Mit thermischem Raketenantrieb zum Mars? Sehr schwer, nicht stark genug und damit zu langsam. Pulsantrieb, das wär's doch. Die Nasa hat gerade erfolgreich einen Nukleartreibstoff getestet. Astrophysiker Michael Büker erklärt das Prinzip und die Implikationen.
Grundsätzlich taugt nuklear-thermischer Brennstoff für den atomaren Pulsantrieb von Raumschiffen. Einen potentiellen Treibstoff haben der amerikanische Rüstungs- und Energiekonzern General Atomics und die US-Raumfahrbehörde jüngst erfolgreich getestet.
"Es ist schon ziemlich klar, dass diese Technik grundsätzlich funktionieren würde", sagt Astrophysiker und Wissenschaftsjournalist Michael Büker. Er hält es für möglich, dass die nukleare Antriebstechnik die Reise zum Mars von sechs bis neun auf etwa anderthalb Monate verkürzen könnte.
"Das ist schon eher eine sehr optimistische Zukunftsvision. Insbesondere ist so ein Antrieb noch nie ins All geflogen."
Mit den aktuellen Tests sind Bedingungen im Inneren eines Pulstriebwerks nachgestellt worden. Spaltbarer Kernbrennstoff aus Uran wird darin von Wasserstoff umströmt, der gut 2.300 Grad Celsius heiß ist. Offenbar habe sich das eigens entwickelte Brennstoffmaterial gut geschlagen, sagt Michael Büker.
Atomtriebwerke in der Entwicklung
Tatsächlich wird dabei ein sehr kleiner Atomreaktor ins All geschossen, erklärt er. Er erinnert daran, dass bereits in der Vergangenheit schon verschiedene Arten von Atomreaktoren in den Weltraum geschossen worden sind. Diese dienten stets der Stromversorgung von Satelliten und Raumsonden, nicht dem Antrieb. Das Neue an einem nuklearen Raketenantrieb wäre, dass mithilfe von Kernspaltung ein Raumfahrzeug von A nach B beschleunigen und zum Beispiel zum Mond, oder eben auch zum Mars angetrieben wird.
"Das hohe Gewicht des Brennstoffs macht die Raumfahrt aufwändig und teuer. Deshalb ist ein nuklearer Raketenantrieb verlockend."
Alle thermischen Raketenantriebe funktionieren nach dem Rückstoßprinzip: In einer Brennkammer im Innern einer Rakete wird Treibstoff chemisch verbrannt. Die heißen Verbrennungsgase strömen aus einer Düse raus. "Das ist eine bewährte Technik, aber sie erfordert ziemlich viel Brennstoff", erklärt Michael Büker.
Pulsantrieb: Wenig Treibstoff, viel Schub
Der atomare Pulsantrieb funktioniert vereinfacht so: Durch die nukleare Kettenreaktion im Uran wird der Wasserstoff stark erhitzt und dann durch die Düse ausgestoßen. Das erzeugt sehr viel Schub. Rechnerisch lässt sich aus der gleichen Menge Wasserstoff das Doppelte an Beschleunigung rausholen, als bei einer Verbrennung.
"Wenn die Rakete drumherum explodiert, bleibt der Reaktor trotzdem am Stück, und soll einfach ins Meer fallen."
Blendet man die atomaren Rückstände, die ins All gelangen aus, bleibt bei einem Pulsantrieb immer noch das Risiko einer Explosion während des Starts. Michael Büker weist darauf hin, dass die europäische Raumfahrt bislang grundsätzlich auf Atomtechnik an Bord von Raketen verzichtet.
Und sagt: "Bei Unglücken in der Raumfahrt passiert immer mal wieder auch Unerwartetes."