Explosion einer Atombombe im Weltraum, Sonden mit Plutonium... es ist passiert

Von Yaël Nazé, Astronom FNRS am Institut für Astrophysik und Geophysik, Universität Lüttich

In letzter Zeit durchzieht ein Schauder die internationalen politischen und militärischen Kreise. Russland und die Vereinigten Staaten werfen sich gegenseitig vor, Atomwaffen im Weltraum stationieren zu wollen, oder behaupten sogar, dass dies bereits geschehen sei. Schreie und Proteste nehmen zu, und die Diskussionen über die Militarisierung des Weltraums geraten außer Kontrolle... Man scheint zu vergessen, dass der Weltraumbereich seit langem mit verschiedenen Formen von Nukleartechnologie vertraut ist.


"Nuklear" ist ein eher vager Begriff, da er mehrere sehr unterschiedliche technische Realitäten abdeckt. Beginnen wir mit einer ersten Anwendung: der Heizung. Ein Block radioaktiver Materie erhitzt sich, wenn sich das Material zerfällt, und diese Wärme kann genutzt werden, um das Innere der Raumsonde warm zu halten.


Diese Technik wird oft bei Rovern verwendet. Die Lunochod-Rover beispielsweise führten 11 kg Polonium mit sich, um die Mondkälte zu bekämpfen, während die Spirit und Opportunity jeweils etwa 20 Gramm Plutonium gegen die Kälte des Mars mitführten, und Yutu denselben Isotop auf dem Mond verwendete.

Ähnlich, aber etwas komplexer ist der RTG (radioisotope thermoelectric generator). Hierbei wird die von dem radioaktiven Material erzeugte Wärme zur Stromproduktion verwendet (mithilfe von Thermoelementen, einer Zusammenstellung von zwei Metallen, die unterschiedlich auf Temperatur reagieren und so eine elektrische Spannung zwischen ihren Enden erzeugen).

Plutonium in den Sonden

Oft wird Plutonium verwendet. Mit seiner langen Halbwertszeit von 88 Jahren sinkt seine Produktivität jährlich nur um 8 Tausendstel. Ein teures, aber perfektes Material für Langzeitmissionen! Diese Art von Generator wird hauptsächlich für ferne Missionen genutzt – dort, wo Solarpaneele schwer einsetzbar sind, etwa jenseits des Asteroidengürtels.

Beispielsweise nutzten die Voyager-Sonden, die die Gasriesen überflogen, 13,5 kg Plutonium; die große Sonde Cassini, die Saturn erforschte, 33 kg; und die kleine Sonde New Horizons, die den Kuipergürtel erkundete, 11 kg.


Einziger Nachteil dieser Art von Maschine: die Effizienz, die auf wenige Prozent begrenzt ist! Außerdem muss die Restwärme abgeführt werden, um eine Überhitzung des Satelliten zu vermeiden. Darüber hinaus sendet das zerfallende Material ionisierende Partikel aus, die die Bordelektronik schlecht verträgt: Die radioaktive Quelle muss also abgeschirmt werden (und sollte vor allem nicht im Zentrum des Satelliten platziert werden), um Probleme zu vermeiden. Schließlich ist die elektrische Produktionsleistung dieser Generatoren ziemlich konstant. Dies scheint ein Vorteil zu sein, aber für Missionen, bei denen Überflüge stattfinden, ist der Bedarf während dieser sehr hoch und außerhalb davon nahezu null... Es ist also nicht einfach, die Energie zu regulieren.

Satelliten, die nuklear betrieben werden

Eine zweite "nukleare" Möglichkeit: der Reaktor (derzeit nur für die Kernspaltung verfügbar). Dies ist der klassische Reaktor unserer Kernkraftwerke... und dieser Typ hat tatsächlich mehrmals im Weltraum geflogen. Besonders für zwei amerikanische Tests (SNAP-10A im Jahr 1965 und DUFF im Jahr 2012) und vor allem mit der russischen RORSAT-Missionsserie (Radar Ocean Reconnaissance Satellite) – etwa dreißig zwischen 1967 und 1988.

Diese militärischen Satelliten flogen sehr niedrig, um sehr genaue Daten zu erhalten, aber sie wurden dadurch stark von der Atmosphäre abgebremst. Es benötigte Energie, um die Umlaufbahn beizubehalten und nicht auf die Erde zu stürzen. Solarpaneele hätten geeignet sein können, aber ähnlich wie Schiffssegel hätten sie "Wind gefangen" und den atmosphärischen Widerstand erhöht. Zudem erlebten diese Satelliten die Hälfte der Zeit Sonnenfinsternisse, und ein Kernreaktor vermied die regelmäßige Unterbrechung der Stromversorgung.

