Nukleartechnik für die Raumfahrt

Und mal so ganz Grundsätzlich warum sollte sich Wasserstoff nicht über längere Zeiträume speichern lassen? Das ist aufwendig und teuer aber das ist ein Nuclearer Antrieb ja sowieso, da sehe ich in der Wasserstoff Lagerung das kleinste Problem...

Weil Wasserstoff so fluechtig ist, dass er auf Dauer sogar durch Metal einfach durchdiffundiert. Es technisch eine grosse Herausforderung das hinzubekommen. Daher hat man auch bei den Konzepten fuer orbitale Depots, bisher immer nur mit sogenannten lagerfaehigen Treibstoffen gearbeitet, sprich Kerosin, Methan und evtl. Sauserstoff.

Das Problem ist mir schon bewusst allerdings wenn man den Aufwand für Nucleare Antriebe betrachtet kann ich mir nicht vorstellen das es ausgerechnet am Wasserstoff Tank scheitern sollte. Im simpelsten Fall wird der Tank doppelwandige und der hin durch diffundierende Wasserstoff wird abgesaugt. Bei Chemischen Antrieben hat man ja auch keine Energiequelle dabei um diffundiertes H2 wieder zu verdichten oder zu verflüssigen...

Zitat von: Terminus am 05. Mai 2022, 16:22:31

Zitat von: alepu am 05. Mai 2022, 15:57:24

Thermonuclearantrieb ... Reaktor ... 2026 soll dann das Ganze im Orbit getestet werden.

(Hervorhebung von mir)

Oha, das gibt Ärger.

Von wem denn?

Und mal so ganz Grundsätzlich warum sollte sich Wasserstoff nicht über längere Zeiträume speichern lassen?

Über den Wasserstoff habe ich mir gar keine Gedanken gemacht. Mir ging es um das Plutonium oder Uran an Bord des Satelliten im Orbit, wie Collins schon vermutete. Hast Du damals nicht mitbekommen, was für ein Bohei es gab, als Sonden mit RTGs, z.B. Cassini, gestartet werden sollten. Es wurde befürchtet, dass der Start schiefgehen könnte und das radioaktive Material dann freigesetzt würde.

Diese Experimentalsonden wären nun nicht nur für 10 Minuten oder eine Stunde, sondern jahrelang im Orbit. Und sie werden garantiert auch mehr Material an Bord haben. Daran kann man sich ja noch viel besser hochziehen als an den läppischen RTGs damals.

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Diese Experimentalsonden wären nun nicht nur für 10 Minuten oder eine Stunde, sondern jahrelang im Orbit. Und sie werden garantiert auch mehr Material an Bord haben. Daran kann man sich ja noch viel besser hochziehen als an den läppischen RTGs damals.

Ich persönlich wäre und bin weder begeistert, wenn wieder Reaktorreste "in meinem Vorgarten oder sonst wo auf der Erde" landen (siehe z.B. Kosmos 954), noch dass man in Kauf nimmt, dass wieder und weiter radioaktives (und giftiges) Material letztlich in der Erdatmosphäre verteilt wird. Das hat nichts mit "dran hochziehen" zu tun. Plutonium von der läppischen Mars-96-Mission liegt wohl im Exploradores-Gletscher, Material einer Spionagemission im Himalaja irgendwo im "Oberlauf" des Ganges, In Schottland gibt es gesperrte Strände (Dounreay), und gesund lebt es sich in der Region um Mayak sicher kaum... . "Wir" sind so schlau ... 

Gruß   Pirx

Ich persönlich wäre und bin weder begeistert, wenn wieder Reaktorreste "in meinem Vorgarten oder sonst wo auf der Erde" landen (siehe z.B. Kosmos 954), noch dass man in Kauf nimmt, dass wieder und weiter radioaktives (und giftiges) Material letztlich in der Erdatmosphäre verteilt wird. [...]

Ich bin da durchaus bei Dir. Ich fand zwar die Hysterie, mit der damals der Start der Cassini-Mission begleitet wurde, tatsächlich übertrieben. Die NASA konnte noch so versichern, dass die Menge relativ gering ist und selbst wenn die Sonde abstürzen und verglühen sollte, nichts oder nur wenig frei werden könne, allein schon weil das Material letztlich in kleine, stabile "Pellets" eingeschlossen ist, die einen Atmosphäreneintritt überstehen können. Ich hab echt schon befürchtet, dass Cassini deswegen abgesagt werden würde.

