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2025-05-11T10:18:24Z

Vorlagen-fix (Infobox Satellit)

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{{Infobox Satellit
|name = Snapshot (OPS 4682)
|typ =
|bild = Snapshot satellite with SNAP-10A reactor HD.6D.521 (10950551555).jpg
|land = {{USA}}
|behörde = [[United States Department of the Air Force]]
|nssdc_id = 1965-027A
|apogäum = 1325 km
|perigäum = 1279 km
|bahn_höhe =
|bahn_neigung = 90,2°
|bahn_umlaufzeit = 111,5 min
|exzentrizität =
|masse = 440 kg (ohne Agena-Stufe)
|abmessungen =
|start = 4. April 1965
|startplatz = [[Vandenberg Air Force Base|Vandenberg AFB]], [[Vandenberg AFB Space Launch Complex 4|SLC-4]]
|trägerrakete = [[Atlas (Rakete)|Atlas-SLV3 Agena-D]]
|landung =
|landeplatz =
|betriebsdauer =
|status =
}}

'''Snapshot''' (militärische Bezeichnung ''OPS 4682'') ist ein am 4. April 1965 gestarteter experimenteller Technologiesatellit der [[United States Air Force]], der die Erprobung eines [[Kernreaktor]]s als Energiequelle für [[Satellit (Raumfahrt)|Satelliten]] zum Ziel hatte. Der an Bord befindliche Reaktor ''SNAP-10A'' war der erste Nuklearreaktor im Weltraum.<ref name="skyrocket">Gunter’s Space Page: [http://space.skyrocket.de/doc_sat/nuclear.htm Liste aller Satelliten mit nuklearer Energieversorgung]</ref> Ebenfalls gelangte mit dieser Mission das erste amerikanische [[Ionenantrieb|Ionentriebwerk]] in eine Erdumlaufbahn.

== Entwicklung ==
Die Entwicklung eines weltraumtauglichen, kompakten Atomreaktors erfolgte im Rahmen des ''Systems for Nuclear Auxiliary Power Program'' ''(SNAP)'' der [[U.S. Atomic Energy Commission]]. In diesem Programm wurden neben Atomreaktoren auch [[Radionuklidbatterie]]n entwickelt. SNAP-Modelle mit gerader Seriennummer waren Reaktoren und solche mit ungerader Nummer waren Radionuklidbatterien.

Hauptauftragnehmer für die Reaktorentwicklung war [[Atomics International]], damals eine Abteilung von [[North American Aviation]]. Die Entwicklung der Systeme und die Reaktortests fanden in speziellen Einrichtungen im [[Santa Susana Field Laboratory]] in [[Ventura County]] in Kalifornien statt.

Die Firma hatte bereits zuvor im SNAP-Programm experimentelle Kompaktreaktoren gebaut und getestet – darunter die ''SNAP Experimental Reactor'' ''(SER)'', ''SNAP-2'', ''SNAP-8 Developmental Reactor'' ''(SNAP8-DR)'' and ''SNAP-8 Experimental Reactor'' ''(SNAP-8ER)'' Versionen. Diese waren jedoch rein experimentell und noch nicht für eine Anwendung auf einem Satelliten geeignet. Außerdem baute Atomics International mit dem [[Sodium Reactor Experiment]] das erste Kernkraftwerk, das Strom in das öffentliche Elektrizitätsnetz lieferte.<ref name="stokely" />

Neben der Entwicklung des weltraumtauglichen Reaktors selbst war es auch erforderlich, neue Sicherheitsrichtlinien für den Umgang mit einem solchen Gerät zu erarbeiten. Dies erfolgte im Rahmen des ''Aerospace Nuclear Safety Program'', das die Gefahren im Zusammenhang mit dem Bau, dem Start, des Betriebs und der Entsorgung der SNAP-Systeme untersuchte. Die Verantwortung für die Sicherheit lag bei Atomics International, während die [[Sandia National Laboratories]] eine unabhängige Prüfung und verschiedene Tests durchführten. Bevor der Start erlaubt wurde, musste nach diesen Richtlinien nachgewiesen werden, dass unter keinen Umständen eine ernste Gefahr von dem Reaktor ausgehen konnte.

