De Falcon 9 vertrok op 7 juli 2026 uit Californië met 81 vracht aan boord. De gedeelde missie Transporter-17 van SpaceX vervoerde CubeSats, microsatellieten, gehoste ladingen en voertuigen die bedoeld waren om andere satellieten in hun respectievelijke banen te brengen. Daartoe behoorde ook BOHR, een kleine orbitale doos gebouwd door het Amerikaanse bedrijf City Labs. De afmetingen lijken op die van veel andere CubeSats die al boven ons hoofd staan. De inhoud vereiste echter een beslist minder gewoon autorisatieproces.
BOHR beschikt over een tritium-kernbatterij, ontworpen om gedurende zeer lange perioden een kleine, constante hoeveelheid stroom te produceren. De volledige naam, Betavoltaic Orbital High-Reliability, vertelt al een groot deel van het experiment: het in een baan om de aarde testen van de betrouwbaarheid van een bètavoltaïsche technologie, die in staat is radioactief verval rechtstreeks in elektriciteit om te zetten.
City Labs presenteert BOHR als de eerste commerciële satelliet uitgerust met een nucleaire bron en als de eerste nucleaire CubeSat. Het record is daarom een claim van het bedrijf en de formule doet je denken aan een voertuig dat volledig door tritium wordt aangedreven. De situatie is soberder: de satelliet blijft zonnepanelen gebruiken voor communicatie en normale activiteiten aan boord. De NanoTritium-batterij voedt de experimentele lading die na de lancering en tijdens het verblijf in de ruimte moet blijken te functioneren.
Hoe een tritiumbatterij werkt
Tritium is een radioactieve vorm van waterstof. Na verloop van tijd vervalt het en verandert het in helium-3, waarbij bètadeeltjes, d.w.z. elektronen, vrijkomen. Een bètavoltaïsche batterij verzamelt een deel van deze energie via een halfgeleidermateriaal en zet deze direct om in elektrische stroom.
Het principe lijkt vaag op dat van een fotovoltaïsche cel. In het zonnepaneel komt de energie uit licht; in het tritiumapparaat is het afkomstig van de deeltjes die vrijkomen tijdens radioactief verval. Het systeem werkt zonder verbranding, turbines of bewegende mechanische onderdelen.
BOHR brengt daarom een technologie in de ruimte die heel anders is dan de generatoren die worden gebruikt op de Voyager-sondes of op de Mars-rovers Curiosity en Perseverance. Deze apparaten, RTG’s genoemd, benutten de warmte die wordt geproduceerd door het verval van plutonium-238 en zetten deze om in elektriciteit. De City Labs-batterij gebruikt in plaats daarvan tritium en werkt rechtstreeks met de bèta-emissies.
De kracht verandert ook veel. RTG’s kunnen complexe wetenschappelijke instrumenten, computers en communicatiesystemen aandrijven. De door City Labs ontwikkelde NanoTritium-batterijen werken over het algemeen tussen nanowatt en microwatt. Het bedrijf heeft de exacte kracht van het apparaat dat op BOHR is geïnstalleerd niet openbaar gemaakt.
Een microwatt is gelijk aan een miljoenste watt, terwijl een nanowatt gelijk is aan een miljardste watt. Het zijn bijna onmerkbare krachten in het dagelijks leven, waarbij een gloeilamp meerdere watts nodig heeft en een smartphone er veel verbruikt tijdens het opladen.
In de ruimte kunnen ze nog steeds voldoende zijn om een sensor, een geheugen of een interne klok actief te houden. Energie kan ook langzaam worden opgeslagen in een condensator of secundaire batterij, waarna periodiek een instrument wordt ingeschakeld of een kort signaal wordt uitgezonden.
Weinig stroming, heel lang
De echte kwaliteit van tritium ligt in zijn duurzaamheid. De halfwaardetijd bedraagt ongeveer 12,3 jaar: na deze periode zijn de hoeveelheid radioactief materiaal die nog actief is en de geproduceerde energie met de helft verminderd. De achteruitgang vindt geleidelijk plaats en zorgt ervoor dat een batterij ruim twintig jaar stroom kan blijven leveren, zij het met een steeds lager vermogen.
Deze bron heeft weinig nut als er in een paar seconden veel energie nodig is. Het wordt van onschatbare waarde op moeilijk bereikbare plaatsen, waar het vervangen van een batterij onmogelijk is en een klein instrument jarenlang moet blijven luisteren. Een sensor kan vrijwel altijd inactief blijven, langzaam energie accumuleren en pas inschakelen op het vastgestelde moment of wanneer hij een bepaald fenomeen registreert.