Hauptnachteil dieser nuklearen Motoren: die Rückfälle. Wenn sie auf die Erde fallen, gibt es eine nukleare Verschmutzung. Einige stellen sich vielleicht vor, dass das Risiko vernachlässigbar ist, nur eine Laune, die von Unwissenden, wie beispielsweise Elisabeth Teissier im August 1999 während einer bekannten Sonnenfinsternis und dem Vorbeiflug der Sonde Cassini, geäußert wird. Nicht wirklich! Es gibt mehrere bekannte Fälle der nuklearen Raumfahrtverschmutzung.

Der erste ist auf die RORSATs zurückzuführen. Am Ende ihrer Mission wurde ihr Reaktor in eine Friedhofs-Umlaufbahn geschossen, um sicherzustellen, dass er (oder zumindest nicht schnell) nicht auf die Erde zurückkehrt. Aber beim Ausstoßen der angereicherten Uran-Kerne trat auch ein Teil des Natrium-Kalium-Gemisches, das zur Kühlung der Reaktoren diente, aus: Die Erdumlaufbahn enthält also radioaktive Tropfen mit einem Durchmesser von bis zu 5 cm. Keine angenehme Vorstellung für operationelle Satelliten.


Die Dinge verschlimmern sich natürlich, wenn die Operationen nicht kontrolliert werden. Zum Beispiel konnte der RORSAT-Satellit namens Cosmos 1402 seinen Reaktor am Ende seiner Mission nicht korrekt ausstoßen und stürzte 1983 in den Atlantik. Der RORSAT-Satellit namens Cosmos 954 stürzte 1978 versehentlich auf die Erde und verschmutzte 124.000 km² des kanadischen Nordens.

Dank internationaler Konventionen war die Sowjetunion klar rechtlich verantwortlich. Allerdings verhandelten die beiden Länder eine Einigung: Die Sowjets zahlten schließlich drei Millionen Dollar, die Hälfte der von den Kanadiern für die Reinigung der kontaminierten Zone geforderten Summe.

Letzter kritischer Fall: der Start. Ein weiterer Spross der RORSAT-Serie hat den Pazifik in der Nähe Japans verseucht, der erste Lunokhod ließ 11 kg Polonium auf seine sowjetische Heimat niedergehen, während die russische Sonde Mars 96 in den Anden zwischen Chile und Bolivien mit 200g Plutonium abstürzte. In diesem letzten Fall reagierten weder Chile noch die Russen, und nichts wurde entfernt. Schade für die andine Bevölkerung, die Lamas und die Kondore!

Eine Atombombe im Weltraum

Letzte Möglichkeit: Atomwaffen. Sicherlich, es hat nie eine Atombombe im Weltraum gegeben und niemals eine nukleare Explosion, nicht wahr? Der Weltraumvertrag verbietet es zudem ausdrücklich! Wohl wahr, aber er wurde ab 1967 unterzeichnet – lange nach den ersten... Weltraumatombombentests. Ja, natürlich haben die Militärs für ihr Anti-Satelliten-Arsenal die Atomwaffe in Betracht gezogen.


Am 9. Juli 1962 explodierte im Weltraum eine amerikanische Atombombe. Codename der Operation: "Starfish Prime". Alles lief wunderbar, zumindest glaubte man dies, bis man genauer hinsah.

Erstes Problem: Beim Explodieren entsteht ein elektromagnetischer Impuls, der dazu neigt, alle elektrischen Geräte in der Nähe unbrauchbar zu machen. Sowohl auf der Erde unter dem Sateliten als auch im Weltraum, für alle Satelliten, die nicht von der Erde abgeschirmt sind. Insbesondere die Spionagesatelliten, die die Explosion aus der Ferne überwachen sollten, gingen sofort verloren, ebenso wie andere, die nur vorbeiflogen – das ist ärgerlich.


Zweites Problem: Die Explosion erzeugt eine Vielzahl hochenergetischer Partikel, die sich allmählich um die Erde verteilen und einen neuen Strahlungsgürtel schaffen. Eine beträchtliche Anzahl von Satelliten kann nicht vermeiden, diesen zu durchqueren, und wird folglich mit einigen elektronischen Problemen konfrontiert.

So starben Telstar und Ariel-1 sowie einige andere Satelliten frühzeitig, obwohl sie nichts gefordert hatten. Die Sowjets beobachteten auf ihrer Seite ähnliche Phänomene: Atomwaffen sind im Weltraum wirklich nicht sehr praktisch. Es ist offensichtlich leichter, später einen Vertrag zu unterzeichnen, der sie verbietet...

Und jetzt? Die Sachlage ist klar: Man kennt die Vorteile und Nachteile der verschiedenen nuklearen Weltraumanwendungen. Es liegt nun an jedem, seine Entscheidungen zu treffen... aber niemand sollte überrascht tun, denn nukleare Raumfahrttechnologie ist ein alter Bekannter!

Quelle: The Conversation unter Creative Commons Lizenz