Firefly en Zeno Power testen kernwarmtebron voor overleven maannacht

Een maannacht van veertien dagen

Een nacht op de maan duurt ongeveer veertien aardse dagen. In die tijd zakt de temperatuur naar min 170 graden Celsius. Voor de meeste elektronica is dat dodelijk: zonder warmte bevriezen batterijen, computers en communicatieapparatuur. Daarom overleven veel maanlanders en rovers de eerste lange nacht niet en vallen ze na een paar dagen stil. NASA wil dat probleem oplossen, want de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie werkt aan een permanente maanbasis die dag en nacht moet blijven functioneren.

Warmte uit een radioactief muntstuk

Om die uitdaging aan te pakken, testen de Amerikaanse bedrijven Firefly Aerospace en Zeno Power een zogeheten 'survive-the-night'-pakket. Het hart daarvan is een radio-isotoopverwarmingseenheid (RHU): een apparaatje ter grootte van een dollarmunt met daarin het radioactieve isotoop americium-241. Dat element geeft van nature vervalwarmte af en produceert zo continu ongeveer 5 watt aan thermische energie. Die warmte moet voorkomen dat elektronica, communicatiesystemen en stroomvoorziening in het pakket bevriezen tijdens de lange maannacht. Het doel is bescheiden maar veelzeggend: vijf dagen na het invallen van de duisternis een signaal terugsturen naar de aarde om te bevestigen dat het apparaat het heeft overleefd. Het pakket gaat mee op een Blue Ghost-maanlander van Firefly, die in 2028 moet lanceren in het kader van NASA's Commercial Lunar Payload Services-programma (CLPS). Firefly was in juni een van drie bedrijven die voor dat programma een opdracht kregen om technieken te demonstreren waarmee apparatuur de maannacht doorstaat.

Nieuwe markt, nieuwe regels

Voor Zeno Power is de missie een primeur: het is de eerste ruimtevlucht van het bedrijf en de eerste keer dat dit type commerciële kernwarmtebron de ruimte in gaat. Alleen al de goedkeuring van zo'n lancering is een hele opgave, omdat er nog nauwelijks een geregeld traject bestaat voor commerciële nucleaire ruimtevracht. Eerder dit jaar lanceerde het bedrijf City Labs al de eerste commerciële satelliet met een nucleaire stroombron, een tritium-batterij die slechts microwatts levert. Ook branchegenoot Intuitive Machines werkt aan een vergelijkbare test met americium-241, op een maanlandermissie die in augustus 2028 moet vertrekken. Voor die missie geldt een NASA-bijdrage van 15 miljoen dollar, maar het bedrijf wacht nog op een vrijwaring van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie voor eventuele schade door de nucleaire lading, omdat een commerciële verzekeringsmarkt daarvoor vrijwel ontbreekt.

Zeno Power verwacht dat de vraag naar dit soort warmtebronnen de komende jaren flink zal groeien, nu steeds meer missies naar het maanoppervlak gepland staan. Het bedrijf werkt daarom aan opschaling van de productie en aan een stabielere aanvoer van americium-241. Daarnaast ontwikkelt Zeno Power ook grotere radio-isotopenstroombronnen met zogeheten Stirling-generators, die warmte kunnen omzetten in elektriciteit in plaats van alleen warmte te leveren. Firefly onderzoekt intussen hoe het de techniek breder kan inzetten, bijvoorbeeld voor losse instrumenten of voor de hele lander.