NERVA - NERVA

NERVA
NTS - ETS -1 002.jpg
NERVA XE v ETS-1
Země původu Spojené státy
Návrhář Vědecká laboratoř Los Alamos
Výrobce Aerojet (motor)
Westinghouse (reaktor)
aplikace Motor horního stupně
Postavení V důchodu
Motor na kapalná paliva
Hnací plyn Tekutý vodík
Výkon
Tah (vakuum) 246 663 N (55 452 lb f )
Tlak v komoře 3861 kPa (560,0 psi)
Specifický impuls (vakuum) 841 sekund (8,25 km/s)
Specifický impuls (hladina moře) 710 sekund (7,0 km/s)
Doba hoření 1 680 sekund
Restartuje 24
Rozměry
Délka 6,9 metrů (23 ft)
Průměr 2,59 metru (8 ft 6 v)
Suchá hmotnost 18144 kilogramů (40,001 lb)
Nukleární reaktor
Provozní 1968 až 1969
Postavení Vyřazen z provozu
Hlavní parametry jádra reaktoru
Palivo ( štěpný materiál ) Vysoce obohacený uran
Stav paliva Pevný
Energetické spektrum neutronů Tepelný
Primární kontrolní metoda Ovládací bubny
Primární moderátor Jaderný grafit
Primární chladivo Tekutý vodík
Využití reaktoru
Výkon (tepelný) 1137 MW
Reference
Reference
Poznámky Čísla pro XE Prime

Nuclear Engine pro Rocket aplikace Vehicle ( Nerva ) byl nukleární teplotní raketový motor rozvojový program, který se ucházel o zhruba dvě desetiletí. Jeho hlavním cílem bylo „vytvořit technologickou základnu pro systémy jaderných raketových motorů, které budou využity při návrhu a vývoji pohonných systémů pro aplikace vesmírných misí“. NERVA byla společným úsilím Komise pro atomovou energii (AEC) a Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) a byla řízena Úřadem pro vesmírný jaderný pohon (SNPO), dokud program neskončil v lednu 1973. SNPO vedl Harold NASA Finger and AEC's Milton Klein .

NERVA má svůj původ v Project Rover , výzkumném projektu AEC ve vědecké laboratoři Los Alamos (LASL) s původním cílem poskytnout mezikontinentální balistické střely amerického letectva jaderný pohon , které jsou silnější než chemické motory . Po vzniku NASA v roce 1958 pokračoval Project Rover jako civilní projekt a byl přeorientován na výrobu horního stupně poháněného jadernou energií pro raketu NASA Saturn V Moon. Reaktory byly testovány na velmi nízkém výkonu a poté byly odeslány do Jackass Flats na testovacím místě v Nevadě . Zatímco LASL se soustředil na vývoj reaktoru. NASA postavila a testovala kompletní raketové motory.

AEC, SNPO a NASA považovaly NERVA za velmi úspěšný program v tom, že splňuje nebo překračuje své programové cíle. NERVA prokázala, že jaderné tepelné raketové motory jsou proveditelným a spolehlivým nástrojem pro průzkum vesmíru , a na konci roku 1968 společnost SNPO certifikovala, že nejnovější motor NERVA, XE, splňuje požadavky na lidskou misi na Mars . Měl silnou politickou podporu od senátorů Clintona P. Andersona a Margaret Chase Smithové, ale byl zrušen prezidentem Richardem Nixonem v roce 1973. Ačkoli motory NERVA byly stavěny a testovány co nejvíce s letovými certifikovanými součástmi a motor byl považován za připraven k integraci do kosmická loď, nikdy neletěli ve vesmíru. Plány průzkumu hlubokého vesmíru obecně vyžadují sílu jaderných raketových motorů a všechny koncepty kosmických lodí, které je obsahují, používají odvozené návrhy z NERVA.

Původy

Během druhé světové války , někteří vědci z Projektu Manhattan ‚s Los Alamos laboratoř , kde první atomové bomby byly navrženy, včetně Stan Ulam , Frederick Reines a Frederic de Hoffmann , spekuloval o vývoji na jaderný pohon raket. V roce 1946 Ulam a CJ Everett napsali dokument, ve kterém zvažovali použití atomových bomb jako prostředku raketového pohonu. To by se stalo základem pro projekt Orion .

Veřejné odhalení atomové energie na konci války vyvolalo mnoho spekulací a ve Spojeném království Val Cleaver , hlavní inženýr raketové divize v De Havilland , a Leslie Shepherd , jaderný fyzik na University of Cambridge , nezávisle zvažoval problém pohonu jaderné rakety. Stali se spolupracovníky a v sérii článků publikovaných v časopise Journal of the British Interplanetary Society v letech 1948 a 1949 nastínili konstrukci rakety na jaderný pohon s grafitovým výměníkem tepla s pevným jádrem . Neochotně došli k závěru, že jaderné rakety jsou zásadní pro průzkum hlubokého vesmíru, ale zatím nejsou technicky proveditelné.

V roce 1953 Robert W. Bussard , fyzik pracující na projektu Jaderná energie pro pohon letadel (NEPA) v národní laboratoři v Oak Ridge, napsal podrobnou studii „Jaderná energie pro raketový pohon“. Přečetl si práci Cleavera a Sheparda, práce čínského fyzika Hsue-Shena Tsien a zprávu inženýrů z Consolidated Vultee z února 1952 . Bussardova studie měla zpočátku malý dopad, protože bylo vytištěno pouze 29 kopií a byla klasifikována jako omezená data , a proto ji mohl přečíst pouze někdo s požadovanou bezpečnostní prověrkou. V prosinci 1953 byl publikován v časopise Oak Ridge's Journal of Reactor Science and Technology . Papír byl stále klasifikován, stejně jako časopis, ale díky tomu měl širší oběh. Darol Froman , zástupce ředitele vědecké laboratoře Los Alamos (LASL), a Herbert York , ředitel radiační laboratoře University of California v Livermore , se zajímali a založili výbory pro vyšetřování pohonu jaderných raket. Froman přivedl Bussarda do Los Alamos, aby mu pomáhal jeden týden v měsíci.

Bussardova studie také upoutala pozornost Johna von Neumanna , který vytvořil ad hoc výbor pro jaderný pohon raket. Mark Mills , asistent ředitele v Livermore, byl jejím předsedou a dalšími členy byli Norris Bradbury z LASL; Edward Teller a Herbert York z Livermore; Abe Silverstein , zástupce ředitele Národní poradní komise pro letectví (NACA) Lewis Flight Propulsion Laboratory , federální agentury, která prováděla letecký výzkum; a Allen F. Donovan z Ramo-Wooldridge , letecké společnosti. Poté, co vyslechl informace o různých návrzích, doporučil výbor Mills v březnu 1955, aby vývoj pokračoval, s cílem vyrobit horní stupeň jaderné rakety pro mezikontinentální balistickou raketu (ICBM). York vytvořil novou divizi v Livermore a Bradbury vytvořil novou s názvem N Division v Los Alamos pod vedením Raemera Schreibera , aby ji sledoval. V březnu 1956 Armed Forces Special Weapons Project (AFSWP), agentura odpovědná za správu národní zásoby jaderných zbraní, doporučila vyčlenit 100 milionů dolarů na projekt jaderného raketového motoru na tři roky, aby obě laboratoře provedly studie proveditelnosti a výstavba testovacích zařízení.