== Aufbau ==
[[Datei:SNAP 10A Space Nuclear Power Plant.jpg|mini|SNAP-10A Reaktor]]
Der Satellit Snapshot besteht aus dem SNAP-10A-Reaktor, der fest mit der [[Agena]]-Oberstufe der Startrakete verbunden ist. Die Agena-Stufe übernahm für den Satelliten nach dem Einschuss in die Erdumlaufbahn die Lageregelung, so dass die Nutzlast keine eigenen Systeme dafür benötigt.

=== Reaktor ===
Der SNAP-10A-Reaktor bestand aus drei Hauptkomponenten:
* einem kompakten Reaktor
* einem steuerbaren Neutronenreflektor
* einem Wärmeübertragungs- und Energieumwandlungssystem

Der Reaktorkern hatte bei einer Höhe von 39,62 cm und einer Breite von 22,40 cm eine Masse von 290 kg. Er enthielt 37 Brennstäbe aus [[Uran-Zirkonium-Hydrid]] (UZrH), das sowohl mit angereichertem [[Uran]]-235 (<sup>235</sup>U) als Kernbrennmaterial als auch als [[Moderator (Physik)|Moderator]] diente. Die [[thermische Leistung]] des Reaktors betrug 30 [[Watt (Einheit)|kW]].<ref name="voss">Susan Voss: ''SNAP Reactor Overview'', U.S. Air Force Weapons Laboratory, Kirtland AFB, New Mexico, AFWL-TN-84-14, August 1984</ref>

Zum Erreichen der [[Kritikalität]] sowie zur Steuerung der Leistung des Reaktors waren [[Neutronenreflektor]]en aus [[Beryllium]] um den Reaktorkern angeordnet. Teilweise waren diese Reflektoren in fester Position montiert, aber vier halbzylinderförmige Berylliummassen waren drehbar gelagert, so dass die Menge der reflektierten [[Neutron]]en durch Drehung der Reflektoren verändert werden konnte. Beim Start befanden sich die Reflektoren in einer offenen Position, so dass die Anordnung unterkritisch war. Erst in der Umlaufbahn drehten sich die Steuerreflektoren in eine Stellung, die den Reaktorkern in die Kritikalität versetzte.

Aus Sicherheitsgründen konnten die Reflektoren vom Reaktorkern abgetrennt werden, um diesen in einen dauerhaft unterkritischen Zustand zu versetzen. Dazu wurde mittels eines [[Pyrobolzen|Sprengbolzens]] ein Halteband durchtrennt und die Reflektorelemente durch Federn abgestoßen. Ohne die Anwesenheit der Reflektoren kann der Reaktorkern keine Kettenreaktionen mehr aufrechterhalten.

{| class="wikitable centered"
|-
| valign="top" |[[Datei:SNAP-10A Reactor.png|300px]]
| valign="top"|
: '''Aufbau des Reaktors:'''
: A = Temperaturschalter
: B = Kühlmittel-(NaK)-Auslassleitung
: C = Befestigungsband des Neutronenreflektors
: D = Steuerungstrommel
: E = Abtrennfedern des Neutronenreflektors
: F = Abschirmung
: G = Kühlmittel-(NaK)-Einlassleitung
: H = Brennstäbe
: I = Positionssensor der Steuerungstrommel
: J = Beryllium-Neutronenreflektor
: K = Antrieb der Steuerungstrommeln
: L = Thermoelektrische Pumpe
|}
[[Datei:SNAP-10A Thermodynamic cycle.jpg|mini|Schema des Kühlmittelkreislaufs des Reaktorsystems (englisch)]]
Als Kühlmittel diente eine [[Eutektikum|eutektische Legierung]] aus [[Natrium]] und [[Kalium]], die mittels einer [[Magnetohydrodynamik|thermoelektrischen Pumpe]] durch den Reaktorkern gepumpt wurde. Die heiße Flüssigkeit wurde durch Röhren in der konischen Struktur unterhalb des Reaktors geleitet, wo die Wärme über [[Thermoelement]]e an [[Radiator]]en abgegeben wurde. Durch das Temperaturgefälle zwischen den heißen Kühlmittelleitungen und dem Weltraum wurde in den Thermoelementen eine Spannung erzeugt. Die Ausgangsleistung der Thermoelemente betrug 0,5 kW.<ref name="schmidt">G. L. Schmidt: ''SNAP 10A Test Program'', Rockwell International, Canoga Park, California, DCN: SP-100-XT-0002,
September 1988</ref><ref>Department of Energy: {{Webarchiv |url=http://etec.energy.gov/Operations/Major_Operations/SNAP_Overview.html |text=''SNAP Overview'' |wayback=20130215134831}}</ref><ref>Gary L. Bennett: ''[http://www.fas.org/nuke/space/bennett0706.pdf Opening the Final Frontier] (PDF; 2,2 MB)'', American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2006, S. 17ff.</ref>

