Die NASA soll mit Atomkraft zum Mars fliegen

Die USA haben ihr Raumfahrtprogramm umgeplant. Demnach soll bereits in zwei Jahren ein umbenanntes Raumschiff zum Mars fliegen und dort drei Helikopterdrohnen aussetzen. Die Sonde soll durch einen Nuklearreaktor angetrieben werden, der Strom für einen Ionenantrieb liefert. Das hat es so noch nicht gegeben.

Von Michael Förtsch

Bei der NASA herrscht derzeit sowohl Aufbruchstimmung als auch Unsicherheit. Denn der im vergangenen Jahr als neuer NASA-Chef vereidigte Jared Isaacman hat am 24. März 2026 das Raumfahrtprogramm der USA umgekrempelt. In einer einstündigen Pressekonferenz kündigte Isaacman gemeinsam mit seinen Kollegen an, dass die Pläne für die Lunar-Gateway-Raumstation zurückgestellt werden. Stattdessen soll im Rahmen des Artemis-Programms gleich eine feste, dauerhaft bemannbare Basis auf der Mondoberfläche entstehen. Deren Aufbau soll 2028 in drei Phasen beginnen. Das Ziel? Die USA wollen China – und dem Ende von Trumps Amtszeit – zuvorkommen, wie Isaacman andeutet, ohne die Volksrepublik explizit zu nennen. Denn China plant gemeinsam mit Russland und anderen Partnerstaaten den Bau einer eigenen Mondstation, deren Konstruktion vor Ende des Jahrzehnts beginnen könnte. „Die Uhr tickt“, so Isaacman. „Und Erfolg oder Niederlage in diesem Wettbewerb der Mächte wird in Monaten, nicht Jahren gemessen werden.“

Aber da war dann noch eine andere spektakuläre, wie aber auch umstrittene Ankündigung. Ebenso in zwei Jahren – vor Ende 2028 – soll ein Raumschiff zum Mars aufbrechen. Unbemannt, aber mit einem Trio von Drohnenhubschraubern an Bord, das den roten Planeten in Vorbereitung einer bemannten Mission erkunden soll. Angetrieben werden soll die Space Reactor-1 Freedom getaufte Raumsonde von einem 20-Kilowatt-Atomreaktor, der mit niedrig angereichertem Uran und Urandioxid befeuert wird. Das wäre in mehrfacher Hinsicht ein Novum. Denn die nun in Rekordzeit zu entwickelnde SR-1 Freedom wäre das erste durch Atomenergie angetriebene Raumfahrzeug, das die Erdumlaufbahn verlässt – und zu einem anderen Himmelskörper aufbricht.

Laut Isaacman wird die Technologie der Mars-Sonde „die Fähigkeiten freisetzen, die für eine dauerhafte Erforschung jenseits des Mondes sowie für Missionen zum Mars und in das äußere Sonnensystem notwendig sind“. Einige Raumfahrtexperten sehen das genauso und sind der Meinung, dass Kernreaktoren für die Zukunft der Menschheit im All unabdingbar sind. Andere sind gegenüber Kernreaktoren im All jedoch äußerst skeptisch. Denn diese wären ein unberechenbarer Risikofaktor. Käme es zu einem Problem, könnte der Schaden riesig sein. Tatsächlich ist diese Idee jedoch keineswegs neu. Die US-Raumfahrtbehörde hat über Jahrzehnte hinweg immer wieder an atomaren Komponenten für Raumfahrzeuge geforscht. Diese oft millionenschweren Projekte wurden jedoch immer wieder eingestellt. Oft aus finanziellen oder politischen Gründen.

Eine alte Idee

Bereits Ende der 1940er Jahre stellten US-Militärforscher erste Überlegungen zur Verwendung von Spaltmaterial in der Raumfahrt an. Denn zu diesem Zeitpunkt fanden erste erfolgreiche Entwicklungen bei Reaktoren statt, die zukünftig auf U-Booten der US-Marine eingesetzt werden sollten. Die Überlegungen verliefen jedoch im Sande, da es zu diesem Zeitpunkt noch keine konkreten Raumfahrtpläne oder politischen Notwendigkeiten gab. Diese manifestierten sich erst, als im Oktober 1957 der sowjetische Satellit Sputnik in eine Erdumlaufbahn gebracht wurde und dessen piependes Funksignal auf der ganzen Welt zu hören war. Dieser Schock sorgte bei der US-Regierung für eine nahezu grenzenlose Investition in die eigenen Raumfahrtambitionen.