Diesmal ist es aber schon anders. Die Menge ist größer und die Sonde entfernt sich wohl auch nicht von der Erde. Hm. Bin mal gespannt, wie es diesmal laufen wird...

Damit hier kein falscher Eindruck entsteht, mit der Ausnahme von Cassini wüsste ich nicht das der Einsatz Radioaktiver Komponenten in der US Raumfahrt ernsthaft kritisiert worden wäre. Aufgrund der Weltpolitischen Lage kann ich mir auch kaum so etwas vorstellen, alleine die Möglichkeit Russischer und Chinesischer Programme dürfte in den USA Grund genug sein hier weiter vorzudringen. Der Sputnik Shock sitzt immer noch tief!
Ob das natürlich eine gute Idee ist, ist eine völlig andere Sache...

Gegen den Start von Galileo mit den Space Shuttle gab es im Jahre 1989 Proteste, Damals versuchten Anti-Atom-Gruppen den Start zu verhindern.
Im September 1989 demonstrierte eine Gruppe namens Maryland Safe Energy Coalition außerhalb des NASA-Hauptquartiers in Washington, D.C. die Florida-Koalition für den Frieden und Justice begannen einen 200 Meilen langen „Friedensmarsch“ von Cape Canaveral, Florida, nach Kings Bay, Georgia, um sowohl gegen die Galileo- als auch gegen die Trident-Raketen zu protestieren. Die Florida-Gruppe plante auch, das Kennedy Space Center zu besetzen um den Start zu blockieren.
Zusätzlich haben sie versucht den Start durch einen Gerichtverfahren zu verhindern.

Mission to Jupiter: A History of the Galileo Project
by Michael Meltzer
Seite 96 (papier) oder Seite 63 (pdf-datei): A antinuclear groups try to block the launch
https://history.nasa.gov/sp4231.pdf

Neue offene Ausschreibung zur Entwicklung eines Raumschiffes mit Thermonuclearantrieb.

https://spacenews.com/darpa-moving-foreward-with-development-of-nuclear-powered-spacecraft

Bei der ersten Ausschreibung vor einem Jahr wurden damals BO und Lockheed Martin mit der Entwicklung des Raumschiffes bedacht. (Mit Reaktor von General Atomics) siehe hier im Faden unter #793 und #800
Jetzt kann jeder seine Vorschläge einreichen für Entwurf, Entwicklung, Konstruktion und Einbau des Raketenmotors.
Ein Angebot soll am Ende ausgewählt werden und 2026 soll dann das Ganze im Orbit getestet werden.
Die Aktion läuft unter der Bezeichnung "Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operation DRACO" und unter der Federführung der DARPA

Artikel zur Auftragsvergabe der Raumschiff-Entwicklung:
https://spacenews.com/darpa-selects-blue-origin-lockheed-martin-to-develop-spacecraft-for-nuclear-propulsion-demo

Artikel zur Auftragsvergabe der Reaktor-Entwicklung:
https://spacenews.com/general-atomics-wins-darpa-contract-to-design-nuclear-reactor-to-power-missions-to-the-moon
bzw.#793

Ich will nicht zu sehr klugmeiern, aber ein Thermonuklearer Antrieb wäre natürlich toll. Unter Thermonuklear versteht man allerdings einen Kernfusionsreaktor.

Ich will nicht zu sehr klugmeiern, aber ein Thermonuklearer Antrieb wäre natürlich toll. Unter Thermonuklear versteht man allerdings einen Kernfusionsreaktor.

Das halte ich für nicht richtig.

