NERVA ( Eng. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application ) on Yhdysvaltain atomienergiakomission ja NASA :n yhteinen ohjelma ydinrakettimoottorin (NRE) luomiseksi , joka kesti vuoteen 1972.
NERVA osoitti, että NRE oli täysin toimiva ja soveltuva avaruustutkimukseen, ja vuoden 1968 lopulla SNPO vahvisti, että NERVA:n uusin muunnos, NRX / XE, täytti miehitetyn lennon vaatimukset Marsiin . Vaikka NERVA-moottorit oli rakennettu ja testattu parhaan kykynsä mukaan ja niitä pidettiin avaruusaluksiin valmiina, Nixonin hallinto peruutti suurimman osan amerikkalaisesta avaruusohjelmasta .
AEC, SNPO ja NASA ovat arvioineet NERVAn erittäin onnistuneeksi ohjelmaksi, joka täyttää tai jopa ylittää tavoitteensa. Ohjelman päätavoitteena oli "luoda tekninen perusta ydinrakettimoottorijärjestelmille, joita käytetään avaruustehtävien propulsiojärjestelmien suunnittelussa ja kehittämisessä". [1] Lähes kaikki[ mitä? ] NRE:tä käyttävät avaruusprojektit perustuvat NERVA NRX- tai Pewee-malleissa.
Los Alamos aloitti ydinrakettien työntövoiman tutkimuksen vuonna 1952 ja vauhditti sitä Project Roveriin vuonna 1955, kun Livermore National Laboratoryn apulaisjohtaja löysi tavan vähentää merkittävästi reaktorin painoa. Vuoteen 1961 mennessä, Roverin odottamattoman nopean kehityksen jälkeen, NASA sisällytti ydinvoiman suunnitelmiinsa. Marshall aikoi käyttää RIFT-ydinvaiheella ( Reactor-In-Flight-Test ) varustetun raketin laukaisua alkuvuodesta 1964, ja suunnittelun ja ohjauksen tarve johti Space Nuclear Propulsion Officen perustamiseen. SNPO muodostettiin siten, että atomienergiakomissio ja NASA toimivat yhdessä, ja Harry Finger nimettiin sen ensimmäiseksi johtajaksi. Finger päätti lykätä RIFT-työtä ja asetti selkeät tavoitteet JRD:n saavuttamiselle.
Finger valitsi Aerojetin ja Westinghousen kehittämään NERVA-moottorin. SNPO oli riippuvainen Los Alamos Laboratorysta toimittaakseen teknologiaa NERVAlle osana Project Roveria. SNPO valitsi 75 000 lb:n työntövoiman YARD KIWI-B4 -mallin perustaksi 52 tuuman (22 jalkaa suuttimen päästä) NERVA NRX:lle ( Nuclear Rocket Experimental ). Rover-projektin toinen vaihe tuli tunnetuksi nimellä Phoebus ja kolmas tunnettiin nimellä Pewee, joka osoitti suurempaa tehoa (4000 MW), tehotiheyttä ja pidempään käyttöikää polttoaineita, mutta nämä ohjelmat eivät olleet NERVA-ohjelmia. NERVA:n (nimeltään NERVA NRX) toimintasuunnitelma perustui KIWI:hen; siihen mennessä Pewee-ohjelmaa, jota oli alettu testata Apollo - ohjelmassa, Nixonin hallinto oli suurelta osin pienentänyt. Suunnitelmat ihmisten lähettämisestä Kuuhun ja Marsiin on hylätty määräämättömäksi ajaksi.
Lähes kaikki NERVAn tutkimus, suunnittelu ja valmistus tehtiin Los Alamos -laboratoriossa. Testaus suoritettiin SNPO:n tarkoitukseen rakentamassa suuressa laitoksessa Nevadan ydinkoepaikalla . Vaikka useita KIWI- ja Phoebus-moottoreita testattiin Los Alamosissa 1960-luvulla, NERVA NRX/EST (Engine System Test) -testaus aloitettiin vasta helmikuussa 1966.
Testien tarkoitus oli:
Kaikki testitehtävät suoritettiin onnistuneesti ja ensimmäinen NERVA NRX toimi lähes 2 tuntia, mukaan lukien 28 minuuttia täydellä teholla. Se ylitti edellisen KIWI-reaktorin toiminta-ajan lähes kaksinkertaisesti [1] .
Toinen NERVA-moottori, NERVA XE, suunniteltiin tulemaan mahdollisimman lähelle täydellistä lentojärjestelmää, aina turbopumpun käyttöön asti. Testauspaikalla rahan ja ajan säästämiseksi valittiin komponentit, jotka eivät vaikuta järjestelmän suorituskykyyn, ja ulkoisille komponenteille lisättiin säteilysuojaus. Moottori suunnattiin uudelleen toimimaan alennetussa painetilassa, mikä osittain simuloi toimintaa tyhjiössä.