Dazu zählten auch Initiativen zur Nutzbarmachung der Kernenergie. Unter dem Namen Space Nuclear Auxiliary Power sollten sowohl Radioisotopengeneratoren, die durch den natürlichen Zerfall von Kernmaterial elektrischen Strom erzeugen lassen, als auch kompakte Kernreaktoren entwickelt werden. Die Radioisotopengeneratoren wurden später unter anderem zur Stromversorgung der zahlreichen Gerätekomplexe für Langzeitexperimente bei mehreren Apollo-Missionen auf der Mondoberfläche verwendet und dort zurückgelassen. Auch die Sonde Cassini-Huygens verwendete eine Radionuklidbatterie, allerdings nicht zum Antrieb, sondern zum Betrieb ihrer Bordelektronik und Sensoren.

In diesem Bereich arbeitete die NASA bereits mit Rüstungs-, Luft- und Raumfahrtfirmen zusammen. Ein Beispiel ist das Projekt Orion, bei dem die Idee verfolgt wurde, ein Raumschiff mittels nuklearer Explosionen zu beschleunigen. Dazu sollten kleine Atombomben aus dem Heck des Raumschiffs abgefeuert werden, das mit einem massiven Schutzschild und einem Stoßdämpfersystem ausgestattet war. Die Wucht der Explosionen sollte das Schiff nach vorne schleudern. An dem Projekt waren Firmen wie General Atomics und Wissenschaftler wie Freeman Dyson und Frederic de Hoffmann beteiligt. Fast ein Jahrzehnt wurde an dem seinerzeit hoch geheimen Konzept geforscht. Letztlich wurde es zwar als durchaus umsetzbar, aber auch als äußerst kostspielig eingestuft. Weder die NASA noch die US-Luftwaffe, die das Projekt zeitweise übernahm, wollten es weiterfinanzieren.

Als deutlich aussichtsreicher galt die Initiative NERVA – kurz für Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application. Diese hatte 1955 unter dem Namen Project Rover als Kooperation der US-Atomenergiebehörde und der US-Luftwaffe im Los Alamos Scientific Laboratory begonnen, wurde aber von 1958 auf 1959 der neu gegründeten NASA unterstellt. Das vorrangige Ziel der NASA war die Entwicklung eines nuklearthermischen Raketenantriebs für Langstreckenmissionen im All, beispielsweise für eine bemannte Mission zum Mars. Die Grundidee war im Kern recht simpel: Anstatt wie üblich bei Raketen einen Treibstoff zu zünden, um die dann expandierenden heißen Gase durch eine Düse zu leiten, sollte Wasserstoff durch einen Kernreaktor geführt, auf Tausende Grad erhitzt und für den Schub genutzt werden.

In den 1960ern machte die Entwicklung des NERVA-Programms beachtliche Fortschritte. Es wurden Reaktoren und Testtriebwerke gebaut, die erfolgreich in der Wüste von Nevada getestet wurden. Dabei zeigte sich, dass sie sich gut kontrollieren lassen und bis zu doppelt so effizient sind wie chemische Raketenantriebe. Die NASA beurteilte NERVA als vielversprechend und plante bereits, es in zukünftigen Programmen einzusetzen. Nach der Mondlandung im Jahr 1969 und dem Sieg im Wettlauf ins All ließ jedoch die politische und gesellschaftliche Dringlichkeit ambitionierter Raumfahrtprojekte nach. Ein bemannter Flug zum Mars und Langzeitmissionen im All verloren während der Nixon-Regierung den nötigen Rückhalt und die erforderlichen Budgets. Infolgedessen wurde das NERVA-Programm 1972 eingestellt.

Projekt Prometheus?

Seit den 1980er-Jahren forscht die NASA im Rahmen kleinerer Initiativen immer wieder an der möglichen Nutzung von Kernenergie im Weltraum. So wurde etwa mit SP-100 die Entwicklung eines kompakten Reaktors für den Einsatz auf Raumschiffen und Raumsonden durch General Electric erwogen. Dieser sollte unter anderem Strom für Satelliten, Bordsysteme von Raumschiffen und Basen liefern. Doch bereits nach wenigen Jahren wurde diese Idee wieder verworfen. Erst in den 2000er Jahren wurde wieder ernsthaftes Interesse an der atomaren Raumfahrt geweckt. 2002 startete die US-Raumfahrtbehörde nämlich das Project Prometheus. Ziel des Projekts war die Entwicklung von Radioisotopengeneratoren und Kernreaktoren für den Einsatz im tiefen Raum.

