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NERVA
NTS - ETS-1 002.jpg
NERVA XE en ETS-1
País de origenEstados Unidos
DiseñadorLaboratorio Científico Los Alamos
FabricanteAerojet (motor)
Westinghouse (reactor)
SolicitudMotor de etapa superior
EstadoRetirado
Motor de combustible líquido
PropulsorHidrógeno líquido
Actuación
Empuje (vac.)246,663 N (55,452 libras f )
Presión de la cámara3.861 kPa (560,0 psi)
Yo sp (vac.)841 segundos (8,25 km / s)
Yo sp (SL)710 segundos (7,0 km / s)
Quemar tiempo1,680 segundos
Reinicia24
Dimensiones
Largo6,9 metros (23 pies)
Diámetro2,59 metros (8 pies 6 pulgadas)
Peso en seco18.144 kilogramos (40.001 lb)
Reactor nuclear
Operacional1968 hasta 1969
EstadoDesmantelado
Principales parámetros del núcleo del reactor.
Combustible ( material fisionable )Uranio altamente enriquecido
Estado de combustibleSólido
Espectro de energía de neutronesTérmico
Método de control primarioTambores de control
Moderador principalGrafito nuclear
Refrigerante primarioHidrógeno líquido
Uso del reactor
Energía (térmica)1137 MW
Referencias
Referencias[1]
NotasFiguras para XE Prime

El motor nuclear para aplicaciones de vehículos cohete ( NERVA ) fue un programa de desarrollo de motores de cohetes térmicos nucleares que duró aproximadamente dos décadas. Su principal objetivo era "establecer una base tecnológica para sistemas de motores de cohetes nucleares que se utilizarán en el diseño y desarrollo de sistemas de propulsión para aplicaciones en misiones espaciales". [2] NERVA fue un esfuerzo conjunto de la Comisión de Energía Atómica (AEC) y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), y fue administrado por la Oficina de Propulsión Nuclear Espacial (SNPO) hasta que el programa terminó en enero de 1973. SNPO fue dirigido por Harold Finger de la NASA y AECMilton Klein .

NERVA tuvo sus orígenes en Project Rover , un proyecto de investigación de AEC en el Laboratorio Científico de Los Alamos (LASL) con el objetivo inicial de proporcionar una etapa superior de propulsión nuclear para los misiles balísticos intercontinentales de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , que son más potentes que los motores químicos. . Después de la formación de la NASA en 1958, el Proyecto Rover continuó como un proyecto civil y se reorientó para producir una etapa superior de propulsión nuclear para el cohete Saturno V Moon de la NASA . Los reactores se probaron a muy baja potencia antes de ser enviados a Jackass Flats en el sitio de pruebas de Nevada . Mientras que LASL se concentró en el desarrollo de reactores. La NASA construyó y probó motores de cohetes completos.

La AEC, el SNPO y la NASA consideraron que NERVA era un programa de gran éxito en el sentido de que cumplió o excedió los objetivos de su programa. NERVA demostró que los motores de cohetes térmicos nucleares eran una herramienta factible y confiable para la exploración espacial y, a fines de 1968, la SNPO certificó que el último motor de NERVA, el XE, cumplía los requisitos para una misión humana a Marte . Tenía un fuerte apoyo político de los senadores Clinton P. Anderson y Margaret Chase Smith, pero fue cancelado por el presidente Richard Nixon.en 1973. Aunque los motores NERVA se construyeron y probaron tanto como fue posible con componentes certificados para vuelo y se consideró que el motor estaba listo para integrarse en una nave espacial, nunca volaron al espacio. Los planes para la exploración del espacio profundo generalmente requieren la potencia de los motores de cohetes nucleares, y todos los conceptos de naves espaciales que los presentan utilizan diseños derivados del NERVA.