Eger V. Murphree a Herbert Loper z Komise pro atomovou energii (AEC) byli opatrnější. Raketa Atlas program pokračuje dobře, a v případě úspěchu by mít dostatečný rozsah k zasáhnout cíle ve většině Sovětského svazu . Současně byly jaderné hlavice stále menší, lehčí a silnější. Případ nové technologie, která slibovala vyšší užitečné zatížení na delší vzdálenosti, se proto zdál slabý. Jaderná raketa však získala politického patrona senátora Clintona P. Andersona z Nového Mexika (kde sídlil LASL), místopředsedy Společného výboru Kongresu Spojených států pro atomovou energii (JCAE), který měl blízko k von Neumannovi, Bradbury a Ulam. V lednu 1957 se mu podařilo zajistit financování.

Veškerá práce na jaderné raketě byla konsolidována v Los Alamos, kde dostala krycí jméno Project Rover ; Livermore byl přidělen odpovědnost za vývoj jaderného ramjet , který byl s kódovým označením Project Pluto . Projekt Rover řídil aktivní důstojník United States Air Force (USAF) vyslaný k AEC podplukovník Harold R. Schmidt. Zodpovídal se dalšímu vyslanému důstojníkovi USAF, plukovníkovi Jacku L. Armstrongovi, který měl rovněž na starosti projekty Pluto a Systems for Nuclear Auxiliary Power (SNAP).

Project Rover

Koncepty designu

V zásadě je konstrukce jaderného tepelného raketového motoru poměrně jednoduchá: turbočerpadlo by protlačilo vodík jaderným reaktorem, který by jej zahřál na velmi vysoké teploty. Komplikační faktory byly zřejmé okamžitě. Prvním bylo, že musel být nalezen prostředek pro řízení teploty a výkonu reaktoru. Druhým bylo, že musel být vynalezen prostředek pro držení paliva. Jediný praktický způsob skladování vodíku byl v kapalné formě, což vyžadovalo teploty pod 20  K (-253,2  ° C ). Třetí bylo, že vodík by byl zahřát na teplotu kolem 2500 K (2230 ° C) a byly by vyžadovány materiály, které by dokázaly odolat takovým teplotám a odolávaly korozi vodíkem.

Jako palivo bylo zvažováno plutonium-239 , uran-235 a uran-233 . Plutonium bylo odmítnuto, protože ačkoli snadno vytváří sloučeniny, nemůže dosáhnout tak vysokých teplot jako uran. Uran-233, ve srovnání s uranem-235, je o něco lehčí, má vyšší počet neutronů na štěpnou událost a má vysokou pravděpodobnost štěpení, ale jeho radioaktivní vlastnosti znesnadňují manipulaci a v každém případě to bylo není k dispozici. Pokud jde o strukturální materiály v reaktoru, volba padla na grafit nebo kovy. Z kovů se jako předskokan objevil wolfram , ale wolfram byl drahý, těžko se vyráběl a měl nežádoucí neutronické vlastnosti. Aby se obešlo jeho neutronické vlastnosti, bylo navrženo použít wolfram-184 , který neabsorbuje neutrony. Na druhou stranu byl grafit levný, ve skutečnosti sílí při teplotách až 3 300 K (3 030 ° C) a spíše sublimuje než taje při 3 900 K (3 630 ° C). Proto byl zvolen grafit.

Pro ovládání reaktoru bylo jádro obklopeno kontrolními bubny potaženými grafitem nebo beryliem (moderátor neutronů) na jedné straně a bórem ( neutronový jed ) na straně druhé. Výkon reaktoru mohl být řízen otáčením bubnů. Ke zvýšení tahu stačí zvýšit průtok hnacího plynu. Vodík, ať už v čisté formě nebo ve sloučenině, jako je čpavek, je účinným moderátorem jader a zvýšení průtoku také zvyšuje rychlost reakcí v jádru. Tato zvýšená reakční rychlost kompenzuje chlazení poskytované vodíkem. Navíc, jak se vodík zahřívá, expanduje, takže v jádru je méně k odstranění tepla a teplota se vyrovná. Tyto protichůdné efekty stabilizují reaktivitu a jaderný raketový motor je tedy přirozeně velmi stabilní a tah je snadno řízen změnou průtoku vodíku bez výměny řídicích bubnů.

LASL vytvořil sérii designových konceptů, každý s vlastním kódovým jménem: Uncle Tom, Uncle Tung, Bloodhound a Shish. V roce 1955 se usadil na konstrukci o výkonu 1 500 MW s názvem Old Black Joe. V roce 1956 se to stalo základem pro konstrukci 2 700 MW, která měla být horním stupněm ICBM.

Testovací web

Zařízení pro montáž a demontáž motoru (E-MAD)

Jaderné reaktory pro Project Rover byly postaveny v technické oblasti LASL 18 (TA-18), známé také jako Pajarito Site. Reaktory byly před odesláním do Jackass Flats na testovacím místě v Nevadě testovány na velmi nízkém výkonu . Testování palivových prvků a dalších materiálových věd provedla divize LASL N na TA-46 pomocí různých pecí a později Jaderné pece.

Práce na zkušebních zařízeních v Jackass Flats byly zahájeny v polovině roku 1957. Veškerý materiál a zásoby musely být dovezeny z Las Vegas . Testovací buňka A se skládala z farmy s lahvemi na plynný vodík a betonové stěny o tloušťce 1 metr (3 stopy), aby byla chráněna elektronická zařízení před zářením produkovaným reaktorem. Velínu se nachází 3,2 km (2 mi) pryč. Reaktor byl zkušebně vypálen s oblakem ve vzduchu, aby bylo možné bezpečně rozptýlit radioaktivní produkty.

Budova údržby a demontáže reaktoru (R-MAD) byla ve většině ohledů typickým horkým článkem používaným v jaderném průmyslu, se silnými betonovými stěnami, okénkovými průhledovými okny a dálkovými manipulačními rameny. Byl výjimečný pouze svou velikostí: 76 metrů na délku, 43 metrů na šířku a 19 metrů na výšku. To umožnilo pohyb motoru dovnitř a ven na železničním vagónu.

„Jackass and Western Railroad“, jak se to bezstarostně popisovalo, byla údajně nejkratší a nejpomalejší železnice na světě. Byly tam dvě lokomotivy, dálkově ovládaná elektrická L-1 a dieselová/elektrická L-2, která byla ovládána ručně, ale kolem kabiny měla stínění radiace . První se běžně používal; Ten byl poskytnut jako záloha. Stavební dělníci byli ubytováni v Merkuru v Nevadě . Později bylo do Jackass Flats přivezeno třicet přívěsů, aby vytvořily vesnici pojmenovanou „Boyerville“ podle supervizora Keitha Boyera. Stavební práce byly dokončeny na podzim roku 1958. NASA plánovala do roku 1967 rozvinout komunitu 2700 lidí s 800 byty a vlastním nákupním komplexem.