Angedacht war deren Einsatz auf Raumsonden, aber zukünftig auch auf bemannten Raumschiffen, sowohl zur Stromerzeugung als auch, vor allem, für einen Antrieb, der über Monate oder sogar Jahre laufen könnte. Dabei war jedoch kein nuklearthermischer Raketenantrieb, nach dem Vorbild von NERVA, gedacht, sondern nuklear-elektrische Konzepte. Bei diesen erzeugt eine Atombatterie oder ein Kernreaktor elektrischen Strom. Dieser wird dann beispielsweise genutzt, um durch die Ionisierung von Xenon oder anderen Gasen einen Ionenantrieb zu versorgen.

Ein solcher Antrieb sollte für die Raumsonde Jupiter Icy Moons Orbiter eingesetzt werden. Das über 50 Meter lange und über 15 Meter breite Raumschiff sollte mit einem 200-Kilowatt-Reaktor ausgestattet und angetrieben von acht Ionenantrieben zum Jupiter und dessen Mond Europa fliegen. Ende 2004 war bereits beschlossen worden, dass das Rüstungsunternehmen Northrop Grumman die Konstruktion der Sonde übernehmen sollte. Aber im Jahr darauf wurde das Projekt durch Budgetkürzungen beschnitten und de facto aufgegeben. Grund waren Zweifel an der Umsetzbarkeit des Kernantriebs, aber auch der neu gesetzte Fokus auf bemannte Raumfahrtmissionen und die seit dem Jahr 2000 durchgehend besetzte Internationale Raumstation.

Zweifel und Hoffnung

Der Kernantrieb von Space Reactor-1 Freedom soll an die Idee von Project Prometheus und das Grundkonzept für den Jupiter Icy Moons Orbiter anknüpfen. Auch hier soll der Atomreaktor kontinuierlich Wärme produzieren, die in Strom umgewandelt wird, der wiederum einen Xenon-Ionenantrieb antreibt. Zwar erzeugen Ionenantriebe nur geringen Schub, aber sie können durch die kontinuierliche Beschleunigung über Monate hinweg eine immense Geschwindigkeit aufbauen. Derartige Ionenantriebe haben sich bereits bewährt. Im Jahr 1998 hatte die NASA die Sonde Deep Space 1 zur Erprobung dieser und anderer Technologien gestartet. Nach mehrfacher Verlängerung der ursprünglichen Mission, um etwa den Asteroiden (9969) Braille und den Kometen 19P/Borrelly zu beobachten, wurde die Sonde Ende 2001 abgeschaltet.

Das Ionenaggregat für Deep Space 1 wurde von der NASA selbst entwickelt. Der für Space Reactor-1 Freedom vorgesehene Antrieb, das sogenannte Power and Propulsion Element, soll hingegen von Lanteris Space Systems stammen. Ursprünglich war dieser Antrieb für die Asteroid Redirect Mission entwickelt worden, bei der eine Sonde einen Asteroiden oder einen Teil davon einfangen und in Erdnähe bringen sollte. Nachdem diese Mission aufgegeben wurde, sollten das PPE als Ausrichtungs- und Antriebseinheiten der Mond-Raumstation Lunar Gateway genutzt werden. Der nötige Strom sollte dabei über Solarzellen gewonnen werden. Für Space Reactor-1 Freedom muss das Antriebsmodul nun jedoch an einen Reaktor angepasst werden.

Fraglich ist dagegen noch, wer eben jenen Reaktor für das Raumschiff bereitstellen soll, das mit seiner Fachwerkkonstruktion etwas an einen Startstrommast erinnert. Zwar stehen die Spezifikationen bereits fest, doch Experten halten es für eine Herausforderung, innerhalb von nur zwei Jahren einen Reaktor zu entwickeln und zu bauen, der diese erfüllt. Technisch sei das durchaus machbar. Das Problem sei jedoch, den geplanten Reaktor in dieser kurzen Zeitspanne auch sicher und zuverlässig aufzubauen und dann in das gleichzeitig entstehende interstellare Gefährt zu integrieren. Ob Space Reactor-1 Freedom das Aufbruchssignal einer neuen Raumfahrt-Ära der NASA sein wird oder der nächste gescheiterte Atomtraum der Raumfahrt, wird sich daher wohl recht schnell zeigen.