Eine Reise zum Mars ist weniger eine Frage der Entfernung als der Zeit. Erde und Mars bewegen sich ständig auf unterschiedlichen Bahnen um die Sonne, weshalb ein Raumschiff nicht einfach die kürzeste Strecke zwischen beiden Planeten zurücklegt. Für bemannte Missionen werden Flugzeiten von mehreren Monaten erwartet. Während dieser Zeit wären Astronauten Schwerelosigkeit, kosmischer Strahlung und der vollständigen Abhängigkeit von den Systemen ihres Raumschiffs ausgesetzt. Jede Woche weniger könnte deshalb einen erheblichen Unterschied machen.

Genau an diesem Punkt rücken Kernreaktoren wieder in den Mittelpunkt der Raumfahrtforschung. Statt chemische Energie allein für den Antrieb zu nutzen, könnten zukünftige Marsraumschiffe Energie aus Kernspaltung beziehen. NASA untersucht dafür zwei grundsätzlich unterschiedliche Konzepte: den nuklearthermischen Antrieb und den nuklearelektrischen Antrieb. Beide versprechen einen wesentlich effizienteren Einsatz des Treibstoffs. Doch daraus folgt nicht automatisch, dass Astronauten den Mars künftig in wenigen Wochen erreichen werden.

Warum dauert eine Reise zum Mars so lange?

Mars ist der Erde im günstigsten Fall knapp 55 Millionen Kilometer entfernt. Diese Zahl vermittelt allerdings ein falsches Bild einer Marsreise. Raumfahrzeuge fliegen nicht auf einer geraden Linie von Planet zu Planet. Sie bewegen sich auf Bahnen um die Sonne und müssen so gestartet werden, dass ihre Flugbahn die zukünftige Position des Mars erreicht.

Bei vergleichsweise energiesparenden Flugbahnen dauert die Reise typischerweise etwa sechs bis neun Monate. Für Robotermissionen ist das meistens akzeptabel. Bei Menschen entstehen dagegen zusätzliche Probleme. Lange Aufenthalte in Schwerelosigkeit führen unter anderem zum Abbau von Muskelmasse und Knochengewebe. Gleichzeitig befinden sich die Astronauten außerhalb des schützenden Magnetfeldes der Erde und sind stärker kosmischer Strahlung ausgesetzt.

Ein leistungsfähigerer Antrieb könnte deshalb nicht nur die Reise angenehmer machen. Kürzere Flugzeiten könnten direkt zur Sicherheit einer bemannten Marsmission beitragen. NASA nennt die Verringerung der Strahlenbelastung und der gesundheitlichen Folgen langer Schwerelosigkeit ausdrücklich als wichtige Vorteile fortgeschrittener Antriebssysteme.

Wie funktioniert ein nuklearthermischer Antrieb?

Ein nuklearthermischer Raketenantrieb, kurz NTP, arbeitet anders als ein herkömmliches Raketentriebwerk. In einem chemischen Triebwerk reagieren Brennstoff und Oxidationsmittel miteinander. Die dabei entstehenden heißen Gase strömen mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse und erzeugen Schub.

Bei einem nuklearthermischen Triebwerk übernimmt dagegen ein Kernreaktor die Erzeugung der Wärme. Flüssiger Wasserstoff wird durch den Reaktorkern geleitet, dort auf extrem hohe Temperaturen erhitzt und anschließend durch eine Düse ausgestoßen. Der Wasserstoff dient damit als Treibstoffmasse, wird aber nicht verbrannt.

Der entscheidende Vorteil liegt in der Effizienz. NASA geht davon aus, dass nuklearthermische Systeme ungefähr die doppelte Treibstoffeffizienz leistungsfähiger chemischer Raketen erreichen können. Moderne Untersuchungen nennen für entsprechende Systeme einen spezifischen Impuls von ungefähr 875 bis 950 Sekunden. Bei chemischen Hochleistungstriebwerken liegt dieser Wert deutlich niedriger.