Organizace

Převod do NASA

Prezident John F. Kennedy (vpravo) navštíví 8. prosince 1962 stanici pro rozvoj jaderných raket s Haroldem Fingerem (vlevo) a Glennem Seaborgem (vzadu)

V roce 1957 projekt rakety Atlas probíhal dobře a potřeba jaderného horního stupně téměř zmizela. Dne 2. října 1957 AEC navrhla snížení rozpočtu. O dva dny později vypustil Sovětský svaz Sputnik 1 , první umělou družici. Tento překvapivý úspěch vyvolal obavy a představy po celém světě. Ukázalo se, že Sovětský svaz má schopnost dodávat jaderné zbraně na mezikontinentální vzdálenosti, a zpochybňovalo vážené americké představy o vojenské, ekonomické a technologické převaze. To vyvolalo krizi Sputniku a spustilo vesmírný závod . Prezident Dwight D. Eisenhower reagoval vytvořením Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA), který pohltil NACA.

NACA se dlouho zajímala o jadernou technologii. V roce 1951 začala zkoumat možnost získání vlastního jaderného reaktoru pro projekt jaderného pohonu letadla (ANP) a vybrala svou laboratoř Lewis Flight Propulsion Laboratory v Ohiu, aby ji navrhla, postavila a spravovala. Bylo vybráno místo v nedalekých Plum Brook Ordnance Works, NACA získala souhlas od AEC a výstavba Plum Brook Reactor byla zahájena v září 1956. Abe Silverstein, ředitel společnosti Lewis, byl obzvláště dychtivý získat kontrolu nad Project Rover.

Donald A. Quarles , náměstek ministra obrany , se setkal s T. Keithem Glennanem , novým správcem NASA, a Hughem Drydenem , zástupcem Glennana dne 20. srpna 1958, v den, kdy po Glennanovi a Drydenovi složili přísahu do úřadu v Bílém domě , a Rover byl prvním bodem programu. Quarles toužil převést Rover do NASA, protože projekt již neměl vojenský účel. Odpovědnost za nejaderné součásti projektu Rover byla oficiálně přenesena z amerického letectva (USAF) na NASA dne 1. října 1958, v den, kdy NASA oficiálně zahájila svoji činnost a převzala odpovědnost za americký civilní vesmírný program.

Úřad pro vesmírný jaderný pohon

Project Rover se stal společným projektem NASA – AEC. Silverstein, kterého Glennan přivedl do Washingtonu, DC, aby uspořádal program vesmírných letů NASA, jmenoval Harolda Fingera, aby dohlížel na vývoj jaderných raket jako vedoucí Úřadu vesmírných reaktorů NASA. Senátor Anderson měl pochybnosti o Fingerově vhodnosti pro tuto práci. Cítil, že Finger pro to postrádá nadšení. Glenn se setkal s Andersonem 13. dubna 1959 a přesvědčil ho, že Finger odvede dobrou práci. Dne 29. srpna 1960, NASA vytvořila Space Nuclear Propulsion Office (SNPO), aby dohlížela na projekt jaderné rakety. Finger byl jmenován jeho manažerem, jeho zástupcem byl Milton Klein z AEC. Finger byl také ředitelem jaderných systémů v Úřadu pro pokročilý výzkum a technologie NASA. Zástupci správce NASA Robert Seamans a generální ředitel AEC Alvin Luedecke podepsali formální „Dohodu mezi NASA a AEC o řízení smluv o jaderných raketových motorech“ dne 1. února 1961. Poté následovala „Meziagenturní dohoda o programu pro Development of Space Nuclear Rocket Propulsion (Project Rover) “, kterou podepsali 28. července 1961. SNPO rovněž převzala odpovědnost za SNAP, přičemž Armstrong se stal asistentem ředitele divize vývoje reaktorů v AEC a podplukovník GM Anderson, dříve Projektový důstojník SNAP v rozpuštěné kanceláři ANP se stal vedoucím pobočky SNAP v nové divizi. Brzy se ukázalo, že mezi NASA a AEC existují značné kulturní rozdíly.

Zařízení pro výzkum vysokoenergetických raketových motorů (B-1) (vlevo) a zařízení pro dynamiku a řízení jaderných raket (B-3) (vpravo) na stanici Plum Brook NASA v Sandusky v Ohiu bylo postaveno na počátku 60. let minulého století za účelem úplného testování škálovat systémy kapalných vodíkových paliv v simulovaných výškových podmínkách.

Velitelství SNPO bylo umístěno společně s velitelstvím AEC v Germantownu v Marylandu . Finger založil pobočky v Albuquerque v Novém Mexiku (SNPO-A) pro spolupráci s LASL a v Clevelandu v Ohiu (SNPO-C) pro koordinaci s Lewis Research Center, které bylo aktivováno v říjnu 1961. V únoru 1962 , NASA oznámila zřízení stanice Nuclear Rocket Development Station (NRDS) v Jackass Flats a v červnu byla v Las Vegas (SNPO-N) zřízena pobočka SNPO, která ji bude spravovat. Do konce roku 1963 bylo v ústředí SNPO 13 pracovníků NASA, 59 v SNPO-C a 30 v SNPO-N. Zaměstnanci SNPO byli kombinací zaměstnanců NASA a AEC, jejichž odpovědnost zahrnovala „plánování a hodnocení zdrojů a programů, zdůvodnění a distribuci zdrojů programu, definici a kontrolu celkových požadavků programu, monitorování a hlášení pokroku a problémů vedení NASA a AEC "a příprava svědectví Kongresu ."

Finger vyzval k podání nabídek průmyslu na vývoj jaderného motoru pro aplikaci raketových vozidel (NERVA) na základě motoru Kiwi vyvinutého společností LASL. Cena byla naplánována na 1. března 1961, aby rozhodnutí o postupu mohla učinit nastupující Kennedyho administrativa . Nabídky předložilo osm společností: Aerojet , Douglas , Glenn L. Martin , Lockheed , North American , Rocketdyne, Thiokol a Westinghouse . Společná rada NASA – AEC vyhodnotila nabídky. Hodnotilo severoamerickou nabídku jako nejlepší nabídku celkově, ale Westinghouse a Aerojet měly lepší nabídky na reaktor a motor, když byly zvažovány samostatně. Poté, co Aerojet slíbil administrátorovi NASA Jamesovi E. Webbovi , že umístí své nejlepší lidi na NERVA, Webb promluvil s výběrovou komisí a řekl jim, že zatímco on nechtěl ovlivnit jejich rozhodnutí, North American byl hluboce oddaný projektu Apollo a rada může zvážit kombinaci dalších nabídek. Dne 8. června Webb oznámil, že byl vybrán Aerojet a Westinghouse. Aerojet se stal hlavním dodavatelem, přičemž hlavním subdodavatelem byl Westinghouse. Obě společnosti nabíraly agresivně a do roku 1963 měl Westinghouse 1100 zaměstnanců pracujících na NERVA.

