Nuklearraketen verkürzen Mars-Reisen stark
Oak Ridge National Laboratory entwickelt innovative Materialien und neuartige Beschichtungen
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Probenvorbereitung für einen Test im Hochtemperaturrofen (Foto: Brandon Wilson, ornl.gov) |
Oak Ridge/Columbus (pte004/09.04.2025/06:15)
Forscher des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) entwickeln Materialien und Beschichtungen für eine Rakete mit Nuklearantrieb. Diese könnte die Reisezeit zum Mars von sechs bis neun auf eineinhalb Monate verkürzen. Im Kernreaktor an Bord werden der Vision zufolge Uranatome gespalten. Die hohe Temperatur wird auf Wasserstoff übertragen, der eine Temperatur von 2.300 Grad Celsius erreicht. In einem gewaltigen Schwall wird er dann ausgestoßen.
Wasserstoff schwer zu bändigen
Die Effektivität soll den Experten nach doppelt so hoch sein wie bei klassischen Raketenantrieben, bei denen Treibstoff verbrannt wird. Theoretisch könne eine solche Rakete auch auf eine höhere Geschwindigkeit kommen, wenn sie genug Treibstoff an Bord hätte. Doch der ist begrenzt. Hätte die Rakete zu viel davon an Bord, würde sie zu langsam beschleunigt.
Wasserstoff ist dagegen extrem leicht, sodass auch große Mengen in komprimierter Form oder verflüssigt das Startgewicht nicht unzulässig erhöhen würde. Auch ist Wasserstoff das leichteste Element und seine Atome sowie Moleküle sind so klein, dass sie selbst durch absolut dicht erscheinende Wände schlüpfen - diffundieren - können, unterstreichen die Forscher.
Um das zu verhindern, müssen Behälter her, die dicht sind. Auch für die Düse, durch die der heiße Wasserstoff strömt, ist eine Materiallösung nötig. "Die Erprobung von Materialien für außergewöhnlich hohe Temperaturen ist ein erster und entscheidender Schritt, um die NASA dabei zu unterstützen, Raketen für die bemannte Raumfahrt mit nuklearer Thermalantriebstechnologie zu entwickeln und zu qualifizieren", so ORNL-Forscher Brandon Wilson.
Zirkoniumcarbid als Beschichtung
Das Team hat bereits eine Technik entwickelt, mit der Brennstoffbehälter und Reaktorkernmaterialien mit Zirkoniumcarbid beschichtet werden, das diese kritischen Komponenten schützt, ohne den Betrieb des Reaktors zu stören. Um diese Beschichtung unter den kombinierten Auswirkungen von hohen Temperaturen und hoher Strahlung zu testen, haben die Fachleute einen speziellen Hochtemperaturofen entwickelt.
Diese Apparatur ist laut den ORNL-Wissenschaftlern für den Betrieb in einem Kernreaktor ausgelegt. Der Reaktor liefert die Strahlung, die in einer Nuklearrakete vom Bordreaktor ausgeht. In diesem Ofen wird innerhalb von fünf Minuten eine Temperatur von 2.200 Grad erreicht. Getestet wird dieses leistungsfähige Aggregat im Forschungsreaktor der Ohio State University in Columbus.
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