Ein hoher spezifischer Impuls bedeutet vereinfacht, dass aus einer bestimmten Menge Treibstoff mehr Geschwindigkeitsänderung gewonnen werden kann. Ein Marsraumschiff könnte dadurch entweder weniger Treibstoff mitführen, mehr Nutzlast transportieren oder eine energiereichere und damit unter bestimmten Bedingungen schnellere Flugbahn wählen.

Nuklearraketen wurden bereits vor Jahrzehnten getestet

So futuristisch die Idee klingt, sie ist älter als die bemannte Mondlandung. Die Vereinigten Staaten begannen bereits in den 1950er Jahren mit dem Rover Programm zur Entwicklung nuklearer Raketenreaktoren. Daraus entstand Anfang der 1960er Jahre NERVA, kurz für Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application.

In umfangreichen Bodentests wurde nachgewiesen, dass ein Kernreaktor Wasserstoff auf die für einen Raketenantrieb erforderlichen Temperaturen erhitzen kann. Verschiedene Reaktoren und Triebwerkskonzepte wurden erfolgreich betrieben. Ein Nukleartriebwerk flog jedoch nie ins All.

Der Grund lag weniger in einem grundsätzlichen technischen Scheitern als in den veränderten politischen Prioritäten der amerikanischen Raumfahrt. Anfang der 1970er Jahre wurden die geplanten Missionen, für die NERVA vorgesehen war, zurückgestellt. 1972 endete das Programm.

Damit verschwand die Technik für Jahrzehnte weitgehend aus den konkreten amerikanischen Raumfahrtplänen. Die Aussicht auf bemannte Marsmissionen hat das Interesse inzwischen zurückgebracht.

Könnte ein Kernreaktor die Reise zum Mars halbieren?

Hier ist Vorsicht bei spektakulären Angaben erforderlich. Nuklearantriebe ermöglichen grundsätzlich schnellere Missionen, aber es gibt keine feste Flugzeit, die allein durch die Wahl eines bestimmten Triebwerks entsteht.

Wie lange eine Marsreise dauert, hängt unter anderem von der Stellung der Planeten, der Masse des Raumschiffs, der Menge des verfügbaren Treibstoffs, der gewünschten Marsbahn und der gesamten Missionsarchitektur ab.

Die National Academies untersuchten im Auftrag der NASA nukleare Antriebe für eine zukünftige bemannte Marsmission. Ihr Ergebnis war deutlich: Sowohl nuklearthermische als auch nuklearelektrische Systeme besitzen erhebliches Potenzial, Reisezeiten, Startmasse und Strahlenbelastung gegenüber bestimmten nicht nuklearen Missionskonzepten zu reduzieren. Gleichzeitig erfordern beide Technologien noch umfangreiche Entwicklungsarbeit.

Aktuelle NASA Untersuchungen zeigen zudem, dass besonders schnelle Marsmissionen hohe Anforderungen an ein NTP System stellen würden. Für klassische Missionsprofile wird mit einem spezifischen Impuls um etwa 900 Sekunden gerechnet. Besonders anspruchsvolle Missionsarchitekturen mit kurzen Aufenthalten am Mars könnten nach heutigen Analysen noch höhere Leistungen verlangen.

Aussagen, nach denen ein Nukleartriebwerk grundsätzlich eine bestimmte Zahl von Tagen bis zum Mars garantiere, sind deshalb irreführend. Der eigentliche Vorteil besteht darin, Missionsplanern mehr Möglichkeiten zu geben, Geschwindigkeit, Nutzlast und Treibstoff gegeneinander abzuwägen.

Was ist ein nuklearelektrischer Antrieb?

Neben dem nuklearthermischen Antrieb verfolgt NASA eine zweite Möglichkeit. Beim nuklearelektrischen Antrieb, kurz NEP, erzeugt der Reaktor nicht unmittelbar den Schub. Er produziert zunächst elektrische Energie.

Diese Energie betreibt elektrische Triebwerke, die ein Gas ionisieren und die geladenen Teilchen elektromagnetisch auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigen. Solche Triebwerke erzeugen im Vergleich zu chemischen oder nuklearthermischen Raketen nur einen geringen Schub. Dafür können sie über sehr lange Zeiträume arbeiten und extrem effizient mit ihrer Treibstoffmasse umgehen.

