Die Leistung des Kernwärmeantriebs könnte gesteigert werden
– Nachrichten vom 10. Februar 2019 –
Kernkraftmaschinen wurden bereits in den 1960er Jahren weiterentwickelt. Nuclear Thermal Propulsion (NTP) liefert Schub durch Verringerung des Wasserstoffdrucks durch die Wärme eines Kernreaktors. Dies erzeugt einen starken Schub, reicht aber nicht aus, um eine erste Raketenstufe oder ein SSTO-Raumfahrzeug voranzutreiben.
Im Jahr 2015 hatte ein Ingenieur, der an der SpaceX-Raptor-Engine gearbeitet hat, einen Weg gefunden, die Leistung und Effizienz eines solchen Systems zu verbessern. Dabei wird Luft in die Atmosphäre gebracht, um dem Kernwärmeantrieb einen Verbrennungszyklus hinzuzufügen. In einem solchen Motor wird der Wasserstoff zuerst expandiert, indem er durch einen Kernreaktor erhitzt wird. Es wird dann in eine Verbrennungskammer eingespritzt, wo es in Kontakt mit der Umgebungsluft verbrennt. Dies führt zu einer starken Erhöhung des Schubes und des spezifischen Impulses.
In der ersten Flugphase glaubt dieser Ingenieur, dass ein solches System genug Energie produzieren würde, um eine SSTO-Rakete zu betreiben und eine große Nutzlast in den niedrigen Orbit und darüber hinaus bringen zu können. Offensichtlich sollten diese Raketen wiederverwendbar sein, um wirtschaftlich zu sein, da die verwendeten Technologien sehr komplex sein werden. Wir werden einen solchen Motor lange nicht sehen.
Die NASA startet Forschung über nuklearen thermischen Antrieb
– Nachrichten vom 15. August 2017 –
Die Nuclear Engine for Rakete Vehicle Application (NERVA) ermöglichte der NASA in den 1960er und 1970er Jahren die Entwicklung einer nuklearen Wärmekraftmaschine. Die NASA hat beschlossen, wieder in nuklearen thermischen Antrieb zu investieren. Tatsächlich hat die US-Raumfahrtbehörde beschlossen, 18,8 Millionen Dollar zu investieren, um die Forschung an diesem Motortyp wieder aufleben zu lassen. Um ein neues Konzept für eine nukleare Wärmekraftmaschine zu entwickeln, hat sich die NASA mit BWXT zusammengeschlossen. Diese Firma ist auf das Design von nuklearen Lösungen und Kernbrennstoffen spezialisiert. Zum Beispiel stellt es Brennstäbe für Flugzeugträger und U-Boote der US Navy her. Der Vertrag mit BWXT wird drei Jahre dauern, und das private Unternehmen wird für die Entwicklung und Erprobung eines Prototyp-Kernbrennstoffs für einen NERVA-Motor verantwortlich sein. Darüber hinaus wird BWXT seine Erfahrung bei der US-Raumfahrtbehörde einbringen, um die Möglichkeiten und Kosten eines solchen Motors zu untersuchen.
Im Moment ist es unmöglich zu sagen, ob die US-Raumfahrtbehörde diese Forschung nutzen wird, um eine neue nukleare Wärmekraftmaschine zu lancieren. Wir können uns auch vorstellen, dass diese Forschung ganz oder teilweise genutzt werden könnte, um einen Kernreaktor zu entwickeln, der Elektromotoren wie dem VASIMR-Motor Energie liefern kann. Dieses Budget ist Teil eines Programms namens Game Changing Development, um technologische Durchbrüche zu identifizieren und zu testen, die die Art und Weise verändern könnten, wie die NASA ihre Weltraummissionen gestaltet.
Wenn es darum geht, die Möglichkeiten des Reisens im Weltraum zu erhöhen, ist der Antrieb oft der limitierende Faktor. Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, chemische Motoren zu überwinden. Die nukleare Option ist etwas eigenartig, weil sie immer mit einem Umweltrisiko und einem starken Druck der öffentlichen Meinung verbunden ist. Beim Start der Cassini-Raumsonde im Jahr 1997 gab es Demonstrationen, weil die Raumsonde 32 Kilo Plutonium zur Versorgung ihrer RTG-Thermoelektrizitätsgeneratoren mit sich führte, die Wärme aus Radioaktivität nutzten, um Elektrizität zu erzeugen, aber ohne Reaktionsspaltung. Die Lieferung von radioaktivem Material in den Weltraum war nach einer langen Reihe von Tests genehmigt worden, die zeigten, dass die RTGs auch im Falle einer Raketenexplosion intakt bleiben würden. Wenn sich die NASA entschließt, Kernkraft zu entwickeln, sollte sie in der Lage sein, einen Reaktor oder einen Motor zu konstruieren, der alle möglichen Ausfälle beim Start aushält. Es bleibt also noch viel Arbeit, bis ein solcher Motor in Aktion ist.
Bild von der NASA / Pat Rawlings (Public Domain), über Wikimedia Commons
Quellen
