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DEEP SPACE MISSIONEN
USA stellen wieder Plutonium-238 her
von Stefan Deiters
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28. Dezember 2015

Missionen in die äußeren Regionen unseres Planetensystems sind auf sogenannte Radionuklidbatterien zur Energieversorgung angewiesen. Für diese benötigt man Plutonium-238, das seit Ende der 1980er Jahre in den USA nicht mehr hergestellt wurde und von dem es nur noch Restbestände gibt. Nun wurde erstmals wieder Plutonium-238 erzeugt.

Plutonium-238

Am Oak Ridge National Laboratory wurden jetzt 50 Gramm Plutonium-238 produziert. Foto: Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory [Großansicht]

Ab einer bestimmten Entfernung von der Sonne, reicht die Energie unseres Zentralsterns einfach nicht mehr aus, um Raumsonden mithilfe von Solarzellen mit Strom zu versorgen. Und auch Marsrover haben immer wieder Probleme, wenn sie auf Strom aus Solarzellen angewiesen sind, weil diese im Laufe der Mission von einer immer dickeren Staubschicht überzogen werden.

Der Marsrover Curiosity und Missionen wie die der Saturnsonde Cassini oder der Plutosonde New Horizons führen daher zur Energieversorgung eine sogenannte Radionuklidbatterie mit. Der Begriff "Batterie" ist dabei etwas irreführend, handelt es sich doch um einen Generator, der Wärmeenergie, die beim Zerfall des radioaktiven Isotops Plutonium-238 entsteht, in elektrische Energie umwandelt.

Den Einsatz solcher "Batterien" sehen manche daher auch mit einer gewissen Sorge: Auf diese Weise mit Strom versorgte Sonden werden schließlich auch mit einer Rakete ins All gestartet und könnten dabei theoretisch explodieren, wodurch dann radioaktives Material in die Umwelt gelangen könnte.

In der Raumfahrt gilt der Einsatz von Radionuklidbatterien für bestimmte Missionen allerdings als alternativlos und als in jeder Missionsphase beherrschbar. Trotzdem bestand die Gefahr, dass bald die letzte mit einer Radionuklidbatterie versehene Sonde starten wird: Die Vorräte an Plutonium-238 gehen nämlich langsam zur Neige. Aktuell gibt es nur noch rund 35 Kilogramm dieses radioaktiven Materials, was noch etwa für zwei bis drei NASA-Missionen ausreichen wird. Die Erzeugung von Plutonium-238 war Ende der 1980er Jahre eingestellt worden.

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Da absehbar war, dass der Bedarf an Plutonium-238 bald nicht mehr zu decken sein wird, hatte die NASA vor zwei Jahren begonnen, das Office of Nuclear Energy des amerikanischen Energieministeriums mit rund 15 Millionen US-Dollar pro Jahr zu unterstützen, um die Fähigkeit zurückzugewinnen, für Raumfahrtmissionen verwendbares Plutonium-238 herzustellen.

Kurz vor Weihnachten meldete nun das Oak Ridge National Laboratory einen ersten Erfolg: Es produzierte 50 Gramm Plutonium-238 und zeigte damit, dass man in den USA dieses radioaktive Isotop wieder produzieren kann - nach einer Pause von über 30 Jahren. Die Probe soll nun auf ihre Reinheit und Verwendbarkeit untersucht werden, bevor mit einer umfangreicheren Herstellung des Stoffes begonnen wird.

"Wenn wir den Prozess automatisiert haben und ihn in einem größeren Umfang durchführen können, wird das Land über weitreichende Produktionsmöglichkeiten für Energiesysteme auf Radioisotopenbasis verfügen, wie sie etwa bei der Erforschung des weiteren Sonnensystems benötigt werden", so Bob Wham, der das Projekt für die Abteilung "Nukleare Sicherheit und Isotopentechnologien" des Laboratoriums geleitet hat.

Am Oak Ridge National Laboratory rechnet man damit, dass künftig zunächst 300 bis 400 Gramm Plutonium-238 pro Jahr und schließlich bis zu 1,5 Kilogramm pro Jahr erzeugt werden können, um so den Bedarf der NASA auch langfristig zu sichern. Die nächste NASA-Mission, die über einen Radioisotopengenerator verfügen wird, ist der Curiosity-Nachfolger, der Mars 2020 Rover, dessen Start im Juli 2020 geplant ist. 

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siehe auch
Mars 2020 Rover: Sieben Instrumente für Curiosity-Nachfolger - 1. August 2014
Links im WWW
Oak Ridge National Laboratory
NASA
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