V březnu 1961 prezident John F. Kennedy oznámil zrušení projektu jaderného pohonu letadla právě ve chvíli, kdy se blíží dokončení reaktoru NASA Plum Brook, a nějaký čas to vypadalo, že NERVA bude brzy následovat. NASA odhadovala své náklady na 800 milionů dolarů (i když AEC počítala s tím, že to bude mnohem méně) a předsednictvo rozpočtu tvrdilo, že NERVA má smysl pouze v souvislosti s měsíčním přistáním posádky nebo lety dále do sluneční soustavy , ani jednomu z nich. kterého se administrativa zavázala. Poté, 12. dubna, Sovětský svaz vypustil Jurije Gagarina na oběžnou dráhu na Vostoku 1 , čímž opět prokázal svou technologickou převahu. O několik dní později zahájil Kennedy katastrofální invazi Kuby do Pigs Pigs , což mělo za následek další ponížení pro Spojené státy. Dne 25. května promluvil ke společnému zasedání Kongresu . „Nejprve,“ oznámil, „věřím, že tento národ by se měl zavázat k dosažení cíle, než skončí tato dekáda, přistání muže na Měsíc a jeho bezpečného návratu na Zemi.“ Poté řekl: „Za druhé, dalších 23 milionů dolarů spolu se 7 miliony dolarů, které jsou již k dispozici, urychlí vývoj jaderné rakety Rover. To dává příslib, že jednoho dne poskytne prostředek pro ještě vzrušující a ambicióznější průzkum vesmíru. "možná za měsícem, možná až na samotný konec sluneční soustavy."

Test reaktoru za letu (RIFT)

Dřevěná maketa motoru NERVA na vozidle pro montáž motoru (EIV) poblíž E-MAD

SNPO stanovilo pro NERVA cíl 99,7 procentní spolehlivosti, což znamená, že motor nebude fungovat tak, jak byl navržen, více než třikrát za každých tisíc startů. Aby toho dosáhli, Aerojet a Westinghouse odhadovaly, že budou vyžadovat 6 reaktorů, 28 motorů a 6 letových testů reaktoru za letu (RIFT). Naplánovali 42 testů, což je podstatně méně než 60 testů, o nichž si SNPO myslelo, že by mohly být vyžadovány. Na rozdíl od jiných aspektů NERVA byla RIFT výhradně odpovědností NASA. NASA přenesl odpovědnost za Rift Wernher von Braun je Marshall Space Flight Center (MSFC) v Huntsville, Alabama . Von Braun vytvořil v MSFC kancelář projektů jaderných vozidel v čele s plukovníkem Scottem Fellowsem, důstojníkem USAF, který pracoval na ANP.

V této době se NASA zabývala plánováním lunární přistávací mise, ke které ji Kennedy vyzval. Za tímto účelem zvažoval různé koncepty posilovače , včetně toho, co se stalo rodinou Saturnů a větší Novy . Šlo o chemické rakety, i když u Novy se uvažovalo i o jaderných horních stupních. V prosinci 1959 Silversteinův výbor definoval konfiguraci nosné rakety Saturn, včetně použití kapalného vodíku jako paliva pro horní stupně. V dokumentu z roku 1960 Schmidt navrhl nahradit horní stupně jadernými stupni NERVA. To by přineslo stejný výkon jako Nova, ale za poloviční náklady. Odhadoval náklady na uvedení libry užitečného nákladu na měsíční oběžnou dráhu na 1 600 dolarů za plně chemický Saturn, 1 100 dolarů za Novu a 700 dolarů za chemicko-jaderný Saturn. MSFC vydal smlouvy o studii na trhlinu s Nervy jako horní fázi Saturn C-3 , ale C-3 byl nahrazen brzy po silnější C-4 a v konečném důsledku na C-5, který se stal Saturn V . Teprve v červenci 1962 se NASA po dlouhé debatě konečně usadila na setkání na oběžné dráze Měsíce , které mohl provádět Saturn V, a Nova byla opuštěna.

Testovací web Nevada. Motor XE Prime před testem na ETS-1

Vozidlo RIFT by se skládalo z prvního stupně S-IC , atrapy středního stupně S-II naplněného vodou a horního stupně SN (Saturn-Nuclear) NERVA. Pro skutečnou misi by byla použita skutečná fáze S-II. Stádium SN měl postavit Lockheed v řiditelném hangáru NASA získaném na Moffet Field v Sunnyvale v Kalifornii a montovat v testovacím zařízení NASA v Mississippi . SNPO plánovala postavit deset stupňů SN, šest pro pozemní zkoušky a čtyři pro letové zkoušky. Starty měly probíhat z mysu Canaveral . Motory NERVA by byly přepravovány po silnici v nárazuvzdorných, vodotěsných kontejnerech, s řídícími tyčemi zajištěnými na místě a jádrovými jedovatými dráty v jádru. Protože by nebyl radioaktivní, mohl by být bezpečně transportován a spojen s nižšími stupni bez stínění.

Testovací vozidlo RIFT by bylo 111 metrů (364 stop) vysoké, přibližně stejné jako Saturn V; Saturn C-5N konfiguraci mise bude ještě větší, na 120 metrů (393 ft) vysoký, ale 160 metrů (525 stop) Vehicle Assembly Building (VAB) mohl snadno pojmout. Za letu by byly nataženy jedovaté dráty a reaktor odstartoval 121 kilometrů nad Atlantským oceánem. Motor by vystřelil na 1300 sekund, čímž by se dostal do výšky 480 kilometrů (300 mi). Poté by byl odstaven a reaktor by se ochladil, než by dopadl na Atlantik 3200 kilometrů (2,000 mi) downrange. NERVA bude po čtyřech úspěšných testech považována za připravenou na misi.

Na podporu RIFT založil LASL Rover Flight Safety Office a SNPO, Rover Flight Safety Panel. Vzhledem k tomu, že RIFT požadoval pád až čtyř reaktorů do Atlantského oceánu, pokusil se LASL zjistit, co se stane, když reaktor narazí na vodu rychlostí několika tisíc kilometrů za hodinu. Zejména to, zda se stane kritickým nebo vybuchne při zaplavení mořskou vodou, moderátor neutronů. Existovaly také obavy z toho, co se stane, když klesne o 3,2 kilometru na dno Atlantiku, kde bude pod drtivým tlakem. Bylo třeba zvážit možný dopad na mořský život a skutečně to, co tam dole bylo.

Hlavním problémem v programu NERVA byla testovací zařízení v Jackass Flats. Testovací buňka C měla být dokončena v roce 1960, ale NASA a AEC nepožádaly v roce 1960 o finanční prostředky na další výstavbu, přestože je senátor Anderson stejně poskytl. Poté došlo ke zdržení stavby, což ho donutilo osobně zasáhnout. Převzal roli faktického stavbyvedoucího, přičemž úředníci AEC podávali zprávy přímo jemu.

