Neuer Antrieb für Marsmission: NASA erreicht Rekordleistung

Am 24. Februar 2026 zündete ein Team am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, erstmals einen sogenannten magnetoplasmadynamischen Thruster (MPD-Truster), der mit Lithium-Metalldampf betrieben wird – bei Leistungsstufen, die nach Angaben der Behörde alle bisherigen US-Tests dieser Technologie übertreffen sollen. Die Anlage habe dabei Leistungen von bis zu 120 Kilowatt erreicht, mehr als das 25-Fache der Antriebsleistung der aktuell stärksten elektrischen Triebwerke, die die NASA im Weltraum betreibt. Die Weltraumbehörde und das JPL haben ihre Ergebnisse erst in der vergangenen Woche veröffentlicht.

Durchgeführt wurde der Test in JPLs sogenannter CoMeT-Kammer (Condensable Metal Propellant Vacuum Facility) – einer 8 Meter langen, wassergekühlten Vakuumkammer, die für den Betrieb von Triebwerken mit metallischen Dampftreibstoffen ausgelegt ist. Die NASA bezeichnet sie als einzigartiges nationales Testinstrument, das für Leistungen bis in den Megawatt-Bereich konzipiert sei.

Bei insgesamt fünf Zündungen soll die Wolframelektrode im Zentrum des Triebwerks Temperaturen von über 2.800 Grad Celsius erreicht haben. JPL-Forscher James Polk sagte, dass sein Team nicht nur bewiesen habe, dass das Triebwerk funktioniere, sondern auch die angestrebten Leistungsstufen erreiche. Polk forscht seit Jahren an Lithium-MPD-Triebwerken und war zuvor an der NASA-Sonde Dawn sowie an Deep Space 1 beteiligt – der ersten interplanetaren Raumsonde mit Ionentriebwerk als Primärantrieb.

Was ist ein MPD-Thruster?

Die Reise zum Mars stellt die Raumfahrt vor ein grundlegendes Antriebsproblem. Konventionelle chemische Raketen verbrauchen enorme Mengen Treibstoff: Nach NASA-Berechnungen benötigt ein Raumschiff für jedes Kilogramm zu beförderndes Material rund 261 Kilogramm Treibstoff – für eine Hin- und Rückreise zum Mars kämen so zwischen 1.000 und 4.000 Tonnen zusammen. Zudem würde ein chemisch angetriebenes Raumschiff acht bis neun Monate bis zum Mars benötigen – eine schwere körperliche und psychische Belastung für jede Besatzung.

Elektrische Antriebe verbrauchen nach NASA-Angaben bis zu 90 Prozent weniger Treibstoff als chemische Raketen. Forscher arbeiten daneben auch an treibstofffreien Konzepten: Ein Team der Texas A&M University hat einen Lichtantrieb mit 3D-Steuerung ganz ohne Treibstoff entwickelt, der langfristig sogar interstellare Reisen ermöglichen soll. Klassische Ionentriebwerke – wie sie etwa die NASA-Sonde Psyche nutzt – beschleunigen ein Treibgas mithilfe von Solarstrom elektrostatisch. Für bemannte Missionen taugen sie jedoch kaum: Heute von der NASA eingesetzte Ionenantriebe wie NEXT-C erzeugen eine Schubkraft von bis zu 236 Millinewton – vergleichbar mit der Schwerkraft, die auf eine zur Erde fallende Postkarte wirkt. Das reicht nicht, um ein vollgepacktes Raumschiff samt Besatzung ans Ziel zu bringen.

Der MPD-Thruster soll dieses Dilemma auflösen: Er nutzt hohe elektrische Ströme, die mit einem Magnetfeld interagieren, um das Lithiumplasma elektromagnetisch zu beschleunigen. Die Technologie wird seit den 1960er-Jahren erforscht, war aber bislang nie operativ im Einsatz. Lithium bietet dabei laut NASA gewisse Vorteile: Es lasse sich effizient ionisieren, habe eine geringe Atommasse und ermögliche einen hohen spezifischen Impuls – also eine effiziente Nutzung des Treibstoffs.

Woher kommt der Strom? Die Rolle der Nuklearenergie

Der MPD-Thruster ist kein nuklearer Antrieb – er ist ein elektrischer Antrieb. Doch er benötigt eine leistungsstarke Energiequelle, und genau hier kommt Nukleartechnik ins Spiel.

Für eine bemannte Marsmission geht die NASA von einem Bedarf von 2 bis 4 Megawatt Gesamtleistung aus. Diese Größenordnung ist mit Solarenergie kaum erreichbar: Je weiter sich ein Raumschiff von der Sonne entfernt, desto schwächer wird die Solarstrahlung – in Marsnähe liefern Solarpanele nur 40 bis 50 Prozent der Leistung wie in Erdnähe. Für Megawatt-Leistungen wären zudem Panels von unpraktisch großen Ausmaßen nötig.