NERVA NRX/EST -kokeiden tavoitteena oli:
Tavoitteisiin kuului myös uuden laitteen kenttätestaus kelpuutusta ja hyväksyntää varten. Moottorin kokonaiskäyttöaika oli 115 minuuttia, 28 käynnistystä. NASA ja SNPO totesivat, että testit "vahvistivat, että ydinmoottori soveltuu avaruussovelluksiin ja pystyy toimimaan tietyllä impulssilla, joka on kaksi kertaa kemiallinen järjestelmä" [1] . Moottorin katsottiin sopivaksi NASAn suunnittelemaan Mars-matkaan.
Rover/NERVA-ohjelmassa moottoria käytettiin yhteensä 17 tuntia, mukaan lukien 6 tuntia yli 2000 K:n lämpötiloissa. Vaikka moottoria, turbiineja ja nestemäisen vetysäiliön säiliötä ei koskaan koottu yhdeksi yksiköksi, NASA piti NERVAa ajoneuvoon sopivana mallina. . Kongressissa oli pieni poliittinen kriisi, koska Marsin tutkimusohjelma vaaransi kansallisen budjetin. Clinton P. Anderson, New Mexicon senaattori, joka puolusti ohjelmaa aktiivisesti, sairastui vakavasti. Lyndon B. Johnson , toinen ihmisen avaruustutkimuksen voimakas kannattaja, päätti olla asettumatta ehdolle toiselle kaudelle ja oli suuresti heikentynyt poliittisesti. Ohjelman rahoitusta leikattiin jonkin verran vuonna 1969, ja uusi Nixonin hallinto leikkasi sitä entisestään vuonna 1970 lopettaen Saturn -rakettien tuotannon ja peruuttamalla Apollo-ohjelman Apollo 17 :n jälkeen . Ilman Saturn SN -rakettia, joka kuljettaisi NERVAn kiertoradalle, projektista tuli vaikeasti. Los Alamos jatkoi Rover - ohjelmaa vielä useita vuosia Pewee - ja Nuclear Furnace - moottoreilla vuoteen 1972 asti .
Vakavin tapaus testauksen aikana oli vetyräjähdys, jossa kaksi työntekijää loukkaantui jalkoihinsa ja tärykalvoihin. Vuonna 1959 nestemäistä vetyä pääsi vahingossa ulos moottorista; reaktori ylikuumeni ja sen palaset hajallaan Nevadan autiomaassa. Henkilökunta kokosi ne kolmen viikon odotuksen jälkeen ilman välikohtauksia.
NASAn suunnitelmissa, mukaan lukien NERVA, oli vierailla Marsissa vuoteen 1978 mennessä ja pysyvään kuun tukikohtaan vuoteen 1981 mennessä. NERVA-raketteja oli tarkoitus käyttää "hinaajina" toimittamaan useita Maan ja Kuun kiertoradalla olevia avaruusasemia sekä pysyvää kuun tukikohtaa. NERVA-raketti olisi myös ydinvoimalla toimiva ylempi vaihe Saturn SN -raketille, jolloin sillä olisi paljon suurempi hyötykuorma, jopa 154 tonnia matalalla Maan kiertoradalla.
Suuret NERVA I -raketit vaihtuivat vähitellen pienempiin NERVA II -raketeihin, kun tehokkuus kasvoi ja työntövoima-painosuhde kasvoi, ja KIWI korvattiin vähitellen Pewee- ja Pewee 2 -raketteilla, kun rahoitusta leikattiin.
RIFT-järjestelmä koostui S-IC :stä ensimmäisessä, S-II :sta toisessa ja SN:stä (Saturn-Nuclear) kolmannessa vaiheessa. Space Nuclear Propulsion Office suunnitteli rakentavansa kymmenen RIFT-järjestelmää, kuusi maakokeisiin ja neljä lentokokeisiin, mutta tämä viivästyi vuoden 1966 jälkeen. Saturn C-5 -kantoraketti voisi kuljettaa avaruuteen kaksi tai kolme kertaa kemiallisen versionsa hyötykuorman, mikä riittää nostamaan 340 000 puntaa avaruusasemia ja täydentämään kiertoradan polttoainetukikohtia. Wernher von Braun ehdotti myös miehitettyä lentoa Marsiin käyttämällä NERVAa ja pyörivää ajoneuvoa keinotekoisen painovoiman luomiseksi. Monet NASAn 1960-luvun ja 1970-luvun alun Mars-lentosuunnitelmat vaativat NERVA-raketteja.
Marsin tehtävät olivat vastuussa NERVA:n laskusta [2] . Kongressin jäsenet molemmista poliittisista puolueista päättivät , että miehitetty lento Marsiin olisi Yhdysvaltojen hiljainen sitoumus tukea kallista avaruuskilpailua vuosikymmeniä . Joka vuosi RIFT-ohjelma viivästyi ja NERVAn tavoitteet muuttuivat monimutkaisemmiksi. Loppujen lopuksi, vaikka NERVA-moottori kävi läpi monia onnistuneita testejä ja sillä oli voimakas tuki kongressilta, se ei koskaan poistunut Maasta.