V srpnu 1961 Sovětský svaz ukončil moratorium na jaderné zkoušky, které platilo od listopadu 1958, takže Kennedy v září obnovil americké testování. S druhým havarijním programem na testovacím místě v Nevadě se práce omezila a došlo ke stávce. Když to skončilo, museli se pracovníci vyrovnat s obtížemi při práci s vodíkem, který mohl unikat mikroskopickými otvory, které obsahovaly další tekutiny. Dne 7. listopadu 1961 způsobila menší nehoda prudké uvolnění vodíku. Komplex byl konečně uveden do provozu v roce 1964. SNPO počítalo s postavením jaderného raketového motoru o výkonu 20 000 MW, a tak Boyer nechal společnost Chicago Bridge & Iron Company postavit dvě gigantické kryogenní dewarové nádoby o objemu 1 900 000 litrů (500 000 amerických gal) . Byla přidána budova pro údržbu a demontáž motoru (E-MAD). Měl silné betonové zdi a štítové šachty, kde bylo možné montovat a rozebírat motory. Byla zde také zkušební stanice motoru (ETS-1); byly naplánovány další dvě. V březnu 1963 pověřily SNPO a MSFC Space Technology Laboratories (STL), aby vypracovaly zprávu o tom, jaký druh jaderného raketového motoru by byl potřebný pro možné mise v letech 1975 až 1990. Tyto mise zahrnovaly rané posádkové planetární meziplanetární okružní expedice (EMPIRE) , planetární houpačky a průlety a lunární raketoplán. Závěr této zprávy o devíti svazcích, která byla doručena v březnu 1965, a navazující studie bylo, že tyto mise bylo možné provádět s motorem o výkonu 4 100 MW se specifickým impulzem 825 sekund (8,09 km/s) . To bylo podstatně menší, než se původně považovalo za nutné. Z toho vzešla specifikace pro 5 000 MW jaderný raketový motor, který se stal známý jako NERVA II.

Vývoj motoru

Kiwi

Technici ve vakuové peci ve výrobně NASA Lewis připravují trysku Kiwi B-1 pro testování.

První fáze projektu Rover, Kiwi, byla pojmenována po ptáku kiwi na Novém Zélandu . Kiwi nemůže létat a ani raketové motory Kiwi k tomu nebyly určeny. Jejich funkcí bylo ověřit konstrukci a otestovat chování použitých materiálů. Program Kiwi vyvinul sérii nelétatelných testovacích jaderných motorů, s primárním zaměřením na zdokonalení technologie vodíkem chlazených reaktorů. V sérii testů Kiwi A provedených v období od července 1959 do října 1960 byly postaveny a testovány tři reaktory. Kiwi A byl považován za úspěch jako důkaz koncepce jaderných raketových motorů. Ukázalo se, že vodík lze v jaderném reaktoru zahřát na teploty potřebné pro vesmírný pohon a že reaktor lze ovládat.

Dalším krokem byla série testů Kiwi B, která byla zahájena Kiwi B1A dne 7. prosince 1961. Jednalo se o vývoj motoru Kiwi A s řadou vylepšení. Druhý test v sérii, Kiwi B1B dne 1. září 1962, vyústil v extrémní strukturální poškození reaktoru, přičemž součásti palivových modulů byly vysunuty, když byl zvýšen na plný výkon. Následný test Kiwi B4A s plným výkonem 30. listopadu 1962 spolu se sérií testů studeného proudění odhalily, že problémem byly vibrace způsobené zahříváním vodíku při uvedení reaktoru na plný výkon, který otřásl reaktorem (spíše než když běželo to na plný výkon). Na rozdíl od chemického motoru, který by pravděpodobně utrpěl výbuch po katastrofálním poškození, zůstal jaderný raketový motor stabilní a kontrolovatelný, i když byl testován na zničení. Testy prokázaly, že jaderný raketový motor bude ve vesmíru robustní a spolehlivý.

Kennedy navštívil Los Alamos dne 7. prosince 1962 na briefing o Project Rover. Bylo to poprvé, kdy prezident navštívil laboratoř jaderných zbraní. Přivedl s sebou velký doprovod, který zahrnoval Lyndon Johnson , McGeorge Bundy , Jerome Wiesner , Harold Brown , Donald Hornig , Glenn Seaborg , Robert Seamans, Harold Finger, Clinton Anderson, Howard Cannon a Alan Bible . Další den odletěli do Jackass Flats, čímž se Kennedy stal jediným prezidentem, který kdy navštívil místo jaderného testu. Project Rover obdržel v roce 1962 187 milionů dolarů a AEC a NASA požadovaly dalších 360 milionů v roce 1963. Kennedy upozornil na rozpočtové potíže své administrativy a zeptal se, jaký je vztah mezi Project Rover a Apollo. Finger odpověděl, že se jedná o pojistku a lze ji použít v pozdějších misích Apollo nebo po Apollu, jako je základna na Měsíci nebo mise na Mars. Weisner, podporovaný Brownem a Hornigem, tvrdil, že pokud by se mise na Mars nemohla uskutečnit dříve než v 80. letech, mohl by být RIFT odložen na 70. léta 20. století. Seamans poznamenal, že takový postoj měl za následek krizi Sputnik a ztrátu americké prestiže a vlivu.

Uvnitř E-MAD

V lednu 1963 se senátor Anderson stal předsedou senátního výboru Spojených států pro letecké a vesmírné vědy . Soukromě se setkal s Kennedym, který souhlasil, že požádá o dodatečné přidělení prostředků na RIFT, pokud bude možné realizovat „rychlou opravu“ problému s vibracemi Kiwi, který Seaborg slíbil. Mezitím Finger svolal schůzku. Prohlásil, že žádné „rychlé řešení“ nebude. Kritizoval strukturu řízení LASL a vyzval LASL, aby přijal strukturu projektového řízení . Chtěl, aby byl případ problémů s vibracemi důkladně prozkoumán a příčina byla definitivně známa, než byla přijata nápravná opatření. Tři zaměstnanci SNPO (známí na LASL jako „tři slepé myši“) byli přiděleni k LASL, aby zajistili, že jeho pokyny budou provedeny. Finger sestavil tým specialistů na vibrace z jiných center NASA a společně se zaměstnanci z LASL, Aerojet a Westinghouse provedli sérii testů reaktoru „za studena“ s využitím palivových článků bez štěpného materiálu. RIFT byl zrušen v prosinci 1963. Přestože se o jeho znovuzavedení často diskutovalo, nikdy k němu nedošlo.

K vyřešení problému s vibracemi byla provedena řada drobných konstrukčních změn. Při testu Kiwi B4D 13. května 1964 byl reaktor automaticky spuštěn a krátce běžel na plný výkon bez problémů s vibracemi. Následoval 28. srpna test Kiwi B4E, ve kterém byl reaktor provozován dvanáct minut, z nichž osm bylo na plný výkon. Dne 10. září byl Kiwi B4E restartován a běžel na plný výkon dvě a půl minuty, což dokazuje schopnost jaderného raketového motoru vypnout a znovu nastartovat. V září byly provedeny testy s motorem Kiwi B4 a reaktorem PARKA, kiwi používaným pro testování v Los Alamos. Oba reaktory byly spuštěny ve vzdálenosti 4,9 metru (16 stop), 2,7 metru (9 stop) a 1,8 metru (6 stop) od sebe a byla provedena měření reaktivity. Tyto testy ukázaly, že neutrony produkované jedním reaktorem skutečně způsobují štěpení v jiném, ale tento účinek byl zanedbatelný: 3, 12 a 24 centů . Testy prokázaly, že jaderné raketové motory mohou být seskupeny, stejně jako jsou často chemické.

