Die Unternehmen Firefly Aerospace und Zeno Power Systems haben die Vorbereitung einer gemeinsamen Technologie-Demonstration angekündigt, die eine der zentralen Herausforderungen des Mondprogramms der NASA lösen soll: die Funktionsfähigkeit der Bordausstattung während der extremen Kälte der Mondnacht. Im Rahmen eines kommerziellen Vertrags wird die Landefähre Blue Ghost lunar lander einen radioisotopen Heizblock (RHU) auf Americium-241-Basis auf die Mondoberfläche bringen. Der Start der Mission ist im Rahmen des aktuellen kommerziellen Mondforschungsprogramms der NASA nicht vor 2028 geplant.

Fünf Watt gegen minus 133 Grad

Die Hauptaufgabe des Experiments besteht darin, die Möglichkeit eines langfristigen Betriebs der neuen Heizvorrichtung während der 14-tägigen Mondnacht zu überprüfen, in der das Fehlen einer Atmosphäre zu einem raschen Abkühlen der Oberfläche führt. In Äquatornähe kann die Temperatur auf etwa −133 °C sinken, in dauerhaft schattigen polaren Kratern liegen die Werte noch niedriger. Der Radioisotop-Heizer von Zeno wird durch den natürlichen radioaktiven Zerfall von Americium-241 etwa 5 W thermische Leistung abgeben und eine unabhängige Wärmequelle ohne Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung bereitstellen. Gerade diese Autonomie macht die Technologie für alle Missionen von entscheidender Bedeutung, die über den Mondtag hinaus arbeiten sollen.

Missionsprofil: vom Sonnenlicht zur Kernnacht

Zur Nutzlast von Blue Ghost gehören nicht nur das Heizelement selbst, sondern auch eine Hilfsplattform mit Systemen für Stromversorgung, Kommunikation, Steuerung, Datenverarbeitung und Temperaturregelung. Nach der Landung wird das Gerät zunächst das wissenschaftliche Hauptprogramm der NASA während des Mondtags mit Hilfe von Solarpanelen erfüllen. Dann, wenn die Sonne unter dem Horizont verschwindet, wird der Radioisotop-Block von Zeno im autonomen Modus weiterarbeiten und Daten zum Zustand der Ausrüstung zur Erde übertragen. Auf diese Weise wird die Mission einen vollständigen Flugtest der Technologie unter realen Mondbedingungen darstellen und keine bloße Labordemonstration.

Warum Americium-241: die Geschichte des Plutonium-238-Mangels

Der Wechsel zu Americium-241 ist auf einen mehrjährigen Mangel am traditionellen Isotop zurückzuführen. Plutonium-238, das in Raumfahrzeugen zur Aufrechterhaltung einer komfortablen Temperatur der Bordelektronik eingesetzt wird, wurde in den USA bis in die 1980er Jahre hergestellt, danach wurden die Kapazitäten stillgelegt. Die Bedarfe der Branche wurden durch Käufe aus Russland gedeckt, gestützt auf einen Vertrag, der seit 1992 galt. Im Jahr 2008 oder in etwa wurde dieser Vertrag gekündigt, und erst fünf Jahre später – ungefähr 2013 – begannen die USA, eigene Plutonium-238-Quellen zu erzeugen. Stand 2026 reicht das eigene Produktionsvolumen nach wie vor nicht aus, um alle Aufgaben des Weltraumprogramms abzudecken.

Vorteile und Kompromisse des neuen Isotops

Americium-241 verfügt über eine Reihe wesentlicher Vorteile. Seine Halbwertszeit ist fünfmal länger als die von Plutonium-238, was eine stabilere Wärmeabgabe über einen langen Zeitraum bedeutet. Außerdem entsteht Americium-241 bei der Wiederaufarbeitung von abgebranntem Kernbrennstoff und kann aus Abfällen praktisch in unbegrenzter Menge gewonnen werden. In den USA wird es bereits gewonnen und kann in großem Maßstab produziert werden, was den Isotop für zukünftige Mond- und Tiefraumprogramme der NASA strategisch attraktiv macht. Als Nachteil nennen Experten die Notwendigkeit, eine größere Masse des Isotops zu verwenden, um dieselbe thermische Energie zu erhalten, sowie ein erhöhtes Niveau der radioaktiven Strahlung – beide Faktoren gelten jedoch aus ingenieurtechnischer Sicht als lösbar.

Projektstatus und Perspektiven

Derzeit befindet sich die Mission in der Vorbereitungsphase. Der Start von Blue Ghost mit der Zeno-Nutzlast ist nicht vor 2028 geplant. Eine erfolgreiche Demonstration der Technologie wird den Weg zu einer Serienanwendung von Radioisotop-Heizern auf Americium-241-Basis in nachfolgenden Mondmissionen sowie in Programmen zur Erforschung des Mars und des Tiefraums ebnen, wo das Problem der autonomen Temperaturregelung eine der wichtigsten ingenieurtechnischen Aufgaben bleibt.