Die NASA und die US-Militärforschungsbehörde DARPA wollen gemeinsam ein nuklear-thermisches Raketentriebwerk im Weltraum testen. Das kündigten die beiden Behörden am Dienstag an. Der Testflug in einem niedrigen Erdorbit soll im Fiskaljahr 2027 stattfinden.
Nuklear-thermische Antriebe nutzen einen Kernreaktor, der hohe Temperaturen erzeugt. Damit wird der Treibstoff an Bord, beispielsweise Wasserstoff, auf mehr als 2000 Grad Celsius aufgeheizt, er wird gasförmig und dehnt sich aus. Das Gas wird über die Düse beschleunigt und erzeugt Schub. Das Schub-Gewichtsverhältnis eines solchen Antriebs ist nach Angaben der DARPA 10.000 Mal größer als bei elektrischen Antrieben und liefert einen spezifischen Impuls, der zwei bis fünf Mal größer ist als bei chemischen Triebwerken.
"Mit Hilfe dieser neuen Technologie könnten Astronauten schneller als je zuvor in den und aus dem Weltraum reisen – eine wichtige Fähigkeit, um sich auf bemannte Missionen zum Mars vorzubereiten", so NASA-Administrator Bill Nelson. Ein Flug zum Mars dauert mit herkömmlicher Antriebstechnik rund 260 Tage, mit nuklearem Antrieb könnte die Zeit nach Angaben der NASA auf rund 120 Tage reduziert werden. Astronauten wären so kürzer der kosmischen Strahlung ausgesetzt. Allerdings bergen Nuklearantriebe gewisse Risiken. Wenn es beispielsweise beim Raketenstart (mit herkömmlichen chemischen Triebwerken) zu einem Fehler kommt, könnte sich radioaktives Material großflächig in der Atmosphäre verteilen.
Forschung zu nuklearen Raumfahrtantrieben schon in den 1950ern
Die DARPA arbeitet offiziell seit 2021 an nuklear-thermischen Raketenantrieben, das entsprechende Programm heißt Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO). Als Hauptauftragnehmer für Phase 1, in deren Rahmen das vorläufige Konzept eines Kernreaktors, des Antriebssubsystems und eines experimentellen Raumfahrzeug entwickelt werden sollen, wurden im April 2021 General Atomics, Blue Origin und Lockheed Martin ausgewählt. General Atomics ist dabei für den Kernreaktor zuständig, Blue Origin und Lockheed Martin unabhängig voneinander für das Raumfahrzeugkonzept.
Auch die NASA beschäftigt sich seit 2021 mit Nuklearantrieben: Im Juli wurden BWX Technologies, General Atomics Electromagnetic Systems und Ultra Safe Nuclear Technologies mit Konzeptstudien zu Kernreaktoren für nuklear-thermische Antriebe beauftragt.
Im Rahmen der nun bekannt gegebenen Vereinbarung zwischen DARPA und NASA wird das Space Technology Mission Directorate (STMD) der US-Raumfahrtbehörde die technische Entwicklung des Nukleartriebwerks leiten, der in das experimentelle Raumfahrzeug von DARPA integriert werden soll.
Nuklear-thermische Raketenantriebe wurden bereits ab Mitte der 1950er Jahren entwickelt und am Boden getestet, sowohl in den USA als auch in Russland. Dabei ist das amerikanische NERVA-Triebwerk (Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) wohl das am weitesten entwickelte. Es sollte in der dritten Stufe der Saturn V zum Einsatz kommen. Allerdings wurde das Programm nach Budgetkürzungen 1972 eingestellt.