NERVA NRX

Jaderný raketový motor NERVA

Společnost SNPO zvolila konstrukci jaderné tepelné rakety Kiwi-B4 o 330 000 newtonech (se specifickým impulzem 825 sekund) jako základní linii pro NERVA NRX (Nuclear Rocket Experimental). Zatímco Kiwi byl důkazem koncepce, NERVA NRX byl prototypem kompletního motoru. To znamenalo, že bude potřebovat akční členy k otočení bubnů a nastartování motoru, kardanové závěsy pro řízení jeho pohybu, trysku chlazenou kapalným vodíkem a stínění chránící motor, užitečné zatížení a posádku před zářením. Westinghouse upravil jádra, aby byla odolnější vůči letovým podmínkám. Stále byl vyžadován určitý výzkum a vývoj. Dostupné teplotní senzory byly přesné pouze do 1 980 K (1 710 ° C), což je mnohem méně, než bylo požadováno. Byly vyvinuty nové senzory s přesností na 2 649 K (2 376 ° C), a to i v prostředí s vysokým zářením. Aerojet a Westinghouse se pokusily teoreticky předpovědět výkon každé komponenty. To bylo poté porovnáno se skutečným výkonem testu. Časem se ti dva sblížili, jak tomu bylo více rozuměno. Do roku 1972 bylo možné přesně předpovědět výkon motoru NERVA za většiny podmínek.

První test motoru NERVA byl NERVA A2 dne 24. září 1964. Aerojet a Westinghouse opatrně zvyšovaly výkon postupně, na 2 MW, 570 MW, 940 MW, běh na minutu nebo dvě na každé úrovni pro kontrolu nástrojů, než nakonec se zvýšil na plný výkon při 1 096 MW. Reaktor běžel bezchybně a musel být vypnut pouze po 40 sekundách, protože docházel vodík. Test prokázal, že NERVA měla navržený specifický impuls 811 sekund (7,95 km/s); rakety na tuhá paliva mají maximální impuls kolem 300 sekund (2,9 km/s), zatímco chemické rakety na kapalné palivo mohou jen zřídka dosáhnout více než 450 sekund (4,4 km/s). Vedoucí pracovníci společností Aerojet a Westinghouse byli tak potěšeni, že vzali celostránkovou reklamu do deníku Wall Street Journal s obrázkem testu a titulkem: „Na Mars!“ Reaktor byl restartován 15. října. Původně to bylo určeno k testování trysky, ale to bylo upuštěno, protože se blížilo svému konstrukčnímu maximu 2 270 K (2 000 ° C). Místo toho bylo testováno turbočerpadlo. Motor byl napájen až 40 MW, řídicí bubny byly zajištěny na místě a turbočerpadlo bylo používáno k udržení stálého výkonu na 40 MW. Fungovalo to perfektně. Počítačové simulace byly správné a celý projekt byl před plánovaným termínem.

ETS-1 v testovací buňce C

Další test byl NERVA A3 23. dubna 1965. Tento test byl určen k ověření, že motor může být spuštěn a restartován na plný výkon. Motor pracoval osm minut, z toho tři a půl na plný výkon, než přístroje naznačily, že do motoru jde příliš mnoho vodíku. Bylo nařízeno vyřazení , ale potrubí chladicí kapaliny se ucpalo. Výkon se zvýšil na 1 165 MW, než došlo k ucpání vedení, a motor se ladně vypnul. Existovaly obavy z integrity táhel, které držely klastry paliva pohromadě. Měly fungovat při 473 K (200 ° C), maximálně 651 K (378 ° C). Senzory zaznamenávaly, že dosáhly 1 095 K (822 ° C), což bylo jejich vlastní maximum. Laboratorní testy později potvrdily, že mohly dosáhnout 1370 K (1100 ° C). Objevilo se také něco, co vypadalo jako otvor v trysce, ale ukázalo se, že to jsou saze. Robustní motor byl nepoškozený, takže test pokračoval a motor běžel třináct minut při 1072 MW. Doba testu byla opět omezena pouze dostupným vodíkem.

Testování NASA NERVA NRX/EST (Motor System Test) bylo zahájeno 3. února 1966. Cíle byly:

  1. Ukažte proveditelnost spuštění a restartování motoru bez externího zdroje napájení.
  2. Vyhodnoťte vlastnosti řídicího systému (stabilita a režim ovládání) během spouštění, vypínání, cooldownu a restartu pro různé počáteční podmínky.
  3. Prozkoumejte stabilitu systému v širokém provozním rozsahu.
  4. Prozkoumejte schopnost výdrže součástí motoru, zejména reaktoru, během přechodného a ustáleného provozu s více restarty.

NRX/EST byl spuštěn na mezilehlých úrovních výkonu ve dnech 3. a 11. února, s testem plného výkonu (1055 MW) dne 3. března, po němž následovaly testy trvání motoru 16. a 25. března. Motor byl nastartován jedenáctkrát. Všechny testovací cíle byly úspěšně splněny a NRX/EST fungovaly téměř dvě hodiny, včetně 28 minut při plném výkonu. Překročilo provozní dobu předchozích reaktorů Kiwi téměř dvakrát.

Dalším cílem bylo provozovat reaktory po delší dobu. NRX A5 byl spuštěn dne 8. června 1966 a běžel na plný výkon patnáct a půl minuty. Během ochlazování přistál pták na trysce a zadusil se dusíkem nebo heliem a dopadl na jádro. Obávalo se, že by to mohlo zablokovat hnací potrubí nebo vytvořit nerovnoměrné zahřívání, než by bylo znovu vyhozeno, když byl motor restartován, takže inženýři Westinghouse vybavili televizní kameru a vakuovou hadici a byli schopni ptáka bezpečně odstranit za betonem stěna. Motor byl znovu spuštěn 23. června a běžel na plný výkon dalších čtrnáct a půl minuty. Přestože došlo k silné korozi, což vedlo ke ztrátě reaktivity asi 2,20 $ , motor mohl být stále restartován, ale inženýři chtěli prozkoumat jádro.

Jako cíl testu NRX A6 byla nyní stanovena hodina. To přesahovalo kapacitu testovací buňky A, takže testování se nyní přesunulo do testovací buňky C s jejími obrovskými dewars. NRX A5 byl tedy posledním testem, který používal testovací článek A. Reaktor byl spuštěn dne 7. prosince 1966, ale na 75 sekund do testu bylo nařízeno vypnutí kvůli vadné elektrické součásti. Následovalo odložení kvůli nepříznivému počasí. NRX A6 byl znovu spuštěn 15. prosince. Běžel na plný výkon (1 125 MW) s teplotou komory přes 2 270 K (2 000 ° C) a tlakem 4 089 kilopascalů (593,1  psi ) a průtokem 32,7 kilogramů za sekundu (4 330 lb/min). Chlazení reaktoru kapalným dusíkem trvalo 75,3 hodiny. Při zkoumání bylo zjištěno, že beryliový reflektor praskl v důsledku tepelného napětí. Test způsobil opuštění plánů na vybudování silnějšího motoru NERVA II. Pokud byl požadován větší tah, motor NERVA I mohl běžet déle nebo by mohl být seskupen.