Thermonuklear bedeutet nur, dass man einen Stützmasse (normalerweise ein Gas) nicht durch eine chemische Reaktion (sprich Verbrennung) erhitzt, sondern durch die Hitze eines Reaktors. Das kann ein "normaler" Spaltreaktor sein.

https://www.raumfahrer.net/nuklearantriebe/

https://de.wikipedia.org/wiki/Kernenergieantrieb#Antrieb_mit_Reaktor

Kernfusion für die Raumfahrt dürfte wohl von uns keiner mehr erleben. Wenn man von der heute vielversprechensten Lösung (Tokamak) ausgeht, dann sind das aufgrund der Physik (man benötigt eine gewisse Mindestmenge an Plasma, Druck, Temperatur) riesige Maschinen (siehe Iter). Selbst neue, sehr vielversprechende Ansätze wie der Sparc vom MIT, die mit modernen Hochtemperatursupraleitern extrem hohe magnetische Flussdichten erreichen und vergleichweise sehr kompakt sind, wiegen selbst ohne die riesige Peripherie mehrere tausend Tonnen, das dürfte für Raumfahranwendung noch lange keine Option sein. 

https://en.wikipedia.org/wiki/SPARC_(tokamak)

https://en.wikipedia.org/wiki/ITER

Zitat von: MillenniumPilot am 14. Mai 2022, 09:16:29

Ich will nicht zu sehr klugmeiern, aber ein Thermonuklearer Antrieb wäre natürlich toll. Unter Thermonuklear versteht man allerdings einen Kernfusionsreaktor.

Das halte ich für nicht richtig.[/url]

https://en.wikipedia.org/wiki/ITER

Hallo,

sprachlich ist korrekt, dass thermonuklear sich auf Kernfusion bezieht

https://de.wikipedia.org/wiki/Thermonukleare_Reaktion

Gruß

Mario

Da hast du wohl Recht.

Die Unterscheidung war mir nicht bekannt. Deswegen bin einfach davon ausgegangen, dass wir hier über "nuklear - thermische" Antriebe reden (hoffe, dass das nun korrekt ist), weil thermonuklear - wenn man den Begriff korrekt anwendet - aus den genannten Gründen kaum in absehbarer Zeit möglich sein wird.

Btw: ich finde es absolut richtig, dass man den nuklear- thermischen- Antrieb endlich wieder weiterentwickeln will, damit könnte man die "Fähigkeitslücke" zwischen chemisch (hoher Schub, mieser ISP) und solar- / nuklear - elektrisch (hoher ISP aber sehr wenig Schub) mMn ganz gut schließen.

Nur so zur Info. Ich wurde vor vielen Jahren mal von einem Wissenschaftler deswegen korrigiert. Hat sich mir nachhaltig eingeprägt. Es ist wohl wirklich so, daß auf diesem Gebiet klare Begriffe verwendet werden, um Verwechslungen zu vermeiden. Will keinesfalls ein Oberlehrer sein. 

Auch 2027 soll eine Demo-Mission starten!

https://spacenews.com/diu-selects-nuclear-powered-spacecraft-designs-for-2027-demonstration

Die NASA und das DoE wollen drei Studien an Industriefirmen vergeben, in denen Konzepte für die Energieversorgung auf der Mondoberfläche in der Größenordnung von 40 kW entwickelt werden sollen.

https://www.nasa.gov/press-release/nasa-announces-artemis-concept-awards-for-nuclear-power-on-moon

China arbeitet offensichtlich an der Entwicklung von Reaktoren für die Raumfahrt, u.a. für eine Neptun-Orbiter-Mission: Informationen zum ACMIR-Typ (Autonomous Circulation Miniature Integrated Reactor) zB hier: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029549318307544 , mit den Parametern: Core-Durchmesser 30 cm, Core-Höhe 30 cm; elektrischer Output 10 kWe

Rolls Royce erhält von der UK Space Agency eine Unterstützung von 2,9 Mio Pfund zur weiteren Entwicklung eines Mikro-Nuklear-Reaktors zur Energieerzeugung auf dem Mond und 2029 bereitstehen soll.

https://www.belfasttelegraph.co.uk/business/uk-world/rolls-royce-receives-funding-to-develop-nuclear-reactor-for-moon-exploration/330112499.html

Die amerikanische Firma Zeno Power hat einen Auftrag über 30 Mio US$ der US Air Force erhalten, um bis 2025 kleine kompakte Radioisotopenbatterien für den Einsatz auf Satelliten zu entwickeln. Im Unterschied zu den bisherigen Systemen nutzen diese RPS (Radioisotope Power Systems) kein Plutonium-238 als Wärmequelle, sondern das billigere und einfacher zu handhabende Isotop Strontium-90 .