=== Ionenantrieb ===
Als sekundäres Experiment befand sich auf dem Satelliten ein [[Caesium]]-[[Ionenantrieb]], dessen Energieversorgung durch den im Reaktor erzeugten Strom erfolgte. Das Ionentriebwerk war das erste Exemplar eines elektrischen Antriebs, das im Orbit getestet werden sollte.

Die Stromversorgung des Ionentriebwerks lieferte aus einer Batterie eine Spannung von 4500 V bei einer Stromstärke von 80 mA für einen Zeitraum von einer Stunde. Danach musste die Batterie durch den SNAP-10A Reaktor über 15 Stunden wieder aufgeladen werden, wofür 0,1 kW benötigt wurden. Als Reaktionsmasse des Triebwerks diente ionisiertes [[Caesium]], das elektrisch beschleunigt wurde. Der Neutralisator des Triebwerks bestand aus einem mit [[Bariumoxid]] beschichteten Drahtgitter. Das Triebwerk erreichte einen Schub von 8,5 mN.<ref name="grc">NASA Glenn Research Center: ''{{Webarchiv |url=http://www.grc.nasa.gov/WWW/ion/past/60s/snapshot.htm |text=Snapshot |wayback=20030111163512}}''</ref>

== Missionsbeschreibung ==
[[Datei:SNAPSHOT 1965-027A.jpg|mini|hochkant=0.7|Start von Snapshot auf einer Atlas-Agena-D-Rakete]]
Snapshot startete am 4. April 1965 auf einer [[Atlas (Rakete)|Atlas-SLV3-Agena-D]]-Rakete von der [[Vandenberg Air Force Base]] in eine [[Satellitenorbit#Low Earth Orbit (LEO)|niedrige polare Umlaufbahn]]. Mit an Bord war zusätzlich eine kleine [[Sekundärnutzlast]], der [[Geodäsie|geodätische]] Satellit [[Sequential Collation of Range|SECOR 4]], der nach Erreichen der Erdumlaufbahn abgetrennt wurde. Snapshot selbst war mit der [[Agena]]-Stufe integriert und blieb somit absichtlich mit der Raketenstufe verbunden. Snapshot erreichte erfolgreich eine Umlaufbahn mit einem [[Apogäum]] von 1325 km, einem [[Perigäum]] von 1279 km und einer [[Bahnneigung]] von 90,2°.

Das Ionentriebwerk musste bereits nach nur einer Stunde Betrieb dauerhaft abgeschaltet werden, da es zu zahlreichen Spannungsüberschlägen kam, die das Lageregelungssystem des Satelliten massiv störten.<ref name="grc" />

Nach 43 Tagen im Orbit versagte ein [[Spannungsregler]] der Satellitenelektronik und führte so zu einer Abschaltung des Reaktors, was das Ende der Snapshot-Mission bedeutete.<ref name="portree">David S. F Portree, Joseph P. Loftus, Jr.: ''Orbital Debris: A Chronology.'', TP-1999-208856, NASA, Januar 1999</ref>

Auch wenn die prinzipielle Tauglichkeit eines Kernreaktors zur Energieversorgung eines Satelliten demonstriert wurde, so war das Missionsziel, den Reaktor über mindestens ein Jahr zu betreiben, damit gescheitert. Die Erprobung des Ionentriebwerks war ebenfalls ein Fehlschlag.

