DARPA entwickelt 30 Jahre haltbare Atombatterien für militärische Drohnen

Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) hat mit dem Projekt SYMPHONEE einen ehrgeizigen Plan angekündigt: Die Entwicklung von Atombatterien, die bis zu 30 Jahre ohne Wartung auskommen und damit eine neue Ära der Energieversorgung für militärische Anwendungen einläuten könnten. Diese Technologie nutzt radioaktives Strontium-90 aus der Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen und wandelt die freiwerdende Strahlung direkt in elektrische Energie um.

Von Abfall zu Antrieb: Wie radioaktiver Müll zu Strom wird

Radioisotopenbatterien sind kein neues Konzept. Seit Jahrzehnten kommen sie in Nischenanwendungen wie Herzschrittmachern oder Raumfahrtsonden zum Einsatz, da sie über Jahrzehnte hinweg zuverlässig Energie liefern. Doch das Rads to Watts-Programm der DARPA zielt darauf ab, diese Technologie radikal zu verbessern. Im Mittelpunkt steht die Umwandlung von radioaktivem Abfall in eine nachhaltige Energiequelle für Systeme, die in extremen Umgebungen operieren – sei es in der Tiefsee, im Weltraum oder in abgelegenen Konfliktgebieten.

Ein zentraler Akteur in diesem Projekt ist die Morgan State University, die kürzlich einen prestigeträchtigen 3,37-Millionen-Dollar-Auftrag von der DARPA erhalten hat. Das Geld fließt in die Weiterentwicklung der radiovoltaischen Mikroenergiesysteme, die auf dem Prinzip der PIN-Dioden-Technologie (Positive-Intrinsic-Negative) basieren. Diese Systeme sollen nicht nur länger halten, sondern auch höhere Leistungen erbringen als bisherige Lösungen.

Der Projektname SYMPHONEE steht für „Strontium-Yttrium Multi-junction PIN-based High-Density Output Nano-system for Extreme Environments“ und verdeutlicht die technische Komplexität. Das Konsortium umfasst neben der Morgan State University weitere renommierte Partner wie Northrop Grumman, PNNL (Pacific Northwest National Laboratory), Project Omega, ARA (Applied Research Associates) und Widetronix. Jeder dieser Partner bringt spezifisches Know-how ein:

• Project Omega entwickelt bereits Prototypen und hat eine Demonstrationsvideo veröffentlicht, das autonome Drohnen mit einer Laufzeit von bis zu 10 Jahren zeigt.
• PNNL übernimmt die Handhabung und Prüfung der radioaktiven Materialien.
• Northrop Grumman und ARA steuern KI-gestützte Modellierungen bei, um die Effizienz der Systeme zu optimieren.
• Widetronix ist für die Architektur der radiovoltaischen Wandler verantwortlich.

„Unser Team treibt die Grenzen der radiovoltaischen Technologie voran“, erklärt Professor Michael Spencer, technischer Leiter des Projekts. „Durch die Kombination fortschrittlicher Materialwissenschaft, Halbleitertechnik und Kernphysik schaffen wir die Grundlage für eine neue Generation langlebiger Energiesysteme für extreme Umgebungen.“

Militärische und zivile Anwendungen im Fokus

Die potenziellen Einsatzgebiete der neuen Atombatterien sind vielfältig. Die DARPA und ihre Partner visieren vor allem Anwendungen an, die bisher an der Grenze des technisch Machbaren lagen:

• Autonome Unterwasserdrohnen: Projekt Omega arbeitet bereits an Konzepten für „persistente Unterwasser-Sicherheitssysteme“, die monatelang ohne Wartung operieren könnten.
• Raumfahrtmissionen: Langzeitmissionen in den äußeren Regionen des Sonnensystems oder auf Mondbasen erfordern zuverlässige Energiequellen.
• Militärische Aufklärung: Drohnen, die in abgelegenen oder feindlichen Gebieten patrouillieren, könnten ohne logistische Unterstützung auskommen.
• Extremumgebungs-Sensoren: Messstationen in Vulkanen oder Tiefseegräben benötigen Energiequellen, die unter widrigsten Bedingungen funktionieren.

Ein Sprecher von Northrop Grumman betonte gegenüber Medien die strategische Bedeutung einer solchen Technologie: „Eine zuverlässige, langlebige Stromquelle könnte die nächste Generation von Verteidigungsanwendungen revolutionieren.“ Besonders die Fähigkeit, autonome Systeme in „umkämpften Regionen“ ohne Nachschub zu versorgen, wird als entscheidender Vorteil gesehen.

Herausforderungen und Zukunftsperspektiven

Trotz des vielversprechenden Ansatzes gibt es noch erhebliche technische und regulatorische Hürden. Die Handhabung von Strontium-90 erfordert strenge Sicherheitsvorkehrungen, da es sich um ein hochradioaktives Isotop handelt. Zudem muss die Effizienz der Energieumwandlung weiter gesteigert werden, um die angestrebten Leistungsdichten zu erreichen.

Projekt Omega arbeitet bereits an ersten Prototypen, die in realen Szenarien getestet werden sollen. Sollte die Technologie wie geplant reifen, könnte sie nicht nur die militärische Logistik revolutionieren, sondern auch zivile Anwendungen wie Tiefseeforschung oder die Energieversorgung von abgelegenen Forschungsstationen ermöglichen.

Langfristig könnte die SYMPHONEE-Initiative beweisen, dass radioaktiver Abfall nicht länger als Problem, sondern als strategische Ressource betrachtet werden muss. In einer Zeit, in der nachhaltige Energiequellen immer wichtiger werden, könnte diese Technologie einen Paradigmenwechsel einläuten – weg von der Endlagerung, hin zur Wiederverwertung.