https://spacenews.com/zeno-power-gets-30-million-to-build-radioisotope-powered-satellite-for-u-s-military/

https://de.wikipedia.org/wiki/Strontium#Isotope

Rolls-Royce hat von der U.K. Space Agency den Auftrag erhalten einen kleinen SpaltReaktor für eine bemannte Mondstation zu entwickeln.
Das Gerät soll etwa 3 m mal 1 m groß werden, modular aufgebaut sein und nach Möglichkeit ohne Heißwasserzwischenstufe auskommen, da dies zu komplex wäre.
Rolls Royce arbeitet z.z. daran die erzeugte Hitze auf direktere Art und Weise in Elektrizität umzusetzen.
Durch eine Anstoßfinazierung von 2,9 Mill £ im März dieses Jahres wurden erste Kozeptstudien und Entwicklungen sowie ein MockUp ermöglicht.
Strom kann bisher noch keiner damit erzeugt werden, aber mit etwas Glück und einigen weiteren Millionen hofft man 2029 den ersten  funktionsfähigen Reaktor erstmals im All zu testen.
Auch auf der Erde könnte der Reaktor mal sehr vielseitig eingesetzt werden.

https://www.space.com/moon-rolls-royce-nuclear-reactor-concept-unveiled

Die US-firma Zeno Power (siehe Post #842) hat jetzt vom Department of Energy eine grosse Menge Strontium-90 aus den Kernreaktoren von Oak Ridge erhalten, um daraus Radioisotopenbatterien für Satelliten herzustellen. Das Material war Mitte der 80er Jahre in Oak Ridge für einen größeren thermoelektrischen Generator gewonnen worden, der aber nie zum Einsatz kam.
(Die Verwendung von so altem Spaltmaterial klingt etwas merkwürdig, da die Halbwertszeit von Strontium-90 28,8 Jahre beträgt und inzwischen fast 40 Jahre vergangen sind, d.h. 60% der Gesamtaktivität ist bereits verbraucht.. Aber wenn man es günstig bekommen kann (und das DoE nicht für eine anderweitige teure Entsorgung zahlen muss), kann es sich dennoch rechnen).
Die ersten Isotopenbatterien sollen 2026 in Satelliten für die U.S Air Force ausgeliefert werden.
https://spacenews.com/zeno-to-recycle-decades-old-radioactive-material-to-fuel-its-radioisotope-power-systems/

 edit: sehe gerade, dass B.Leitenberger sich heute in seinem Blog auch mit diesem Thema beschäftigt:   https://www.bernd-leitenberger.de/blog/2024/01/27/strontium-90-eine-alternative-zu-plutonium-238/

2022 wurden von der NASA in Verbund mit dem nationalen Energieministerium drei Firmen (Lockheed Martin, Westinghouse, IX) mit der Entwicklung eines 6.000 kg schweren 40kW Uranreaktors für den Einsatz auf dem Mond beauftragt. Diese "Phase eins" wurde jetzt verlängert, bis zum Beginn der 2. Phase 2025, um die eingereichten Daten auswerten zu können. Zum Abschluß dieser 2. Phase soll dann "in den frühen Dreissigern" ein erster Reaktor auf dem Mond eingesetzt werden

https://www.space.com/nasa-moon-nuclear-reactor-project-first-phase-complete

Eine Machbarkeitsstudie, mit der ESA die belgische Firma Tractebel beauftragt hatte (etwas klumpig: "pReliminary eurOpean reCKon on nuclEar elecTric pROpuLsion for space appLications (RocketRoll)" , hat ergeben, dass man frühestens 2035 mit einer Demonstrationsmission einer nuklear-elektrisch angetriebenen Raumsonde rechnen könnte. Diese Technologie könnte besonders für Einsätze ausserhalb der Marsbahn günstig sein :

https://europeanspaceflight.com/esa-study-outlines-2035-launch-of-nuclear-propulsion-demonstrator/


   Bild: ESA

edit: Bild ergänzt

Da wäre es interessant zu wissen, ob es da weitergeht, oder die Schublade auf und wieder zu geht.

Italien(ASI) beginnt mit der Entwicklung von Mini-Kernkraftwerken zur Energieversorgung von Stationen auf der Mondoberfläche. Das Programm heisst SELENE (Sistema Energetico Lunare con l’Energia Nucleare):

https://europeanspaceflight.com/italy-begins-development-of-nuclear-reactor-for-lunar-settlements/