Das führt zu einem zunächst widersprüchlich wirkenden Ergebnis. Ein elektrisches Triebwerk beschleunigt ein großes Raumschiff nur langsam, kann diese Beschleunigung aber über Wochen oder Monate aufrechterhalten. Dadurch lassen sich langfristig hohe Geschwindigkeiten erreichen.

Für bemannte Marsmissionen werden deshalb auch Kombinationen verschiedener Systeme untersucht. Ein nuklearelektrisches Raumschiff könnte beispielsweise elektrische Triebwerke für lange Flugabschnitte verwenden und zusätzlich chemische Triebwerke für Manöver einsetzen, bei denen kurzfristig hoher Schub erforderlich ist.

NASA testet neue elektrische Triebwerke für Marsmissionen

Die Entwicklung ist inzwischen mehr als reine Theorie. Im Februar 2026 testete das Jet Propulsion Laboratory der NASA einen leistungsstarken magnetoplasmadynamischen Antrieb, der Lithiumdampf als Treibstoff verwendet. Das Versuchstriebwerk erreichte elektrische Leistungen oberhalb der Werte der leistungsstärksten elektrischen Triebwerke, die gegenwärtig auf NASA Raumfahrzeugen eingesetzt werden.

Solche Systeme könnten später mit einem Kernreaktor kombiniert werden. Der Reaktor würde dabei die großen Mengen elektrischer Energie bereitstellen, die für leistungsfähige elektrische Antriebe erforderlich sind.

Eine der größten Herausforderungen liegt allerdings nicht allein im Triebwerk. Ein leistungsfähiger Kernreaktor produziert erhebliche Abwärme. Im Vakuum des Weltraums kann sie nicht wie auf der Erde durch Luft oder Kühlwasser abgeführt werden. Große Radiatoren müssen die Wärme als Strahlung an den Weltraum abgeben. NASA arbeitet deshalb auch an leichten, modularen Kühlsystemen, die im Orbit montiert werden könnten.

Ein Kernreaktor soll bereits zum Mars fliegen

Die Entwicklung nuklearer Raumfahrttechnik hat im Jahr 2026 einen bemerkenswert konkreten Schritt gemacht. NASA plant mit Space Reactor 1 Freedom erstmals eine interplanetare Mission, bei der ein Kernspaltungsreaktor ein elektrisches Antriebssystem versorgen soll.

Der Start ist für Ende 2028 vorgesehen. Das etwa zwölf Tonnen schwere Raumfahrzeug soll einen Reaktor mit hoch angereichertem, aber unterhalb waffenfähiger Konzentration liegendem HALEU Brennstoff verwenden. Über ein geschlossenes Brayton System soll Wärme in elektrische Energie umgewandelt werden. Als Antrieb sind elektrische Hall Triebwerke vorgesehen.

Das Ziel ist keine bemannte Marslandung. Space Reactor 1 Freedom soll am Mars vorbeifliegen und dabei drei kleine SkyFall Hubschrauber in Richtung des Planeten aussetzen. Entscheidend ist die technische Demonstration: Erstmals soll ein Kernspaltungsreaktor jenseits der Erdumlaufbahn ein nuklearelektrisches Antriebssystem betreiben. Der Start wird derzeit für 2028 und die Ankunft am Mars für 2029 geplant.

Damit könnte eine Technik erstmals praktisch erprobt werden, die später wesentlich größere Raumfahrzeuge antreiben müsste.

Welche Probleme müssen Nuklearantriebe noch lösen?

Der Reaktor selbst ist nur ein Teil eines nuklearen Marsraumschiffs. Bei einem nuklearthermischen Antrieb muss der Reaktorkern extrem hohe Temperaturen überstehen. Gleichzeitig muss das System möglichst leicht bleiben. Für eine Marsmission kommt die langfristige Lagerung großer Mengen flüssigen Wasserstoffs hinzu. Wasserstoff muss bei sehr niedrigen Temperaturen gespeichert werden und darf während einer monatelangen Mission möglichst wenig verdampfen.

