Der Ministerrat der Europäischen Weltraumagentur (Esa) hat eine 29-Millionen-Euro-Forschung des Programms European Devices Using Radioisotope Energy (Endure) beschlossen. Spätestens zu den Esa-Mondmissionen in den frühen 2030er-Jahren sollen langlebige Wärme- und Stromerzeugungseinheiten entwickelt werden, die auf dem radioaktiven Element Americium-241 basieren.
Bereits 2019 gelang es, über das Zerfallsprodukt von Plutonium Wärme – und darüber Strom – zu erzeugen. Der Atommüll soll für Strom sorgen, wenn Solarpanels keine Chance haben, erklärt die Zeitschrift Nature.
Wegen Abhängigkeit: Plutonium-238-Batterien haben ausgedient
Bisher arbeitet die Esa bei Missionen, bei denen das Sonnenlicht zu weit weg ist oder gar nicht auftritt, mit Plutonium-238-Batterien. Damit hängen zwei Probleme zusammen: Erstens war die europäische Agentur dabei immer auf die Lieferung von Russland oder den USA abhängig.
Zum anderen ist der Preis für Plutonium-238 in den letzten Jahren stark gestiegen. Der Preis von einem Watt kostet bei Americium etwa ein Fünftel dessen, was bei der Verwendung von Plutonium anfällt.
Neue Stromquelle vonnöten
Als die Esa den Kontakt zu Russland nach dem Einmarsch in die Ukraine abgebrochen hat, ist das Problem noch deutlicher geworden. Die Pariser Astrophysikerin und Forschungsdirektorin Athena Coustenis berät die Esa und unterstützt das neue Programm.
Sie sagt: „Das Fehlen einer Energiequelle hat lange Zeit die von europäischen Wissenschaftlern vorgeschlagenen Solo-Missionen eingeschränkt und andere begrenzt.“ Man habe das auch 2014 beim Einsatz der Sonde Philae gesehen. Sie war auf einem Kometen in einer schattigen Ecke gelandet und daher kürzer als drei Tage einsatzfähig gewesen.
Americium: Billiger Recycling-Wertstoff
Americium kann aus wiederaufbereiteten Kernbrennstoffen gewonnen werden, während Plutonium-238 in einem zweiphasigen Prozess aufwendig hergestellt werden muss. Das Endure-Programm sieht eine Erhöhung der Americium-Produktion vor.
Zudem sollen zwei Prototypen aus Großbritannien weiterentwickelt werden: eine Heizeinheit, die Instrumente erwärmt, und ein thermoelektrischer Radioisotopen-Generator, der aus der Wärme Strom erzeugt.
Esa: Massive Sicherheitsprüfungen stehen an
Das radioaktive Americium schließen die Ingenieure mithilfe mehrerer Platinschichten ein. So kann zwar Wärme, aber keine Strahlung austreten. Der nächste Schritt sind umfangreiche Sicherheitstests, um für einen Raketenstart zertifiziert werden zu können.
Dazu gehören etwa Experimente mit sehr hohen Temperaturen und starken Stößen, um sicherzustellen, dass auch bei Grenzsituationen kein radioaktives Material austritt.
Die neue Methode will die Esa Anfang der 2030er-Jahre bei den Argonaut-Missionen einsetzen. In den 40er-Jahren sollen Erkundungsflüge zu Uranus und Neptun starten. Auch für die Mondpräsenz im Zuge des Kooperationsprogramms Artemis sei Americium „sehr interessant“.
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