NERVA XE

S úspěchem testu A6 SNPO zrušilo plánované navazující testy A7 a A8 a soustředilo se na dokončení ETS-1. U všech předchozích testů byl motor vypalován vzhůru; ETS-1 by umožnilo, aby byl motor přeorientován tak, aby střílel dolů do prostoru se sníženým tlakem, aby částečně simuloval palbu ve vakuu vesmíru. Zkušební stolice poskytla snížený atmosférický tlak o 6,9 kilopascalů (1,00 psi) - což je ekvivalent ve výšce 18 000 m (60 000 stop). To bylo provedeno vstřikováním vody do výfuku, což vytvářelo přehřátou páru, která stoupala vysokou rychlostí a vytvářela vakuum.

Dispečink NERVA

Dokončení ETS-1 trvalo déle, než se očekávalo, Aerojet, částečně kvůli zmenšujícím se rozpočtům, ale také kvůli technickým problémům. Byl postaven z čistého hliníku, který se při ozáření neutrony nestal radioaktivním, a aby byl chladný, byl tam vodní proud. Gumová těsnění byla problémem, protože se v radioaktivním prostředí obvykle proměňovala v mazlavost; musely být použity kovové. Nejnáročnější částí byly výfukové kanály, které musely zvládat mnohem vyšší teploty než jejich protějšky z chemických raket. Ocelářské práce provedla společnost Allegheny Technologies , zatímco společnost Air Preheater Company vyrobila potrubí. Práce si vyžádaly 54 000 kilogramů oceli, 3 900 kilogramů svařovacího drátu a 10,5 kilometru svarů. Během testu by 234 zkumavek muselo nést až 11 000 000 litrů vody. Aby ušetřil na kabeláži, Aerojet přesunul dispečink do bunkru vzdáleného 240 metrů (800 stop).

Druhý motor NERVA, NERVA XE, byl navržen tak, aby se co nejvíce přiblížil kompletnímu letovému systému, a to dokonce až do okamžiku, kdy bylo použito letové turbočerpadlo. Komponenty, které by neměly vliv na výkon systému, bylo možné vybrat z toho, co bylo k dispozici v Jackass Flats, aby se ušetřily peníze a čas, a přidal se radiační štít na ochranu vnějších komponent. Cíle testu zahrnovaly testování používání ETS-1 v Jackass Flats pro kvalifikaci a přijetí letového motoru. Celková doba běhu byla 115 minut, včetně 28 startů. NASA a SNPO se domnívaly, že test „potvrdil, že jaderný raketový motor je vhodný pro aplikace v kosmických letech a je schopen pracovat se specifickým impulzem dvojnásobným než u chemického raketového systému [s]“. Motor byl považován za adekvátní pro mise na Mars plánované NASA. Zařízení bylo také považováno za dostatečné pro letovou kvalifikaci a přijetí raketových motorů od obou dodavatelů.

Závěrečným testem série byl XE Prime. Tento motor byl dlouhý 6,9 metru, měl průměr 2,59 metru a vážil přibližně 18 144 kilogramů (40 001 liber). Byl navržen tak, aby produkoval nominální tah 246 663 newtonů (55 452 lb f ) se specifickým impulzem 710 sekund (7,0 km/s). Když reaktor pracoval na plný výkon, asi 1 140 MW, teplota v komoře byla 2 272 K (2 000 ° C), tlak v komoře byl 3 861 kilopascalů (560,0 psi) a průtok byl 35,8 kilogramů za sekundu (4740 lb/min) z toho 0,4 kilogramu za sekundu (53 lb/min) bylo odkloněno do systému cooldownu. Mezi 4. prosincem 1968 a 11. zářím 1969 byla provedena řada experimentů, během nichž byl reaktor spuštěn 24krát a běžel na plný výkon 1680 sekund.

Zrušení

V době testu NERVA NRX/EST plány NASA pro NERVA zahrnovaly návštěvu Marsu do roku 1978, trvalou měsíční základnu do roku 1981 a sondy hlubokého vesmíru na Jupiter, Saturn a vnější planety. Rakety NERVA by byly použity pro jaderné „remorkéry“ navržené tak, aby přenášely užitečné zatížení z nízké oběžné dráhy Země (LEO) na větší oběžné dráhy jako součást později pojmenovaného vesmírného dopravního systému , zásobovaly několik vesmírných stanic na různých oběžných drahách kolem Země a Měsíce a podporovat trvalou měsíční základnu. Raketa NERVA by byla také jaderným pohonem horního stupně pro raketu Saturn, což by modernizovanému Saturnu umožnilo vyslat na LEO mnohem větší užitečné zatížení až 150 000 kg (340 000 liber).

Koncept umělce z roku 1970 ilustruje použití raketoplánu, jaderné raketoplánu a vesmírného remorkéru v Integrovaném programu NASA.

Bránit NERVA před jejími kritiky, jako je Horning, předseda prezidentského poradního výboru pro vědu (PSAC), vyžadovalo sérii byrokratických a politických bitev, protože rostoucí náklady na válku ve Vietnamu tlačily na rozpočty. Kongres financoval NERVA II v rozpočtu na rok 1967, ale prezident Johnson potřeboval podporu senátora Andersona pro jeho legislativu Medicare , takže 7. února 1967 poskytl peníze na NERVA II ze svého vlastního pohotovostního fondu. Klein, který vystřídal Fingera v čele SNPO v roce 1967, čelil dvěma hodinám výslechu NERVA II před sněmovním výborem pro vědu a astronautiku . Nakonec výbor rozpočet NASA snížil. Defunding NERVA II ušetřil 400 milionů dolarů, zejména v nových zařízeních, která by byla nutná k jeho testování. Tentokrát AEC a NASA souhlasily, protože test NRX A6 prokázal, že NERVA I může provádět mise očekávané od NERVA II. Následující rok se Webb pokusil vzít peníze od NERVA I na zaplacení režie NASA poté, co Kongres snížil rozpočet NASA na 3,8 miliardy dolarů. Johnson obnovil financování NERVA I, ale ne NASA.

NERVA měla spoustu navrhovaných misí. NASA zvažovala použití Saturn V a NERVA na „Grand Tour“ sluneční soustavy. Mezi lety 1976 a 1980 došlo ke vzácnému uspořádání planet, ke kterému dochází každých 174 let, což kosmické lodi umožnilo navštívit Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. S NERVA mohla tato kosmická loď vážit až 24 000 kilogramů (52 000 liber). To předpokládalo, že NERVA měla specifický impuls pouze 825 sekund (8,09 km/s); Pravděpodobnější bylo 900 sekund (8,8 km/s), a díky tomu dokázalo umístit na oběžnou dráhu kolem Měsíce vesmírnou stanici o velikosti 77 000 kilogramů (170 000 liber) o velikosti Skylabu . Opakované cesty na Měsíc by bylo možné uskutečnit s tím, že NERVA pohání jaderný raketoplán. Samozřejmě tu byla i mise na Mars, což Klein diplomaticky neuvedl, protože věděl, že i po přistání Měsíce Apollo 11 byla tato myšlenka u Kongresu a široké veřejnosti nepopulární.