Bei nuklearelektrischen Systemen entstehen andere Herausforderungen. Leistungsstarke Reaktoren benötigen Stromerzeugungssysteme, große Radiatoren zur Wärmeabgabe und elektrische Triebwerke mit einer Lebensdauer von vielen Tausend Betriebsstunden. Für bemannte Fahrzeuge wären zudem Leistungen erforderlich, die weit über denen heutiger elektrischer Raumfahrtantriebe liegen.

Auch Strahlenschutz spielt eine Rolle. Der Reaktor würde während des Flugs in Abstand zum Wohnbereich der Besatzung angeordnet und entsprechend abgeschirmt werden müssen. Jede zusätzliche Abschirmung erhöht wiederum die Masse des Raumfahrzeugs.

Hinzu kommen Sicherheitsfragen beim Start. Ein Weltraumreaktor soll während des Starts nicht im leistungsfähigen Betriebszustand arbeiten. Dennoch müssen Konstruktion und Startverfahren so ausgelegt werden, dass radioaktives Material auch bei einem Unfall möglichst sicher eingeschlossen bleibt.

Wann könnten Menschen mit Nuklearantrieb zum Mars fliegen?

Ein konkretes Datum gibt es nicht. NASA hat bislang kein Antriebssystem für die erste bemannte Marsmission ausgewählt. Chemische, nuklearthermische und nuklearelektrische Konzepte sowie Kombinationen verschiedener Technologien werden weiterhin untersucht.

Allerdings hat sich der Entwicklungsstand verändert. Kernreaktoren für Raumfahrtantriebe sind nicht mehr nur Gegenstand langfristiger Studien. NASA meldete Anfang 2026 den Abschluss einer Kaltflusstestkampagne mit einer Entwicklungsanlage für einen Flugreaktor, dem ersten entsprechenden System seit den amerikanischen Nuklearprogrammen der 1960er Jahre. Gleichzeitig werden elektrische Hochleistungstriebwerke getestet und Space Reactor 1 Freedom soll bereits 2028 eine nuklearelektrische Technik auf dem Weg zum Mars demonstrieren.

Ob daraus tatsächlich ein nuklear angetriebenes bemanntes Marsraumschiff entsteht, hängt von den kommenden Entwicklungsprogrammen, den Kosten und letztlich von den Entscheidungen über die Architektur zukünftiger Marsmissionen ab.

Kernreaktoren lösen nicht alle Schwierigkeiten einer Reise zum Mars. Sie könnten aber eine der entscheidenden Grenzen heutiger Raumfahrt verschieben. Chemische Raketen liefern enorme Leistung, verbrauchen dafür jedoch große Mengen Treibstoff. Nuklearantriebe versprechen einen anderen Weg: mehr Energie aus wesentlich weniger Masse und damit größere Freiheit bei der Gestaltung interplanetarer Flugbahnen.

Die Frage ist deshalb nicht mehr, ob Kernenergie grundsätzlich ein Raumschiff antreiben kann. Das wurde auf dem Prüfstand bereits vor mehr als einem halben Jahrhundert gezeigt. Entscheidend ist nun, ob sich daraus ein leichtes, sicheres und zuverlässiges Antriebssystem bauen lässt, das tatsächlich Menschen zum Mars bringt. Gelingt das, könnte der Kernreaktor zu einer der Technologien werden, die aus einer monatelangen Expedition durch den interplanetaren Raum eine deutlich schnellere und besser beherrschbare Reise macht.

Quellen
▪︎ NASA Space Technology Mission Directorate, Nuclear Thermal Propulsion
▪︎ NASA Space Technology Mission Directorate, Space Nuclear Propulsion
▪︎ NASA Jet Propulsion Laboratory, Tests eines lithiumbetriebenen magnetoplasmadynamischen Triebwerks, 2026
▪︎ NASA, Space Reactor 1 Freedom, Missionsbeschreibung und technische Daten, 2026
▪︎ NASA Marshall Space Flight Center, Tests zu nuklearen Raumfahrtantrieben, 2026
▪︎ National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, Space Nuclear Propulsion for Human Mars Exploration
▪︎ NASA, Technology Development for Human Exploration of Mars
▪︎ NASA, historische Dokumentation zu Project Rover und NERVA
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