== Nachwirkungen ==
Die Umlaufbahn von Snapshot weist eine Höhe von 1300 km auf, so dass der Satellit etwa 4000 Jahre im Orbit bleiben wird. Damit ist eine kurzfristige Gefährdung durch den Wiedereintritt des radioaktiven Reaktors nicht gegeben.<ref name="staub">D. W. Staub: ''SNAP 10 Summary Report.'' Atomics International Division of North American Aviation, Inc., Canoga Park, California March 25, 1967, NAA-SR-12073</ref>

Im November 1979 konnte beobachtet werden, dass sich etwa 50 Objekte vom Satelliten Snapshot gelöst hatten. Die Ursache dafür ist unbekannt, jedoch kann eine Kollision mit [[Weltraummüll]] nicht ausgeschlossen werden. Möglicherweise wurde dabei auch radioaktives Material freigesetzt.<ref name="portree" /><ref name="stokely">C. Stokely, E. Stansbury: ''Identification of a debris cloud from the nuclear powered SNAPSHOT satellite with Haystack radar measurements'', Advances in Space Research 41 (7): S. 1004–1009, 2008</ref>

Ein Kernreaktor wurde hier als Energieversorgung von den USA erst- und letztmals eingesetzt. Die Sowjetunion setzte Reaktoren noch bis 1988 bei zahlreichen Satelliten im Rahmen des [[RORSAT]]-Programms ein, wobei es zu mehreren Zwischenfällen kam, bei denen radioaktive Substanzen in die Umwelt freigesetzt wurden. Kernreaktoren spielen sowohl in der zivilen wie auch militärischen Raumfahrt der USA keine praktische Rolle mehr, auch wenn weitere, nicht realisierte Projekte mit dieser Energiequelle erwogen wurden. Kernenergie spielt jedoch als Energielieferant für Raumsonden ins äußere Sonnensystem jenseits der [[Jupiter (Planet)|Jupiterbahn]]<ref>[http://www.bernd-leitenberger.de/cassini-rtg.shtml Die Radioisotopenelemente an Bord von Raumsonden]</ref> und in Jupiters Solarzellen zerstörenden [[Strahlungsgürtel]]n weiterhin eine wichtige Rolle, beispielsweise in Form der [[Radionuklidbatterie]] oder des [[Radionuklid-Heizelement]]s, da dort die Sonneneinstrahlung für photovoltaische Energieversorgung zu gering ist, bzw. nicht möglich. Für Erdsatelliten und viele Raumsonden sind Solarzellen dagegen eine risikofrei einzusetzende, wirtschaftliche und zuverlässige Technik.

== Literatur ==
* G. L. Schmidt: ''SNAP 10A Test Program'', Rockwell International, [[Canoga Park]], California, DCN: SP-100-XT-0002, September 1988
* Susan Voss: ''SNAP Reactor Overview'', U.S. Air Force Weapons Laboratory, Kirtland AFB, New Mexico, AFWL-TN-84-14, August 1984
* Gary L. Bennett: ''[http://www.fas.org/nuke/space/bennett0706.pdf Opening the Final Frontier] (PDF; 2,2 MB)'', American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2006, S. 17ff.
* D. W. Staub: ''SNAP 10 Summary Report.'' Atomics International Division of North American Aviation, Inc., Canoga Park, California March 25, 1967, NAA-SR-12073

== Weblinks ==
{{Commonscat|Snapshot (satellite)|Snapshot}}
* Department of Energy: ''{{Webarchiv |url=http://etec.energy.gov/History/Major-Operations/SNAP-Overview.html |text=SNAP Overview |wayback=20111015230732}}''
* Department of Energy: ''{{Webarchiv |url=http://etec.energy.gov/Reading-Room/Video/SNAP_Videos/SNAP_10A_Mission.html |text=SNAP-10A Video |wayback=20111015003948}}''
* Department of Energy: ''{{Webarchiv |url=http://etec.energy.gov/Reading-Room/Video/SNAP_Videos/SNAP_Shot.html |text=Snapshot Video |wayback=20111015035950}}''
* NASA Glenn Research Center: ''[http://www.grc.nasa.gov/WWW/ion/past/60s/snapshot.htm Snapshot]''
* Gunter’s Space Page: [http://space.skyrocket.de/doc_sdat/snapshot.htm Snapshot]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Technologieerprobungssatellit]]
[[Kategorie:Militärische Raumfahrt der Vereinigten Staaten]]
[[Kategorie:Forschungsreaktor]]
[[Kategorie:Raumfahrtmission 1965]]
[[Kategorie:United States Air Force]]

[[ru:Ядерные реакторы на космических аппаратах#SNAP]]

Snapshot (Satellit) - Versionsgeschichte

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