Ein kleiner Satellit, ausgestattet mit einem neuen Kernenergie-Stromversorgungssystem, ist kürzlich erfolgreich in die Umlaufbahn gelangt. Ziel ist es, eine Methode zur Stromversorgung von Raumfahrzeugen zu verifizieren, die nicht vollständig auf Sonnenenergie angewiesen ist, und neue Energiepfade für Missionen im Weltraum und in permanenten Schattenzonen zu erkunden. Der CubeSat mit dem Namen BOHR wurde von City Labs in Florida entwickelt und betrat am 7. Juli an Bord der gemeinsamen Mission Transporter-17, die von SpaceX von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien aus gestartet wurde, den Weltraum. Die Mission wurde von einer Falcon-9-Rakete durchgeführt und beförderte insgesamt 81 Nutzlasten. Die Trennung und Bereitstellung wurde etwa 50 Minuten nach dem Start abgeschlossen.
Die Hauptaufgabe von BOHR besteht darin, ein orbitales Kernenergiesystem zu demonstrieren, das sich von herkömmlichen Lösungen unterscheidet. Der CubeSat trägt das NanoTritium-Gerät von City Labs, eine Beta-Volt-Stromquelle, die durch den Tritium-Zerfall erzeugte Beta-Partikel über ein Halbleitergerät direkt in elektrische Energie umwandelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kernenergiesystemen in der Luft- und Raumfahrt, die zunächst radioaktive Wärme in elektrische Energie umwandeln, überspringt dieses Design den Schritt „zuerst Wärme und dann Strom erzeugen“ und nutzt die Zerfallspartikel selbst direkt zur Stromerzeugung.
Peter Cabauy, CEO von City Labs, sagte, dies sei ein historischer Schritt für die kommerzielle Kernenergie in der Luft- und Raumfahrt. Allerdings befindet sich die aktuelle Mission noch in einem frühen Stadium: Die Hauptstromversorgung von BOHR im Orbit erfolgt immer noch über Solarpaneele, während NanoTritium als unabhängige Nutzlast überwacht wird, um seine Leistung und Stabilität im Orbit zu bewerten. Das Missionsteam hofft, mit diesem Flugtest feststellen zu können, ob diese Technologie eine stabile und extrem langlebige Energielösung für zukünftige Raumfahrzeuge bieten kann.
Wenn die Testergebnisse wie erwartet ausfallen, wird dieses System voraussichtlich dazu beitragen, wichtige Probleme der Energiesicherheit für viele Weltraummissionen zu lösen. In tiefen Weltraumumgebungen oder auf Himmelskörpern wie dem Mond gibt es eine Vielzahl von Bereichen, in denen das Sonnenlicht schwach ist oder sogar für längere Zeit vollständig blockiert wird, wie beispielsweise die permanenten Schattenkrater in der Nähe des Südpols des Mondes. Diese Gebiete gelten als potenziell reich an Wassereisressourcen und sind daher zum Schwerpunkt des Mondlandeprogramms „Artemis“ der National Aeronautics and Space Administration (NASA) geworden. Allerdings ist es in solchen Umgebungen oft schwierig, herkömmliche Energiequellen, die auf Solarenergie basieren, stabil zu betreiben, was das Design und die Dauer von Missionen stark einschränkt.
City Labs ist davon überzeugt, dass seine Technologie für den Einsatz in solch extremen Umgebungen geeignet ist. Obwohl die aktuelle Leistung des NanoTritium-Systems noch gering ist, geht das Unternehmen davon aus, dass mit der Verbesserung der Geräte- und Systemintegrationsfähigkeiten in Zukunft eine schrittweise Erhöhung der Leistung erwartet wird und gleichzeitig die Sicherheit gewährleistet wird, um vielfältigeren Aufgabenanforderungen gerecht zu werden. Im Vergleich zu vielen gängigen Kernmaterialien ist die Strahlungsintensität von Tritium relativ gering, was die Schutzschwelle des Systems bei Herstellung, Transport und Integration erheblich senkt. Das Unternehmen sagte, sein Tritium-basiertes Energiesystem sei sicherheitstechnisch für kommerzielle Startumgebungen entwickelt worden und könne in standardmäßigen kommerziellen Raketenprozessen verarbeitet und integriert werden.
Diese Mission spiegelt auch Änderungen im Genehmigungsverfahren der Vereinigten Staaten für atomgetriebene Weltraummissionen wider. BOHR ist die erste nuklearbetriebene Mission, die im Rahmen des Startüberprüfungsverfahrens der US-Luftfahrtbehörde Federal Aviation Administration (FAA) für neue nukleare Nutzlasten genehmigt wurde, das im Rahmen einer entsprechenden Richtlinie des Weißen Hauses aus dem Jahr 2019 festgelegt wurde. Die Projektfinanzierung stammt aus einem Vertrag des US-Verteidigungsministeriums, was bedeutet, dass die potenziellen Anwendungen dieser Technologie nicht auf die wissenschaftliche Erforschung des Weltraums beschränkt sind, sondern sich auch auf verschiedene Verteidigungs- und strategische Systeme erstrecken können, die langlebige und wartungsarme Stromversorgungen erfordern.
Derzeit ist BOHR noch nur eine Technologieverifizierungsplattform, aber seine Bedeutung geht weit über den kleinen Satelliten selbst hinaus, der mehrere zehn Zentimeter im Quadrat groß ist. Wenn sich die Leistung von NanoTritium im Orbit als zuverlässig und langlebig genug erweist, stellt es eine neue Option für zukünftige Raumfahrzeuge dar, über lange Zeiträume autonom unter Bedingungen ohne Sonnenlicht oder in Weltraumumgebungen zu operieren, und es wird erwartet, dass es eine Generation von Detektoren und Plattformen im Orbit, die „frei von solaren Einschränkungen“ sind, in die Realität umsetzen wird.