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-Atomreaktor auf dem Mond zu errichten. Experten halten dies für ein ehrgeiziges, aber durchaus erreichbares Ziel.

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

Mit dem Plan lässt sich ein jahrzehntealter Traum von der Nutzung von Kernenergie im Weltraum wieder aufleben – ein Schritt, der den Vereinigten Staaten neue Möglichkeiten eröffnen könnte, gleichzeitig aber auch die rechtlichen Bestimmungen für die Nutzung extraterrestrischer Ressourcen und Umgebungen in Frage stellt.

„Ich denke, wer auch immer zuerst dort ist, könnte eine Sperrzone ausrufen. Das würde die Möglichkeiten der USA, im Rahmen des Artemis-Programms eine Präsenz auf dem Mond aufzubauen, erheblich einschränken, falls wir nicht früh genug dort ankommen“, sagte Duffy mit Blick auf das Artemis-Programm der NASA, das die Rückkehr von Amerikanern zum Mond in den kommenden Jahren zum Ziel hat.

Die neuen Richtlinien skizzieren einen Fünfjahresplan für die Entwicklung, den Start und die Installation eines 100-Kilowatt-Reaktors (kW) am Südpol des Mondes. Das NASA-Programm wird mit kommerziellen Partnern zusammenarbeiten.

Zum Vergleich: 100 kW würden etwa 80 amerikanische Haushalte mit Strom versorgen. Das ist zwar wenig, aber im Vergleich zu den einfachen Kernkraftwerken, die Mars-Rover und andere Raumfahrzeuge antreiben, wäre es eine enorme Leistungssteigerung. Diese Reaktoren erzeugen nur wenige hundert Watt, etwa so viel wie ein Toaster oder eine leistungsstarke Halogenlampe.

„Die Auswirkungen des neuen Projekts werden bahnbrechend sein, nicht nur für den Mond, sondern für das gesamte Sonnensystem“, sagte Bhavya Lal, ehemalige kommissarische Leiterin der Abteilung für Technologie, Politik und Strategie der NASA. Die Stationierung eines Kernreaktors auf dem Mond würde es der Raumfahrtindustrie ermöglichen, „Weltraumsysteme nach unseren Vorstellungen zu entwickeln, anstatt durch die verfügbare Energiemenge eingeschränkt zu sein.“

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

Der Bau eines Atomkraftwerks 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 knapp bemessener Zeitraum, aber die Technologie ist vorhanden“, sagte Professor Simon Middleburgh, Co-Direktor des Instituts für die Zukunft der Kernenergie an der Bangor University in Großbritannien.

Das größte Hindernis war bisher nicht die Technologie, sondern der fehlende Bedarf an einem Reaktor im Weltraum. Auch der politische Wille, das Projekt durchzusetzen, fehlte. Doch das ändert sich nun.

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

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

Das Artemis-Programm soll die Grundlage für den Bau einer permanenten Basis am Südpol des Mondes schaffen und Technologien für bemannte Marsmissionen entwickeln. In jedem Fall benötigen bemannte Missionen in einer so extremen Umgebung wie dem Mond eine zuverlässige und reichliche Energiequelle. „Die Schwerkraft und die Temperaturschwankungen auf dem Mond sind extrem. Tagsüber herrschen 100 °C, nachts fast der absolute Nullpunkt. Sämtliche Elektronik muss strahlungsresistent sein“, so Lal.

China plant unterdessen ebenfalls den Bau einer Basis am Südpol des Mondes. Die Supermächte haben die Region im Visier, da sie reich an Ressourcen und Eis ist, was die Erforschung des Weltraums und eine langfristige Besiedlung ermöglichen könnte. China verhandelt mit Russland über den Bau eines Reaktors am Südpol des Mondes bis 2035, was NASA, das Verteidigungsministerium und das Energieministerium dazu veranlasst hat, in den Wettlauf einzusteigen.

So funktioniert das Projekt

Duffys Anweisung ließ viele Details über die Konstruktion oder Größe des vorgeschlagenen Reaktors offen, und es ist unklar, welche Ideen in den kommenden Monaten auftauchen werden.

„Um die Wettbewerbsfähigkeit und Führungsrolle der USA auf der Mondoberfläche im Rahmen des Artemis-Programms zu stärken, entwickelt die NASA die Oberflächenspaltungstechnologie mit Hochdruck“, schrieb Bethany Stevens, NASA-Pressesprecherin in Washington, in einer E-Mail an Wired. Die NASA wird einen neuen Programmmanager ernennen, der das Projekt leiten soll, und innerhalb von 60 Tagen eine Ausschreibung veröffentlichen. Weitere Details wird die NASA in Kürze bekannt geben.

Die neuen Richtlinien spiegeln die Erkenntnisse eines kürzlich erschienenen Berichts über Kernenergie im Weltraum wider, der von Lal und dem Luft- und Raumfahrtingenieur Roger Myers gemeinsam verfasst wurde und einen „Alles oder nichts“-Plan skizziert, der darauf abzielt, bis 2030 einen 100-Kilowatt-Reaktor auf dem Mond zu bauen.

