Zeno Power erhält 30 Millionen US-Dollar für den Bau von Radioisotopen

WASHINGTON – Zeno Power Systems erhielt einen 30-Millionen-Dollar-Auftrag zum Bau eines mit Radioisotopen betriebenen Satelliten für die US Air Force bis 2025.

Bei dem Vierjahresvertrag handelt es sich um eine „strategische Finanzierungserhöhungsvereinbarung“, die 15 Millionen US-Dollar an staatlichen Mitteln bereitstellt, ergänzt durch 15 Millionen US-Dollar von Privatinvestoren, sagte der Mitbegründer und CEO des Unternehmens, Tyler Bernstein, gegenüber SpaceNews.

Zeno, ein 2018 gegründetes Startup, entwickelt Radioisotopen-Energiesysteme (RPS), eine Art Kernenergietechnologie, die die Wärme aus zerfallendem Kernmaterial direkt in Strom umwandelt.

Bernstein sagte, das Unternehmen habe ein RPS-Konzept für Kleinsatelliten entwickelt mit dem Ziel, die Technologie zugänglicher zu machen. Die NASA nutzt RPS seit Jahrzehnten zum Antrieb von Weltraumsonden, die Technologie wurde jedoch aufgrund der Kosten und hoher regulatorischer Hürden nicht kommerzialisiert.

Zenos RPS ist kleiner und verwendet weniger Materialien. Bernstein geht davon aus, dass das System die regulatorischen Hürden überwinden und für den Start im Jahr 2025 zugelassen wird, wobei es von einem schlankeren Überprüfungsprozess der US-Regierung für atomgetriebene Weltraummissionen profitiert.

Das Unternehmen stellte die RPS-Idee 2019 dem Air Force Research Laboratory vor und gewann mehrere Innovationsforschungsaufträge für kleine Unternehmen. Die STRATFI-Vereinbarung wurde im August 2022 unterzeichnet.

Bernstein nannte den STRATFI-Deal eine „Schlüsselvalidierung“ von RPS als realisierbare Technologie für den Antrieb militärischer Raumfahrzeuge. Um seinen Anteil am Projekt zu finanzieren, wird das Unternehmen auf sein im letzten Jahr eingeworbenes Risikokapital der Serie A in Höhe von 20 Millionen US-Dollar zurückgreifen.

Das Militär will Satelliten, die manövrieren können, ohne Angst haben zu müssen, dass ihnen der Treibstoff ausgeht, sagte Bernstein. RPS würde dieses Ziel unterstützen.

Oberstleutnant Thomas Nix, Projektmanager der US Space Force bei AFRL, sagte, die Technologie würde „eine ständige Manövrierfähigkeit zwischen verschiedenen Umlaufbahnen ermöglichen und dem Verteidigungsministerium neue Fähigkeiten erschließen“.

Satelliten würden über Jahre hinweg „immer an“ Strom haben, sagte Nix.

Wie RPS funktioniert

Bernstein warnte, dass RPS nicht mit nuklearelektrischen Antrieben verwechselt werden dürfe, die auf Spaltreaktoren basieren.

„Wir sind kein Spaltreaktor. Wir sind eine Radioisotopenquelle“, sagte er.

RPS ähnelt eher einer Kernbatterie, die die beim Zerfall eines radioaktiven Isotops entstehende Wärme zur Stromerzeugung nutzt.

„Es sind wirklich heiße Steine ​​in einer Kiste“, sagte Bernstein.

Radioisotope zerfallen über Jahrzehnte und erzeugen Wärme. Zeno entwickelte eine Methode, um diese Wärme einzufangen und mithilfe eines Festkörpergeräts namens thermoelektrischen Generator in Elektrizität umzuwandeln. Der Temperaturunterschied zwischen dem heißen Innenraum und dem kalten Vakuum im Weltraum erzeugt Elektrizität.

Ein kleines Gerät von der Größe eines Schuhkartons erzeugt jahrzehntelang Strom, sagte Bernstein.

Ein wesentliches Merkmal von Zenos System ist, dass es nicht auf Plutonium angewiesen ist.

Die Planetenmissionen der NASA verwenden RPS, das mit dem Isotop Plutonium 238 betrieben wird, das knapp ist und nicht kommerziell erhältlich ist. Das Energieministerium produziert nur genug Plutonium 238, um wichtige NASA-Missionen zu unterstützen.

Die Luftwaffe nutzte in der Vergangenheit das Isotop Strontium-90 als Energiequelle, seine Einsatzmöglichkeiten waren jedoch aufgrund seiner großen Masse und seines geringen Wirkungsgrads begrenzt.

