Europa ontwikkelt zijn eigen raketmotor op kernenergie, de RocketRoll

Een gewone raketmotor is niet heel geschikt voor de aandrijving van ruimtevaartuigen in de interplanetaire ruimte, zoals reizen naar de planeet Mars of naar andere planeten in ons zonnestelsel. Dat gegeven was voor ESA ˚) aanleiding om een consortium te vragen om een technische routekaart te maken voor een raketmotor, die werkt op kernenergie. De routekaart is sinds oktober 2024 gereed. Afgezien van de naam, de voortstuwingstechniek en het feit dat er is gebruikgemaakt van een kernsplijtingsreactor, zijn verder geen bijzonderheden gepubliceerd. De naam is het RocketRoll-project en de voortstuwing gebeurt nucleair-elektrisch. Het Engelse acroniem is NEP ˚).

Het consortium stond onder leiding van het Belgische ingenieursbureau Tractebel. Daarnaast namen het Franse CEA ˚), de Arianegroep en Airbus deel, naast de ingenieursbureaus OHB (Tsjechië) en Frazer Nash (Engeland). Voorts nog de universiteiten van Praag en Stuttgart.

Bij NEP levert een Hoge Temperatuur Reactor de warmte, waarna een omzetting in elektriciteit plaatsvindt en een versneller de ionen versnelt, die de stuwkracht leveren. De stuwkracht, uitgedrukt in specifieke impuls, de verandering van impuls per eenheid stuwstof, is tweeëneenhalf maal zo groot als van een conventionele raket. De nieuwe raketmotor maakt een reis naar Mars in ruim twee maanden tijd mogelijk. Normaal duurt dat ongeveer zeven maanden. De RocketRoll zou al in 2035 operationeel moeten zijn.

De keuze voor de projectleider, Tractebel, is misschien minder vreemd, dan het op het eerste gezicht lijkt. Tratebel heeft veel kennis in huis van kernrectoren, maar ook van versnellers. Bij het ontwerp van Myrrha, de Belgische versnellergedreven reactor ofwel ADS ˚), was Tractebel betrokken. (Klik hier voor meer informatie over Myrrha.) De versneller, die een continue straal protonen (waterstofionen) moet produceren, was daar een van de technische problemen, die de Belgen oplosten. Ongetwijfeld is deze ervaring gebruikt bij het ontwerp van de RocketRoll-motor.

Ofschoon er geen details van het ontwerp van de RocketRoll zijn gepubliceerd, is er wel iets over te zeggen. Een beproefde techniek voor de omzetting van de warmte van een kernreactor in elektriciteit in een ruimteschip heet thermo-elektrische omzetting. Het Engelse acroniem is TEC ˚). Het omzettingsrendement is weliswaar laag, maar het bevat geen bewegende delen. Deze techniek is vergelijkbaar met die van thermokoppels. Voor de stuwstof zal de keuze zijn gevallen op een element of molecuul met een hoge valentiewaarde, dat bovendien zwaar is en tevens eenvoudig ioniseerbaar. De eisen zijn tegenstrijdig, maar kwik (Hg) zou een mogelijkheid zijn.

In november 2020 publiceerde de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA haar plannen voor de ontwikkeling van een raketmotor met voortstuwing door een kernreactor. Hij heet USNC. De Amerikanen kozen voor een techniek, die bekend staat onder de naam nucleair-thermsche voortstuwing. Het Engelse acroniem is NTP ˚). Hierbij stroomt de stuwstof, zoals bijvoorbeeld Xenon, door de reactor en daarna direct de ruimte in. Klik hier voor meer informatie over USNC.

Er bestaan internationale aanbevelingen, waaraan kernreactoren in ruimtevaartuigen moeten voldoen. RocketRoll en USNC voldoen daar ongetwijfeld aan.

Elders op de website staat meer informatie over RocketRoll, inclusief een tekening. U kunt een en ander zien door op de reactornaam te klikken.

Meer informatie:
1. https://tractebel-engie.com/en/news/2024/tractebel-led-consortium-completes-esa-rocketroll-project-on-nuclear-electric-propulsion-for-space-exploration
2. https://commercialisation.esa.int/2022/09/space-transportation-and-nuclear-propulsion/
3. https://www.unoosa.org/pdf/publications/iaea-nps-sfrmwrkE.pdf
4. https://www.unoosa.org/oosa/en/ourwork/copuos/stsc/nps/index.html

˚) ADS: Accelerator Driven System
CEA: Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives
ESA: European Space Agency
NEP: Nuclear Electric Propulsion
NTP: Nuclear Thermal Propulsion
TEC: ThermoElectric Conversion

Terug naar het nieuwsoverzicht