Laut Lal entspricht die 100-kW-Konstruktion dem Start von zwei ausgewachsenen afrikanischen Elefanten und einem faltbaren Regenschirm von der Größe eines Basketballfelds ins Weltall. Der Unterschied besteht darin, dass „diese Elefanten Wärme abstrahlen und der Regenschirm nicht dazu dient, die Sonne abzuhalten, sondern die Wärme ins Weltall abzuleiten.“

Die NASA ließ sich möglicherweise vom Surface Fission Project inspirieren, das 2020 mit dem Ziel startete, einen 40-kW-Reaktor zu bauen, der autonom auf dem Mond eingesetzt werden kann. Während noch unklar ist, welches Unternehmen den Zuschlag für den Bau des 100-kW-Reaktors erhält, hat die 40-kW-Version bereits das Interesse zahlreicher Firmen wie Aerojet Rocketdyne, Boeing und Lockheed Martin geweckt. Zu den weiteren Beteiligten zählen die Nuklearunternehmen BWXT, Westinghouse und X-Energy, das Ingenieurbüro Creare sowie die Raumfahrttechnologieunternehmen Intuitive Machines und Maxar.

Beim 40-kW-Projekt haben die beteiligten Unternehmen die maximale Massenanforderung von 6 Tonnen nicht erfüllt. Duffys neue Richtlinien gehen jedoch davon aus, dass der Reaktor mit schweren Landungsbooten transportiert wird, die bis zu 15 Tonnen Fracht befördern können.

Der 100-kW-Reaktor, der Uranbrennstoff, die Kühlsysteme und weitere Komponenten könnten in mehreren Starts und Landungen zum Mond transportiert werden. Die Anlage könnte in einem Meteoritenkrater 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“, erklärte der Luft- und Raumfahrtingenieur Carlo Giovanni Ferro von der Polytechnischen Universität Turin gegenüber Wired. „Da der Mond keine Atmosphäre besitzt, kann man sich nicht auf die Luftströmung verlassen, die auf der Erde zur Wärmeabfuhr vorhanden ist.“

Zudem beeinflusst die Mondgravitation, die nur ein Sechstel der Erdanziehungskraft beträgt, die Fluiddynamik und den Wärmetransport, während der Regolith (Staub und Trümmer auf der Mondoberfläche) Kühlsysteme und andere Komponenten beeinträchtigen könnte. Insgesamt sei der NASA-Plan zwar machbar, aber dennoch sehr ambitioniert, so der Experte.

Risiken und Nutzen

Alle Nukleartechnologien erfordern strenge Sicherheitsbestimmungen. Die Anforderungen sind sogar noch höher für Systeme, die außerhalb der Erde gestartet werden und in fremden Umgebungen landen.

Experten zufolge ist es nicht die beste Option, für jedes potenzielle Problem Lösungen zu finden. Vielmehr müssen wir uns bereits in der Planungsphase mit der Frage auseinandersetzen, ob sich das Problem vermeiden lässt.

Jede Stationierung eines Kernreaktors auf dem Mond, sei es durch die NASA, China oder ein anderes Unternehmen, müsste in jeder Phase hohe Standards erfüllen. Beispielsweise würde der Uranbrennstoff wahrscheinlich von einer starren Schutzhülle umschlossen, um ein Auslaufen im Falle eines Raketenversagens zu verhindern.

Abgesehen von einer soliden Sicherheitsstrategie wird der Wettlauf um die Nutzung von Atomkraft auf dem Mond neue Präzedenzfälle für Weltraumrecht und -politik schaffen. Die Nation oder Organisation, die als Erste dort ankommt, wird wahrscheinlich aus Sicherheitsgründen Sperrzonen einrichten. Diese Zonen könnten mehrere Quadratkilometer groß sein und so verhindern, dass Konkurrenten sich nähern.

Atomkraft im Weltraum ist seit Generationen ein Traum. Experten glauben nun, dass die Zeit dafür gekommen ist. Sollten Kernreaktoren außerhalb der Erde zum Standard werden, würde sich die Fähigkeit der Menschheit, den Weltraum zu erforschen und zu nutzen, enorm erweitern.

„Mit dieser Energie können wir permanente Oberflächeninfrastruktur auf dem Mond und dem Mars errichten. Wir können Rohstoffgewinnungssysteme betreiben, um Sauerstoff, Wasser und Treibstoff für 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 – vom Radar bis zum Seismometer – aufgrund des Energieverbrauchs verkleinern zu müssen. Das ist die Grundlage, um das Tor zum Sonnensystem zu öffnen. Und genau das begeistert mich so sehr.“

Die erste Nation, der es gelingt, einen Reaktor auf dem Mond zu errichten, wird die Zukunft maßgeblich mitgestalten, und alle potenziellen Konkurrenten beschleunigen ihre Bemühungen. Daher geht es im neuen Weltraumwettlauf nicht darum, wer als Erster zum Mond gelangt, sondern vielmehr darum, wer dort am längsten bleiben kann.

(Vietnam+)

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