Fusionsantrieb: Plasma im Sunbird-Prototyp

Pulsar Fusion zündet Plasma in Prototyp eines Fusionsraketentriebwerks

Das britische Start-up Pulsar Fusion hat einen Durchbruch erzielt: Erstmals wurde Plasma im Prototyp des Sunbird-Fusionsausströmungssystems mittels elektrischer und magnetischer Felder gezündet. Die Tests fanden im Firmensitz in Bletchley, UK, statt und wurden live auf der Amazon MARS-Konferenz übertragen. Dies unterstreicht das Potenzial von Fusionsantrieben zur Beschleunigung interplanetarer Flüge.

Technische Grundlage des Experiments

Der Sunbird-Fusionsprototyp ist ein frühes Modell eines fusionsbetriebenen Raketentriebwerks. Das Team nutzte elektrische und magnetische Felder, um Gas zu ionisieren und Plasma bei extrem hohen Temperaturen zu erzeugen. Die Stabilisierung von Plasma unter irdischen Laborbedingungen ist aufgrund von Wärmeverlusten schwierig, doch die niedrigen Umgebungstemperaturen im Vakuum des Weltraums erleichtern die Aufgabe erheblich.

Der Prozess ahmt die Reaktionen nach, die Sterne antreiben: die Fusion leichter Atomkerne (Deuterium, Tritium) mit Energieabgabe gemäß Einsteins Gleichung E=mc². Im Triebwerk beschleunigen magnetische Felder das Plasma und erzeugen einen hochgeschwindigkeits Ausstoß.

Vorteile des Fusionsantriebs

Fusionsantriebe versprechen eine radikale Effizienzsteigerung im Vergleich zu chemischen und Ionen-Systemen:

• Schub: bis zu 1.000-mal höher als bei Orbitaltriebwerken (z. B. Hall-Triebwerke).
• Geschwindigkeit: bis 800.000 km/h (0,66 % Lichtgeschwindigkeit), verglichen mit 40–50 km/s bei aktuellen Systemen.
• Energieausbeute: spezifischer Impuls (Isp) in Zehntausenden von Sekunden vs. 450 s für LH2/LOX.
• Treibstoff: Deuterium aus Wasser, Vorräte reichen für Jahrhunderte.
• Skalierbarkeit: modulare Konfigurationen für Schiffe verschiedener Klassen.

Diese Parameter könnten Mars-Flugzeiten von 6–9 Monaten auf 1–3 Wochen verkürzen und die Belastung durch kosmische Strahlung sowie Mikrogravitation minimieren.

Herausforderungen und zukünftige Verbesserungen

Wichtige Herausforderungen für Fusionssysteme:

• Plasmastabilisierung: Turbulenzen führen zu Energieverlusten (MHD-Instabilitäten).
• Materialien: Bedarf an Supraleitern zur Erzeugung von Feldern >10 T.
• Reaktionszündung: Erreichen des Lawson-Kriteriums (nτE > 10²¹ m⁻³·s·keV).

Pulsar Fusion setzt auf Hochfeld-Supraleitermagnete für bessere Einschließung. Kommende Tests prüfen die Plasmastabilität und messen Schub in einer Vakuumkammer.

Wichtige Erkenntnisse

• Die erste erfolgreiche Plasmazündung in einem Fusionsraketenprototyp ebnet den Weg für direkte Bahnen zum Mars.
• Potenzielle Geschwindigkeiten von 800.000 km/h revolutionieren die Logistik im Sonnensystem.
• Das Vakuum des Weltraums ist ideal für Fusion und reduziert kryogene Anforderungen.
• Magnetverbesserungen steigern die Einschließeffizienz um 20–50 %.
• Kürzere Missionen mindern Risiken für die Besatzung: Strahlung, Osteoporose, Muskelschwund.

— Editorial Team