Zenos RPS verwendet Strontiumisotope mit einem neuartigen Design, das zu einer leichteren Wärmequelle führt. Bernstein sagte, das Unternehmen erforsche in Zukunft die Verwendung anderer Isotope.

Die erste Demonstration der RPS-Wärmequelle von Zeno wird diesen Sommer in einem Labor des Energieministeriums stattfinden.

Regulatorische Hürden

Der Einsatz eines Satelliten, der mit kleinen Atombatterien betrieben wird, stünde normalerweise vor enormen regulatorischen Hindernissen, aber der Genehmigungsprozess wurde durch eine Durchführungsverordnung der Trump-Regierung aus dem Jahr 2019 erleichtert, die den Startgenehmigungsprozess für Weltraum-Atomsysteme überarbeitete.

Vor dieser Richtlinienänderung gab es nur ein Verfahren zur Genehmigung des Starts von Raumfahrzeugen mit Kernenergiesystemen, unabhängig von ihrer Zusammensetzung und Größe.

Mit der Verordnung aus dem Jahr 2019 wurde ein dreistufiges System zur Überprüfung von Nutzlasten, die Kernkraftwerke transportieren, auf der Grundlage der Menge an radioaktivem Material an Bord und der Wahrscheinlichkeit einer bestimmten Strahlenexposition im Falle eines Unfalls eingeführt. Der Genehmigungsprozess berücksichtigt auch Verfahren zum Verlassen der Umlaufbahn am Ende der Missionslebensdauer.

Raumfahrzeuge, die in die ersten beiden Stufen fallen, können von ihrer Sponsoragentur und einem behördenübergreifenden Gremium genehmigt werden, und nur die Missionen der dritten Stufe mit dem höchsten Risiko erfordern eine Genehmigung des Präsidenten.

Bernstein sagte, die untergeordneten Missionen könnten nun über die Federal Aviation Administration abgewickelt werden, „was es einem kommerziellen Unternehmen zum ersten Mal ermöglicht, ein Raumschiff mit einem Kernenergiesystem in den Weltraum zu schicken“. Zeno strebt eine Startgenehmigung als Tier-1-Mission an.

Anfang dieses Jahres wurde Zenos Antrag auf Nutzlastüberprüfung von der FAA zur Prüfung angenommen, sagte Bernstein, und eine Startgenehmigung könnte bereits im Jahr 2025 erfolgen.

Der Schwerpunkt des Unternehmens liegt auf der Qualifizierung von RPS für kleine Satelliten, die die Space Force einsetzen würde, aber auch kommerzielle Anwendungen sind vorgesehen.

„Wir sehen Chancen in der Mondraumwirtschaft“, sagte Bernstein. „Im Moment werden alle Landegeräte, die zur Mondoberfläche fliegen, am Mondtag 14 Tage lang in Betrieb sein und in der Mondnacht einfrieren.“

„Wir stehen am Beginn des Zeitalters der kommerziellen Raumfahrt-Atomkraft“, sagte er. RPS würde genug Wärme und Strom liefern, damit Lander jahrelang betrieben werden können und „eine nachhaltige Mondwirtschaft in der Zukunft ermöglichen“.

Wie es begann

Zeno Power beschäftigt heute 25 Mitarbeiter in Seattle und im Raum Washington, D.C.

Die anderen Mitbegründer sind Jonathan Segal, der Chief Operating Officer ist; und Jacob Matthews, Chief Technology Officer.

Die drei trafen sich an der Vanderbilt University, wo Bernstein und Segal studierten. Matthews war Absolvent der US-Militärakademie in West Point und absolvierte einen Masterstudiengang in Maschinenbau mit Schwerpunkt auf RPS-Technologie für den Weltraum.

„Wir haben uns zusammengefunden und bereits 2018 damit begonnen, dies zu verfolgen“, sagte Bernstein.

Zenos Vizepräsident für strategische Partnerschaften, Tim Frazier, leitete zuvor das RPS-Programm des Energieministeriums und half beim Aufbau der NASA-Missionen Cassini und New Horizons.

Eine weitere Führungskraft des Unternehmens, Lindsey Boles, ist ehemalige technische Leiterin bei TerraPower, einem Unternehmen für die Konstruktion und Entwicklung von Kernreaktoren, das vom Technologie-Milliardär Bill Gates gegründet wurde.

Sandra Erwin schreibt über militärische Raumfahrtprogramme, Politik, Technologie und die Industrie, die diesen Sektor unterstützt. Als Herausgeberin von NDIAs National Defense berichtet sie seit fast zwei Jahrzehnten über das Militär, das Pentagon, den Kongress und die Verteidigungsindustrie. Mehr von Sandra Erwin