Die Programme für nukleare Energie und nuklearen Antrieb im Weltraum stehen in den Vereinigten Staaten trotz der zunehmenden politischen und finanziellen Dynamik vor kurzfristigen betrieblichen Herausforderungen und langfristigen Risiken. Während des Space Nuclear Industry Symposium am 13. August stellten Regierungsvertreter und Vertreter der Industrie die Fortschritte bei Projekten vor, darunter das von der NASA als Space Reactor 1 Freedom bezeichnete Projekt, das darauf abzielt, bis Ende 2028 ein nuklearelektrisches Antriebssystem zu starten, sowie das Programm Lunar Reactor 1 zur Entwicklung eines auf dem Mond eingesetzten Kernenergiesystems.
Aaron Miles, Koordinator für strategische Fähigkeiten im Büro für Wissenschafts- und Technologiepolitik des Weißen Hauses, sagte, diese Programme befänden sich am Schnittpunkt des wachsenden Interesses an den Raumfahrt- und Kernenergiesektoren. Er bezeichnete die gegenwärtige Phase als eine Chance, deren Auswirkungen sich über eine ganze Generation erstrecken könnten. Dieses Interesse beseitige jedoch nicht die Einschränkungen, die die Fähigkeit der Vereinigten Staaten beeinträchtigen könnten, die Pläne in ein nachhaltiges Produktionssystem zu überführen.
HALEU-Brennstoff könnte zum Engpass werden
Eine der größten Herausforderungen betrifft den hochangereicherten niedrig angereicherten Uranbrennstoff, bekannt als HALEU, dessen Einsatz in Weltraumreaktoren wahrscheinlich ist. Miles wies darauf hin, dass die Vereinigten Staaten derzeit über keine Produktionslinie für keramischen HALEU-Brennstoff verfügen, während die Nachfrage nach dem Brennstoff selbst durch Programme für terrestrische Kernreaktoren, darunter kleine modulare Reaktoren, zunimmt.
Das US-Energieministerium ist derzeit der einzige inländische Lieferant von HALEU. Am 23. Juli gab das Ministerium bekannt, dass es der NASA eine nicht näher bezeichnete Menge für den Einsatz bei der SR-1-Mission zugeteilt habe. Außerdem wies es der auf Reaktoren spezialisierten Firma Radiant Brennstoff zu, nachdem im Vorjahr ähnliche Zuteilungen an andere Reaktorunternehmen erfolgt waren.
Jeremy Kenny, Leiter des NASA-Büros für fortgeschrittene Kernenergietechnologien, sagte, die Verfügbarkeit von HALEU und seine Lieferkette stellten eine positive, aus der Ausweitung der Aktivitäten resultierende Herausforderung dar. Sie könne jedoch zu einem Hindernis werden, wenn Prioritäten festgelegt und die erforderlichen Mengen sichergestellt werden müssten. Zu den weiteren angesprochenen Risiken gehören Lieferketten für Reaktorkomponenten, die begrenzte Zahl von Beschäftigten, die nukleare und raumfahrtbezogene Fachkenntnisse verbinden, sowie die geringe Zahl verfügbarer bodengebundener Teststandorte.
Parallele Programme konkurrieren um dieselben Ressourcen
Die NASA-Programme arbeiten nicht im luftleeren Raum. Gleichzeitig entwickeln andere kommerzielle und staatliche Akteure kleine Kernreaktoren, was den Wettbewerb um Brennstoff, Komponenten und Fachwissen verschärfen könnte. Ein Beispiel ist das Janus-Programm der US-Armee, das auf die Entwicklung von Mikromodularreaktoren zur Energieversorgung von Stützpunkten abzielt.
Jeff Waksman, erster stellvertretender Staatssekretär des Heeres für Anlagen, Energie und Umwelt, sagte, die Armee werde bald die Namen von fünf Unternehmen bekannt geben, die sie für die Weiterentwicklung von Mikromodularreaktoren im Rahmen des Programms ausgewählt habe, ebenso wie die Stützpunkte, an denen diese Reaktoren stationiert werden sollen, und das Gesamtbudget. Obwohl Janus nicht auf Weltraumanwendungen ausgerichtet ist, bezeichnete Waksman das Programm als Speerspitze für fortgeschrittene Kernenergieanwendungen und verwies auf die Zusammenarbeit der Armee mit der NASA aufgrund technischer Überschneidungen und der begrenzten verfügbaren Fachkenntnisse.
Praktisch bedeutet dies, dass der Erfolg nuklearer Raumfahrtprogramme teilweise davon abhängen könnte, ob terrestrische und weltraumbezogene Programme ihre Bedürfnisse koordinieren können, statt direkt um Brennstoff, Fachkräfte und Einrichtungen zu konkurrieren. Miles und Waksman betonten die Notwendigkeit einer Zusammenarbeit zwischen dem öffentlichen und dem privaten Sektor, um eine dauerhafte industrielle Fähigkeit für nukleare Raumfahrtanwendungen aufzubauen.
Das weiter reichende Problem: Was geschieht nach 2029?
Die Bedenken beschränken sich nicht auf die Einsatzbereitschaft der Hardware. Bhavya Lal, ehemalige NASA-Verantwortliche für Technologie, Politik und Strategie, warnte, dass die derzeitige Unterstützung der Programme möglicherweise stärker an Personen und politische Konstellationen gebunden sei als an feste institutionelle Strukturen. Sie stellte die direkte Frage, ob ein Programm für nukleare Raumfahrt in drei Jahren, konkret beim Amtsantritt einer neuen US-Regierung im Januar 2029, noch bestehen werde.
Lal ist der Ansicht, dass die SR-1-Mission keinen ausreichend klaren Kunden hat. Sie trägt eine Nutzlast zur Technologiedemonstration, zu der eine Gruppe von Marshelikoptern namens SkyFall gehört, doch diese Nutzlast könnte bei einer anderen Mission starten. Auch das Mondreaktorprogramm LR-1 hängt nicht unmittelbar von SR-1 ab. Ihrer Darstellung zufolge sind es die Missionen SR-2, SR-3 und SR-4, die den Fortbestand von SR-1 tatsächlich erfordern, doch diese existieren noch nicht.
Diese Situation birgt ein praktisches Risiko: Selbst wenn SR-1 planmäßig im Dezember 2028 gestartet wird, könnte eine nachfolgende Regierung die weiteren Missionen streichen. Diese Bedenken stützen sich auf einen Präzedenzfall aus der Geschichte: Die Vereinigten Staaten starteten in den 1960er-Jahren ihren ersten Weltraumkernreaktor, SNAP-10A, anschließend wurden die Folgemissionen gestrichen.
Was ist zur Stabilisierung des Programms erforderlich?
Lal schlug vor, dass die NASA noch vor dem Start von SR-1 mit der Arbeit an der SR-2-Mission beginnt und Ausweichpläne für den Fall von Verzögerungen bei der Mission erstellt. Außerdem forderte sie, den Kongress durch die Bewilligung mehrjähriger Finanzmittel stärker in die Verantwortung für das Programm einzubeziehen, statt ihn lediglich über die Projektentwicklung zu informieren.
Diese Vorschläge machen deutlich, dass die Herausforderung nicht nur im Start eines einzelnen Reaktors besteht, sondern im Aufbau einer durchgängigen Kette aus Finanzierung, Fertigung, Tests und Folgemissionen. Ohne diese Kontinuität könnten die Vereinigten Staaten zwar eine einzelne Technologiedemonstration erfolgreich durchführen, aber nicht zwangsläufig eine skalierbare und nachhaltige nukleare Weltraumfähigkeit aufbauen.