Mars schaffen. Wir können Systeme zur Ressourcengewinnung betreiben, um Sauerstoff, Wasser und Treibstoff für die menschliche Besiedlung zu gewinnen – nicht nur zum Überleben, sondern für ein komfortables Leben“, sagte Lal. „Wir können Wissenschaft im großen Maßstab betreiben, ohne unsere Instrumente für die Energiegewinnung – vom Radar bis zum Seismometer – verkleinern zu müssen. Das ist die Grundlage für die Öffnung des Tors zum Sonnensystem. Und das ist es, was mich wirklich begeistert.“

Die erste Nation, die erfolgreich einen Reaktor auf dem Mond platziert, wird die Zukunft maßgeblich beeinflussen, und die potenziellen Konkurrenten legen immer mehr zu. Im neuen Wettlauf im Weltraum geht es also nicht darum, wer zuerst auf dem Mond ist, sondern wer länger bleiben kann./

(Vietnam+)

Quelle: https://www.vietnamplus.vn/vi-sao-my-muon-xay-dung-lo-phan-ung-hat-nhan-tren-mat-trang-post1053975.vnp