Nuklearbatterie im CubeSat: «Bohr» testet Tritium-Stromversorgung im All

Mit dem Start des CubeSats Bohr am 7. Juli 2026 beginnt ein spannender Praxistest für eine neue Generation langlebiger Energiequellen im Weltraum. Der vom US-Unternehmen City Labs entwickelte Satellit soll erstmals eine kommerzielle betavoltaische Tritium-Stromquelle unter realen Bedingungen im Orbit demonstrieren.

Kleine Leistung – dafür viele Jahre Energie

Bohr wurde im Rahmen der SpaceX-Transporter-17-Mission zusammen mit 80 weiteren Nutzlasten in einen niedrigen Erdorbit gebracht. Im Mittelpunkt der Mission steht die Energiequelle NanoTritium, die elektrische Energie direkt aus dem radioaktiven Zerfall von Tritium gewinnt.

Anders als klassische Batterien oder Solarzellen benötigt eine solche betavoltaische Zelle weder Sonnenlicht noch bewegliche Teile. Beim Zerfall des Wasserstoffisotops Tritium entstehen Beta-Teilchen, die in einer Halbleiterstruktur unmittelbar elektrischen Strom erzeugen – ähnlich wie Photonen in einer Solarzelle.

Die verfügbare elektrische Leistung ist sehr gering und liegt je nach Ausführung lediglich im Nano- bis Mikrowattbereich. Dafür kann die Stromquelle über viele Jahre kontinuierlich Energie liefern. Aufgrund der Halbwertszeit von Tritium von rund 12,3 Jahren sinkt ihre Leistung nur langsam.

Kein Ersatz für Solarzellen

Der Satellitenbus wird weiterhin vollständig über Solarzellen versorgt. Die Tritium-Stromquelle speist ausschließlich eine separate Testnutzlast, deren Langzeitverhalten unter den Bedingungen des Weltraums untersucht wird.

Damit eignet sich die Technologie nicht für leistungsstarke Systeme wie Funksender, Bordcomputer oder Antriebe. Interessant wird sie dagegen für Anwendungen mit extrem niedrigem Energiebedarf, beispielsweise:

• Sensoren
• Speicherbausteine
• Zeitgeber
• Überwachungsschaltungen
• Notstromfunktionen

Gerade bei Langzeitmissionen oder in Bereichen mit wenig Sonnenlicht könnten solche Energiequellen künftig Vorteile bieten.

Die eigentliche Premiere

Radioaktive Stromquellen im Weltraum sind keineswegs neu. Bereits 1961 startete mit Transit IV-A der erste Satellit mit einem Radioisotopengenerator (RTG). Später versorgten RTGs unter anderem die Voyager-Sonden, den Mars-Rover Curiosity sowie zahlreiche weitere Tiefraumsonden zuverlässig mit Energie.

Die eigentliche Neuerung liegt an anderer Stelle:

• erste kommerzielle Demonstration einer betavoltaischen Tritium-Stromquelle im Orbit,
• erstes kommerzielles US-Raumfahrtprojekt dieser Art, das nach dem heutigen amerikanischen Zulassungsverfahren für nukleare Raumfahrtmissionen genehmigt wurde,
• direkte Stromerzeugung durch Betavoltaik anstelle der Wärmeumwandlung, wie sie bei RTGs eingesetzt wird.

Die Mission dient somit nicht nur der Erprobung der Stromquelle selbst, sondern auch der Validierung des regulatorischen Prozesses für zukünftige kommerzielle Missionen mit kleinen radioisotopenbasierten Energiequellen.

Wie sicher ist Tritium?

Tritium sendet ausschließlich niederenergetische Beta-Strahlung aus, die bereits durch dünne Materialschichten wirksam abgeschirmt wird. Gefährlich wird das Isotop hauptsächlich dann, wenn es in den Körper gelangt.

City Labs bindet das Tritium in einer festen Metallhydrid-Matrix, sodass es chemisch gebunden ist und nicht als Druckgas gespeichert werden muss. Dadurch wird die Handhabung deutlich sicherer. Angaben über die tatsächlich an Bord befindliche Tritiummenge wurden bislang nicht veröffentlicht.

Bedeutung für zukünftige Missionen

Sollte sich NanoTritium im Orbit bewähren, könnten solche Mikroenergiequellen künftig zahlreiche Anwendungen ermöglichen, bei denen Solarzellen an ihre Grenzen stoßen. Dazu zählen beispielsweise:

• permanent verschattete Regionen an den Mondpolen,
• die bis zu zwei Wochen dauernde Mondnacht,
• autonome Sensoren im Weltraum,
• Langzeitmissionen weit entfernt von der Sonne,
• redundante Energieversorgung kritischer Systeme.

Für Amateurfunk-Satelliten oder CubeSats wird die Technologie kurzfristig zwar keine Solarzellen ersetzen, sie könnte künftig jedoch wichtige Subsysteme über viele Jahre unabhängig mit Energie versorgen.

Die Mission Bohr markiert keinen Neuanfang der nuklearen Energieversorgung im Weltraum – Radioisotopengeneratoren werden seit mehr als 60 Jahren erfolgreich eingesetzt. Die eigentliche Neuerung liegt vielmehr in der Miniaturisierung dieser Technologie für Kleinsatelliten sowie in der Erprobung einer kommerziellen betavoltaischen Tritium-Stromquelle unter realen Einsatzbedingungen.

Ob sich die Technologie langfristig für zukünftige CubeSats und autonome Raumfahrtsysteme eignet, werden die kommenden Monate und Jahre im Orbit zeigen. Sollte der Langzeittest erfolgreich verlaufen, könnte NanoTritium eine interessante Ergänzung zu klassischen Solarzellen für Anwendungen mit minimalem Energiebedarf werden.

Quelle: all-electronics.de