Lockheed Martin hat von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) einen Auftrag zur Entwicklung und Demonstration eines nuklear angetriebenen Raumfahrzeugs im Rahmen des Projekts Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) erhalten.  Für das DRACO-Projekt hat sich die DARPA mit dem Space Technology Mission Directorate der NASA zusammengetan, da beide Organisationen von dieser Spitzentechnologie profitieren. Die Flugdemonstration eines nuklearen thermischen Raketentriebwerks im Weltraum soll laut Lockheed Martin spätestens 2027 stattfinden.

Schneller, weiter und wendiger

Chemische Triebwerke sind seit langem der Standard für die Raumfahrt, aber für die Reise zum Mars benötigen Menschen einen viel leistungsfähigeren und effizienteren Antrieb. Thermische Nuklearantriebe (NTP) bieten eine ebenso hohe Schubkraft wie herkömmliche chemische Antriebe aber mit einem zwei- bis fünfmal höheren Wirkungsgrad. Das bedeutet, dass das Raumfahrzeug schneller und weiter fliegen kann und deutlich weniger Treibstoff benötigt. Zudem sollen Nuklearantriebe auch Abbruchszenarien auf Reisen zum Mars ermöglichen. Solche sind mit chemischen Antriebssystemen nicht möglich.

Begrenzte Strahlenbelastung

«Diese leistungsfähigeren und effizienteren nuklear-thermischen Antriebssysteme können schnellere Transitzeiten zwischen den Zielorten ermöglichen. Eine Verkürzung der Transitzeit ist für bemannte Missionen zum Mars von entscheidender Bedeutung, um die Strahlenbelastung der Besatzung zu begrenzen», sagte Kirk Shireman, Vice President of Lunar Exploration Campaigns bei Lockheed Martin Space. «Dies ist eine erstklassige Technologie, die für den Transport von Menschen und Materialien zum Mond eingesetzt werden kann. Ein sicheres, wiederverwendbares nukleares Schlepp-Raumschiff würde die zislunaren Operationen revolutionieren. Mit mehr Geschwindigkeit, Wendigkeit und Manövrierfähigkeit hat der thermische Kernantrieb auch viele nationale Sicherheitsanwendungen für den zislunaren Raum.»

Wird erst in der Umlaufbahn gezündet

Ein NTP-System nutzt einen Kernreaktor, um Wasserstoff als Treibstoff schnell auf sehr hohe Temperaturen zu erhitzen und dieses Gas dann durch die Triebwerksdüse zu leiten, um einen starken Schub zu erzeugen. Der auf Kernspaltung basierende Reaktor verwendet ein spezielles hochreines, niedrig angereichertes Uran (HALEU), um den kryogenen Wasserstoff in ein extrem heisses Druckgas umzuwandeln. Der Reaktor wird erst eingeschaltet, wenn das Raumfahrzeug eine nuklearsichere Umlaufbahn erreicht hat, was das NTP-System sehr sicher macht.

Erfahrung im Bereich nuklearer Steuerung

Obwohl es sich bei nuklearen Systemen um ein neues Feld handelt, verfügt Lockheed Martin über eine lange Geschichte und Erfahrung im Bereich der nuklearen Steuerung und hat viele der thermoelektrischen Radioisotopengeneratoren für die Planetenmissionen der NASA gebaut. Zudem hat das Unternehmen stark in die kryogene Wasserstoffspeicherung und -übertragung investiert. Diese Schlüsseltechnologie wird bei der Erforschung des Weltraums nicht nur für NTP, sondern auch für konventionelle Antriebssysteme benötigt.

Kernreaktor und Treibstoff 

Dennoch hat sich Lockheed Martin einen Partner an die Seite geholt, Für den Bau des Kernreaktors und die Herstellung des HALEU-Treibstoffs, hat sich Lockheed Martin einen Partner an die Seite geholt. BWXT Technologies hat seinen eigenen Brennstoff und sein Design für thermische Nuklearantriebe weiterentwickelt. «Wir freuen uns, mit unserer Fähigkeit, nukleare Produkte und Fähigkeiten an die US-Regierung zu liefern, weiter in den Weltraum zu expandieren», sagte Joe Miller, Präsident von BWXT Advanced Technologies LLC. «Wir freuen uns auf den Bau des Reaktors und die Herstellung des Brennstoffs in unseren Anlagen in Lynchburg, Virginia.»