Das angestrebte Gesamtkonzept trägt die Bezeichnung nuklear-elektrischer Antrieb (Nuclear Electric Propulsion, NEP): Ein kompakter Kernreaktor an Bord soll elektrischen Strom erzeugen, der die MPD-Thruster speist. Der Reaktor wäre der Generator, der Thruster der eigentliche Motor. Nuklearelektrische Antriebe können ihre Schubkraft voraussichtlich bis zu drei Stunden aufrechterhalten – ein Vorteil gegenüber nuklearthermischen Antrieben, die nach einigen Minuten überhitzen und pausieren müssen. Beide Komponenten – Reaktor und Thruster – müssen parallel entwickelt werden. Das ist erklärtes Ziel von NASAs „Space Nuclear Propulsion“-Programm, das seit 2020 an einem megawattfähigen nuklear-elektrischen Antriebssystem für bemannte Marsflüge arbeitet.

NEP versus NTP: Zwei nukleare Wege zum Mars

Davon zu unterscheiden ist der ebenfalls diskutierte nuklearthermische Antrieb (Nuclear Thermal Propulsion, NTP), bei dem Kernenergie direkt genutzt wird, um Treibstoff zu erhitzen und auszustoßen. Genau diesen Ansatz verfolgte das gemeinsame DRACO-Programm von NASA und DARPA, das im NASA-Haushalt 2026 keine Finanzierung mehr erhält und deshalb abgesagt wurde.

Der thermonukleare Ansatz verspricht eine deutlich höhere Schubkraft: Nach NASA-Berechnungen liegt das Verhältnis von Schub zu Gewicht bei nuklearthermischen Antrieben etwa 10.000-mal so hoch wie bei elektrischen – nuklearelektrische eingeschlossen. Dafür ist NEP mit MPD-Thrustern im Treibstoffverbrauch effizienter. Die NASA verfolgt nach eigenen Angaben beide Ansätze parallel.

Erhebliche Hürden bleiben

Die beim Test erreichten 120 Kilowatt sind ein erster Schritt – die eigentliche Zielmarke liegt jedoch weit höher. Das Team plant, in den kommenden Jahren Leistungen zwischen 500 Kilowatt und 1 Megawatt pro Triebwerk zu erreichen. Für eine bemannte Marsmission müssten mehrere dieser Triebwerke parallel betrieben werden – und das über mehr als 23.000 Betriebsstunden. Ob und wann das gelingt, ist offen.

Die beim Test erreichten Temperaturen von über 2.800 Grad Celsius an der Wolframelektrode verdeutlichen die enormen thermischen Belastungen, denen das System im Dauerbetrieb standhalten müsste. Der Nachweis der Langzeittauglichkeit der Materialien gilt als eine der zentralen offenen Fragen der weiteren Entwicklung.

Hinzu kommen grundsätzliche Sicherheitsfragen rund um den nuklearen Antrieb: Sollten mehrere Brennstäbe nötig sein, müssen diese selbst bei Erschütterungen beim Raketenstart sicher voneinander getrennt bleiben, um eine Kernschmelze zu vermeiden. NASA und DARPA planen, das Risiko eines nuklearen Unfalls dadurch einzudämmen, dass der Reaktor erst im Orbit aktiviert wird.

Kooperation und politischer Rahmen

Das MPD-Triebwerksprojekt wird von JPL geleitet, läuft seit rund zweieinhalb Jahren und wird in Zusammenarbeit mit der Princeton University sowie dem NASA Glenn Research Center in Cleveland durchgeführt. Koordiniert wird das übergeordnete Nuklearantriebsprogramm vom Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama, als Teil des Space Technology Mission Directorate der NASA.

NASA-Administrator Isaacman nutzte den Testbericht für eine politisch gefärbte Aussage: Der Test zeige, dass die USA auf dem Weg seien, einen amerikanischen Astronauten auf dem Mars landen zu lassen. Isaacman sorgte zuletzt auch anderweitig für Aufmerksamkeit: In einer Haushaltsanhörung des US-Senats am 28. April 2026 sprach er sich dafür aus, den Pluto wieder zum Planeten zu erklären. Solche Ankündigungen sind in der NASA-Kommunikation nicht ungewöhnlich – wie weit der Weg von einem erfolgreichen Labortest bis zu einer bemannten Marsmission tatsächlich ist, lässt die Behörde dabei weitgehend offen.

(vza)