Ein Reaktor auf dem Mond

Kernenergie soll bald bemannte Raumstationen auf dem Mond ermöglichen – was nach ferner Zukunft klingt, wird am FRM II erforscht. Der Luft- und Raumfahrtingenieur Julius Mercz erarbeitet für seine Doktorarbeit ein Reaktorkonzept für den Erdtrabanten, das auch von der Europäischen Raumfahrtagentur ESA gefördert wird. Wir sprechen mit ihm über die Hintergründe des Projekts.

Julius Mercz, Doktorand am FRM II entwickelt das Konzept für den Reaktor auf dem Mond © Bernhard Ludewig; FRM II / TUM;

FRM II: Was genau plant Ihr für die Raumstation auf dem Mond?
Julius Mercz: Wir entwickeln ein Konzept für einen kleinen Kernreaktor für Mondmissionen, der auch für andere Missionen im Weltall zum Einsatz kommen könnte. Er soll zehn Jahre lang durchgehend Strom liefern und die Abwärme zur Beheizung einer geplanten Basis auf dem Mond sowie zur Nutzung lokaler Rohstoffe einsetzen.

Was ist bei Eurem Reaktor anders als bei den großen Kernreaktoren auf der Erde?
Unser Reaktor ist deutlich kleiner, ungefähr so groß wie ein größerer Kühlschrank. Er muss im Übrigen auch besonders leicht sein, weil er auf eine Rakete gepackt und sicher zum Mond transportiert werden muss.

Warum braucht man überhaupt Kernenergie auf dem Mond? Warum reichen andere Energieformen, wie Solarenergie, nicht aus?
Wenn wir länger auf dem Mond bleiben wollen, stoßen wir mit Solarenergie schnell an unsere Grenzen. Dort gibt es nach zwei Wochen Tag auch zwei Wochen Nacht und somit 14 Tage völlige Dunkelheit. Diese Zeit müsste man mit Batterien und deutlich mehr Solarmodulen überbrücken. Beides bedeutet mehr Masse, die man auf den Mond bringen muss. Hinzu kommt, dass Solarzellen durch Mikrometeoriten und Mondstaub mit der Zeit an Leistung verlieren. Kernkraft hingegen, kann aus einem sehr geringen Volumen eine hohe Energie- und Leistungsdichte generieren. Zudem kann der Reaktor nicht nur Strom liefern, sondern auch die entstehende Wärme für die Beheizung von zum Beispiel Wohnräumen nutzen.

Es gibt viele Menschen, die beim Wort „Atomreaktor“ zunächst zurückschrecken. Welche Sicherheitsfragen begegnen Dir am häufigsten, wenn Du über deine Forschung sprichst?
Meist geht es um den Raketenstart: Was passiert, wenn die Rakete explodiert? Das wird natürlich bei der Konzeption eines solchen Reaktors bedacht und ist der Grund, wieso wir zum Beispiel einen besonders widerstandsfähigen Brennstoff aus kleinen Kügelchen nutzen. Dieser ist sehr kompakt und extrem hitzebeständig, sodass selbst im Worst Case Szenario einer Explosion keine Radioaktivität austreten kann. Außerdem ist der Reaktor so konzipiert, dass er den Brennstoff im Falle eines Unfalls nicht verliert.
Viele haben außerdem Bedenken wegen der Strahlung. Aber auf dem Mond ist man ohnehin starker kosmischer und solarer Strahlung ausgesetzt. Die Strahlung des Reaktors fällt da kaum ins Gewicht. Zusätzlich soll der Reaktor ein bis zwei Meter tief im Mondgestein eingebettet werden, was die Strahlung weiter abschirmt.

Simulation der Raumstation der ESA (l.). © ESA

Gibt es schon einen groben Zeitplan für den Einsatz solcher Reaktoren?
Die USA und die NASA arbeiten an ähnlichen Projekten und planen eine Umsetzung teilweise schon bis 2030. Unsere Konzepte sind etwas komplexer, vor allem wegen der Nutzung lokaler Ressourcen. Ich halte es für plausibel, dass unsere Pläne bis Ende der 2030er-Jahre umgesetzt werden können.

Welche lokalen Ressourcen nutzt Ihr auf dem Mond?
Wir nutzen Rohstoffe direkt auf dem Mond. Mit der Abwärme des Reaktors können wir Mondgestein auf hohe Temperaturen bringen und mittels Elektrolyse in Sauerstoff und Metalle aufspalten. Der Sauerstoff ist essenziell für das Leben der Astronauten und für Raketentreibstoff, während mit den Metallen alles gebaut werden kann, was vor Ort gebraucht wird: Ersatzteile, neue Strukturen und dergleichen.

Wie lange arbeitest Du noch an diesem Projekt?
Wir arbeiten gemeinsam mit Professor Reiß vom Lehrstuhl für Lunare und Planetare Exploration noch zwei Jahre mit der ESA daran. Mein Ziel ist, dass meine Doktorarbeit am Ende des Projekts ebenfalls abgeschlossen ist. Aber wir denken schon jetzt darüber nach, ob wir im Anschluss an das Projekt einen neuen Projektantrag stellen wollen, um die ersten Designs experimentell zu testen.