Kärnkraftverk på väg mot Mars – NASA:s nya plan

Marsforskningen kan snart kliva in i en helt ny era. NASA förbereder en mission som ska skicka en fungerande kärnreaktor mot den röda planeten i slutet av 2028 – och det som gör planen banbrytande är inte bara reaktorn i sig, utan vad den ska driva.

Rymdsonden Space Reactor-1 Freedom, förkortad SR-1 Freedom, är tänkt att bli den första interplanetära rymdfarkosten som använder en kärnfissionsreaktor för framdrivning bortom jordbanan.

Sonden väger cirka 12 000 kilo och byggs som en teknikdemonstrator. Målet är uppskjutning i december 2028 – ett datum som inte valts slumpmässigt. Ett gynnsamt uppskjutningsfönster mellan jorden och Mars öppnas ungefär var 26:e månad, och missar man det får man vänta betydligt längre på nästa chans.

Räkna med ankomst till Mars närhet under 2029. SR-1 Freedom ska dock inte landa på planeten. I stället väntas den flyga förbi Mars och samtidigt släppa loss sin helikopterliknande SkyFall-nyttolast.

Kärnkraft i rymden är inte nytt i sig. Sonder som Voyager, New Horizons och Mars-bilarna Curiosity och Perseverance har drivits av radioisotopsystem som alstrar el ur plutoniums naturliga sönderfall. Men de är i praktiken långlivade kärnbatterier – ingen kontrollerad fissionsreaktion sker.

SR-1 Freedom tar ett helt annat grepp. Reaktorn använder höganrikat låganrikat uran, så kallat HALEU, för att skapa värme genom fission. Värmen omvandlas sedan till el i ett slutet Brayton-system, med en effekt på omkring 20 kilowatt.

USA har skjutit upp en fissionsreaktor en gång tidigare – SNAP-10A i jordbana 1965 – men den drev aldrig någon interplanetär farkost. Det gör SR-1 Freedom till ett historiskt steg.

Reaktorn fungerar inte som en raketmotor. I stället omvandlas värmen till elektricitet som driver en elektrisk framdrivning – en så kallad Hall-effektmotor. Motorn jonisar ett drivmedel och accelererar de laddade partiklarna med elektriska och magnetiska fält.

Kraften är låg men uthålligheten enorm. Där kemiska raketer ger enormt drag men snabbt tömmer tankarna, kan en elektrisk motor arbeta i månader och bygga upp hastigheten gradvis. För uppdrag djupt inne i solsystemet är det ett avgörande övertag.

Av säkerhetsskäl lämnar SR-1 Freedom jorden med en konventionell bärraket. Reaktorn väntas aktiveras först inom 48 timmar efter uppskjutningen, när sonden befinner sig på tryggt avstånd från jorden. Därefter måste den sköta sig själv – värme, strålning och effekt ska hanteras autonomt utan människor i närheten.

Med sina 20 kilowatt räcker reaktorn inte till för en bemannad Marsfarkost – sådana skulle kräva hundratals kilowatt eller till och med megawatt. Missionen ska i stället ses som en vägvisare: NASA vill samla verklig flygerfarenhet av reaktorstyrning, kraftomvandling, värmeshantering och strålskydd innan man bygger större system.

Erfarenheterna ska också matas vidare till Lunar Reactor-1, ett planerat fissionskraftverk på månens yta med målår 2030.

Att nå 2028 är långt ifrån garanterat. Utveckling och integration återstår, kritisk hårdvara ska kvalificeras, kärnsäkerhetskraven är omfattande och testkraven för framdrivningssystemet har redan behövt justeras för att hålla tidplanen.

Men lyckas SR-1 Freedom blir det största inte själva resan – utan beviset att en kontrollerad kärnreaktor kan leverera pålitlig kraft långt bortom jorden. Det skulle öppna vägen för längre och mer ambitiösa uppdrag i hela solsystemet.