Rozpočty Project Rover a NERVA (  miliony dolarů )
Prvek programu AEC NASA
Kiwi 21.9 136,9
NERVA 334,4 346,5
TRHLINA 19.1
Výzkum a technologie 200,7 138,7
Operace NRDS 75,3 19.9
Povinnosti týkající se vybavení 43,4
Zařízení 82,8 30.9
Celkový 873,5 567,7

Richard Nixon nahradil Johnsona jako prezidenta 20. ledna 1969 a snižování nákladů se stalo na denním pořádku. Financování programu NASA bylo Kongresem pro rozpočet na rok 1969 poněkud sníženo, odstavena výrobní linka Saturn V a zrušeny mise Apollo po Apollu 17, ale NERVA zůstala. Klein schválil plán, podle kterého raketoplán zvedl motor NERVA na oběžnou dráhu, poté vrátil palivo a užitečné zatížení. To by se mohlo opakovat, protože NERVA byla restartovatelná. NERVA nyní potřebovala raketoplán, ale raketoplán NERVA nepotřeboval. NERVA měla stále trvalou podporu Andersona a Cannona v Senátu, ale Anderson stárl a unavoval a nyní přenesl mnoho svých povinností na Cannona. NERVA obdržela 88 milionů dolarů ve fiskálním roce (FY) 1970 a 85 milionů dolarů v roce 1971, přičemž finanční prostředky pocházejí společně od NASA a AEC.

V prosinci 1970 Úřad pro řízení a rozpočet doporučil zrušení společností NERVA a Skylab , ale Nixon se k tomu zdráhal, protože jejich zrušení mohlo stát až 20 000 pracovních míst, většinou v Kalifornii , což je stát, který Nixon potřeboval v roce 1972 volby . Rozhodl se udržet ji naživu na nízké úrovni financování a místo toho zrušit Apollo 17 . Obava z Apolla 17 se týkala spíše politického spadu, pokud selhalo, než nákladů, a to bylo nakonec vyřešeno odložením na prosinec 1972, po volbách. Když se Nixon v roce 1971 pokusil zabít NERVA, senátor Anderson a SEnator Margaret Chase Smith místo toho zabili Nixonův mazlícký projekt, nadzvukový transport Boeing 2707 (SST). Pro prezidenta to byla ohromující porážka. V rozpočtu na rok 1972 byly finanční prostředky na raketoplán sníženy, ale NERVA a Apollo 17 přežily. Přestože požadavek rozpočtu NERVA činil pouze 17,4 milionu dolarů, Kongres vyčlenil 69 milionů dolarů; Nixon z toho utratil jen 29 milionů dolarů.

V roce 1972 Kongres opět podpořil NERVA. Dvoustranná koalice vedená Smithem a Cannonem si na malý motor NERVA přivlastnila 100 milionů dolarů, které by se vešly do nákladového prostoru raketoplánu, který podle odhadů stál zhruba 250 milionů dolarů za deset let. Přidali ustanovení, že již nebude nutné přeprogramovat prostředky NERVA na zaplacení dalších aktivit NASA. Administrativa Nixona se rozhodla NERVA stejně zrušit. Dne 5. ledna 1973 NASA oznámila, že NERVA byla ukončena. Zaměstnanci LASL a SNPO byli ohromeni; projekt výstavby malé NERVY probíhal dobře. Okamžitě začalo propouštění a SNPO bylo v červnu zrušeno. Po 17 letech výzkumu a vývoje vynaložily projekty Nova a NERVA zhruba 1,4 miliardy dolarů, ale NERVA nikdy neletěla.

Výzkum po NERVA

Umělcův dojem z bimodální jaderné tepelné rakety

V roce 1983 Strategická obranná iniciativa („Hvězdné války“) určila mise, které by mohly těžit z raket, které jsou silnější než chemické rakety, a některé, které by mohly provádět pouze silnější rakety. Projekt jaderného pohonu SP-100 byl vytvořen v únoru 1983 s cílem vyvinout 100KW jaderný raketový systém. Koncept zahrnoval reaktor s částicemi/ oblázky , koncept vyvinutý Jamesem R. Powellem v Brookhaven National Laboratory , který sliboval specifický impuls až 1 000 sekund (9,8 km/ s) a poměr tahu k hmotnosti mezi 25 a 35 pro úrovně tahu větší než 89 000 newtonů (20 000 lbf).

V letech 1987 až 1991 byl financován jako tajný projekt s kódovým označením Project Timber Wind , který vynaložil 139 milionů dolarů. Navrhovaný raketový projekt byl v říjnu 1991. převeden do programu Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP) v laboratoři Air Force Phillips Laboratory . NASA provedla studie jako součást své iniciativy 1992 Space Exploration Initiative (SEI), ale cítila, že SNTP nabízí oproti NERVA nedostatečné zlepšení, a nebyla vyžadována žádnými misemi SEI. Program SNTP byl ukončen v lednu 1994 poté, co bylo vynaloženo 200 milionů dolarů.

Motor pro meziplanetární cestování z oběžné dráhy Země na oběžnou dráhu Marsu a zpět byl v roce 2013 studován na MSFC se zaměřením na motory jaderných tepelných raket (NTR). Vzhledem k tomu, že NTR jsou nejméně dvakrát účinnější než nejmodernější chemické motory, umožňují rychlejší časy přenosu a zvýšenou kapacitu nákladu. Kratší doba letu, odhadovaná na 3–4 měsíce u motorů NTR, ve srovnání s 8–9 měsíci u chemických motorů, by snížila expozici posádky potenciálně škodlivým a obtížně stínitelným kosmickým paprskům . Motory NTR, jako Pewee Project Rover, byly vybrány v Mars Design Reference Architecture (DRA).

Kongres schválil 22. května 2019 financování rozvoje jaderných tepelných raket 125 milionů USD. Dne 19. října 2020 firma Ultra Safe Nuclear Technologies se sídlem v Seattlu dodala NASA koncepci návrhu NTR využívající vysoce hodnotný nízko obohacený uran (HALEU) ) Částice paliva zapouzdřené ZrC jako součást studie NTR sponzorované NASA spravované Analytical Mechanics Associates (AMA).

Shrnutí testu reaktoru

Reaktor Datum zkoušky Začíná Průměrný
plný výkon
(MW)
Čas při
plném výkonu
(s)

Teplota hnacího plynu
(komora) (K)

Teplota hnacího plynu
(výstup) (K)

Tlak v komoře
(kPa)
Průtok
(kg/s)
Impuls (y)
specifické pro vakuum

NERVA A2 Září 1964 2 1096 40 2119 2229 4006 34,3 811
NERVA A3 Duben 1965 3 1093 990 2189 > 2400 3930 33,3 > 841
NRX EST Února 1966 11 1144 830 2292 > 2400 4047 39,3 > 841
NRX A5 Června 1966 2 1120 580 2287 > 2400 4047 32,6 > 841
NRX A6 Listopadu 1967 2 1199 3623 2406 2558 4151 32,7 869
XE PRIME Března 1969 28 1137 1680 2267 > 2400 3806 32,8 > 841

Zdroj:

Viz také

  • RD-0410 , sovětský jaderný tepelný raketový motor
  • SNAP-10A , experimentální jaderný reaktor vypuštěný do vesmíru v roce 1965
  • Projekt Prometheus , jaderná generace elektrické energie NASA 2003–2005

Poznámky pod čarou

Poznámky

Reference

externí odkazy