RHU

Eine RHU (Radioisotope Heater Unit) ist eine kleine zylindrische Wärmequelle, typischerweise etwa 2,5 Zentimeter im Durchmesser und 1,3 Zentimeter dick, die die Wärmeenergie aus radioaktivem Zerfall direkt in nutzbare Wärme umwandelt. Sie enthält ein Radioisotop, historisch Plutonium-238, versiegelt in mehreren Schutzhüllen. Anders als ein Radioisotope Thermoelectric Generator (RTG), der Strom aus dem Temperaturunterschied erzeugt, der durch Zerfallswärme entsteht, gibt eine RHU diese Wärme einfach an ihre Umgebung ab und wird direkt von Raumfahrzeuginstrumenten und Treibstofftanks genutzt.

RHUs arbeiten kontinuierlich ohne bewegliche Teile, Schalter oder externe Stromversorgung. Eine einzelne Einheit erzeugt stetig und zuverlässig etwa 1 Watt Wärmeleistung über Jahre hinweg. Sie werden direkt gegen Komponenten montiert, die Wärmung benötigen, wie Kraftstoffleitungen, Batteriepakete oder empfindliche Elektronik, mit minimaler Isolierung dazwischen. Das macht sie ideal für Missionen ins tiefe Weltall, wo Solarpanele nutzlos werden und Wärmestrahler nicht genug Wärme abgeben können, um Instrumentenausfälle in der extremen Kälte in der Nähe von Jupiter, Saturn oder darüber hinaus zu verhindern.

Das Plutonium-238-Brennstoff (das zur Zeit großer Space-Shuttle- und Planetensondenmissionen eine Halbwertszeit von etwa 88 Jahren hatte) wird zu einer Keramikpille gepresst und in Iridium eingekapselt. Diese Kapsel wird dann in Molybdän und Stahl gewickelt und bildet ein robustes Paket, das Startvibration, Wiedereintritt und mögliche Aufprallbelastung übersteht. Jede Einheit wiegt etwa 40 Gramm. Ein Raumfahrzeug kann Dutzende RHUs verteilt um das Gesamtsystem tragen, insgesamt Dutzende oder Hunderte auf einer Mission.

Die Hauptbeschränkung bei der RHU-Nutzung war schon immer die Verfügbarkeit und Politik, nicht die Technik. Die Plutonium-238-Produktion war ein staatliches Monopol unter Kontrolle; die meisten Vorräte kamen vom U.S. Department of Energy oder der russischen Raumfahrtagentur. Als die heimische Plutonium-Produktion in den USA 1988 endete, wurde die Verfügbarkeit knapp, und Missionen mussten Einheiten sparen oder sich neu gestalten, um weniger davon zu verwenden. Anfang der 2010er Jahre war die RHU-Verfügbarkeit ein echter Engpass für Missionen zu den äußeren Planeten.

RHUs bleiben für bestimmte Anwendungen unverzichtbar. Keine Batterie übersteht die Wärmebeanspruchung und Dauer, die erforderlich ist. Wärmestrahler können ohne Sonnenlicht nicht genug Wärme abgeben. Heizer, angetrieben durch Solarpanele oder Primärbatterien, addieren Masse, Komplexität und Ausfallmöglichkeiten hinzu. Eine Radioisotopenquelle, die einfach Wärme abstrahlt, nichts verlangt und nur bei Beschädigung ihrer Umhüllung ausfällt, bleibt die zuverlässigste Option für Raumfahrzeuge, die ein Jahrzehnt oder länger im äußeren Sonnensystem arbeiten müssen.