BOHR zal dienen om de prestaties en betrouwbaarheid van de batterij te verifiëren na de stress van de lancering en tijdens gebruik in de orbitale omgeving, gekenmerkt door vacuüm, straling en sterke temperatuurschommelingen. In een baan om de aarde gaat een satelliet snel van het directe licht van de zon naar de schaduw van de aarde. Materialen worden vele malen opgewarmd en afgekoeld, terwijl elektronische componenten blootgesteld blijven aan energetische deeltjes die deze kunnen afbreken.
Waar zonnepanelen weinig nut hebben
De meest interessante toepassingen zijn te vinden in gebieden waar zonlicht slecht doordringt of geheel verdwijnt. Nabij de zuidpool van de maan bevinden zich kraters waarvan de wanden en diepten permanent in de schaduw blijven. In sommige van deze gebieden dalen de temperaturen tot extreme niveaus en kan er op de grond afzettingen van waterijs achterblijven, een belangrijke hulpbron voor toekomstige missies.
NASA financierde ook een onderzoek dat werd uitgevoerd in samenwerking met City Labs om kleine door tritium aangedreven sondes te ontwikkelen. Het project, dat zich onderscheidt van de BOHR-missie, omvat apparaten van ongeveer vijf centimeter breed, die op de maanbodem worden ingezet en autonoom moeten werken.
Ze konden de aanwezigheid van water meten, geologische gegevens verzamelen of de omgevingsomstandigheden in donkere kraters registreren. Het verwachte vermogen blijft tussen de één en tien continue microwatt.
Dezelfde oplossing zou nuttig kunnen zijn op Mars tijdens stofstormen die de efficiëntie van zonnepanelen verminderen, op een asteroïde of op de ijzige manen van het zonnestelsel. Het is onwaarschijnlijk dat Tritium een rover zal verplaatsen of een grote antenne rechtstreeks van stroom zal voorzien. Het zou echter de sensor die verantwoordelijk is voor het registreren van een aardbeving op de maan, een temperatuurverandering of de passage van een deeltje in leven kunnen houden.
De veiligheid van radioactief materiaal
Het woord ‘nucleair’ doet denken aan reactoren, grote centrales en doordringende straling. BOHR reist op veel kleinere schaal. Tritium zendt bètadeeltjes met zeer lage energie uit, die niet in de buitenste laag van de huid kunnen doordringen. Het grootste risico ontstaat wanneer het materiaal het lichaam binnendringt door inademing, inslikken, verwonding of absorptie, vooral in de vorm van getritieerd water.
Dit betekent niet dat het materiaal onschadelijk is. Het externe radiologische risico is beperkt, maar tritium kan gevaarlijk worden als het vrijkomt en in het lichaam terechtkomt door inademing, inslikken of absorptie, vooral wanneer het zich bindt aan zuurstof en getritieerd water vormt. Om deze reden blijft hermetische afsluiting een essentieel onderdeel van het apparaat.
De meest delicate stap betreft de lancering. Een raket kan tijdens de beginfase van de missie ontploffen of terug in zee vallen. De container moet daarom het materiaal zelfs onder extreme omstandigheden opgesloten houden.
Volgens City Labs heeft de Federal Aviation Administration de lading op 30 september 2025 goedgekeurd, na een veiligheidsanalyse die werd onderworpen aan beoordeling en validatie met de steun van Sandia National Laboratories, een van de Amerikaanse federale laboratoria die zich ook bezighoudt met nucleaire veiligheid.
Het project ontving ook financiering in verband met de Amerikaanse defensiesector. Sensoren die jarenlang zonder onderhoud kunnen functioneren, zijn van belang voor wetenschappelijke missies, monitoring van infrastructuur en militaire toepassingen. BOHR past daarmee in een sector waar ruimteverkenning, energieonderzoek en nationale veiligheid vaak in dezelfde container terechtkomen.
Kernenergie begeleidt al tientallen jaren ruimtemissies, maar de nieuwigheid die City Labs claimt, ligt in de omvang en het commerciële karakter van het project: een kleine radioactieve bron in een CubeSat, gebouwd om circuits van stroom te voorzien die heel weinig verbruiken.
Aan boord van BOHR blijven de zonnepanelen vrijwel alles doen. Binnenin probeert een tritiumbatterij aan te tonen dat zelfs een hoeveelheid energie in de orde van nanowatt of microwatt, die jarenlang zonder onderbreking wordt geleverd, zijn gewicht kan hebben.