Orígenes [ editar ]

Durante la Segunda Guerra Mundial , algunos científicos del Proyecto Manhattan 's Laboratorio de Los Álamos , donde las primeras bombas atómicas fueron diseñados, incluyendo Stan Ulam , Frederick Reines y Frédéric de Hoffmann , especularon sobre el desarrollo de cohetes de propulsión nuclear. En 1946, Ulam y CJ Everett escribieron un artículo en el que consideraban el uso de bombas atómicas como medio de propulsión de cohetes. Esta se convertiría en la base del Proyecto Orion . [3] [4]

La revelación pública de la energía atómica al final de la guerra generó mucha especulación, y en el Reino Unido, Val Cleaver , el ingeniero jefe de la división de cohetes en De Havilland , y Leslie Shepherd , física nuclear de la Universidad de Cambridge , consideró de forma independiente el problema de la propulsión de cohetes nucleares. Se convirtieron en colaboradores, y en una serie de artículos publicados en el Journal of the British Interplanetary Society en 1948 y 1949, describieron el diseño de un cohete de propulsión nuclear con un intercambiador de calor de grafito de núcleo sólido.. Llegaron a la conclusión a regañadientes de que los cohetes nucleares eran esenciales para la exploración del espacio profundo, pero aún no eran técnicamente viables. [5] [6]

En 1953, Robert W. Bussard , un físico que trabajaba en el proyecto Energía nuclear para la propulsión de aeronaves (NEPA) en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, escribió un estudio detallado sobre "Energía nuclear para la propulsión de cohetes". Había leído el trabajo de Cleaver y Shepard, [7] el del físico chino Hsue-Shen Tsien , [8] y un informe de febrero de 1952 de ingenieros de Consolidated Vultee . [9] El estudio de Bussard tuvo poco impacto al principio porque solo se imprimieron 29 copias y se clasificó como Datos restringidos y, por lo tanto, solo podía ser leído por alguien con la autorización de seguridad requerida. [10]En diciembre de 1953, se publicó en el Journal of Reactor Science and Technology de Oak Ridge . El periódico todavía estaba clasificado, al igual que la revista, pero esto le dio una circulación más amplia. [7] Darol Froman , subdirector del Laboratorio Científico de Los Alamos (LASL), y Herbert York , director del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California en Livermore , estaban interesados ​​y establecieron comités para investigar la propulsión de cohetes nucleares. Froman trajo a Bussard a Los Alamos para ayudar durante una semana al mes. [11]

El estudio de Bussard también atrajo la atención de John von Neumann , quien formó un comité ad hoc para la propulsión nuclear de misiles. Mark Mills , el subdirector de Livermore era su presidente, y sus otros miembros eran Norris Bradbury de LASL; Edward Teller y Herbert York de Livermore; Abe Silverstein , director asociado del Laboratorio de Propulsión de Vuelo Lewis del Comité Asesor Nacional de Aeronáutica (NACA) , una agencia federal que llevó a cabo investigaciones aeronáuticas; y Allen F. Donovan de Ramo-Wooldridge , una corporación aeroespacial. [11]Después de escuchar información sobre varios diseños, el comité de Mills recomendó en marzo de 1955 que se procediera al desarrollo, con el objetivo de producir una etapa superior de cohete nuclear para un misil balístico intercontinental (ICBM). York creó una nueva división en Livermore, y Bradbury creó una nueva denominada División N en Los Alamos bajo el liderazgo de Raemer Schreiber , para perseguirla. [12] En marzo de 1956, el Proyecto de Armas Especiales de las Fuerzas Armadas (AFSWP), la agencia responsable de la gestión del arsenal nacional de armas nucleares, recomendó asignar 100 millones de dólares al proyecto de motor de cohete nuclear durante tres años para que los dos laboratorios lleven a cabo la viabilidad. estudios y construcción de instalaciones de prueba. [13]

Eger V. Murphree y Herbert Loper de la Comisión de Energía Atómica (AEC) fueron más cautelosos. El programa de misiles Atlas avanzaba bien y, si tenía éxito, tendría un alcance suficiente para alcanzar objetivos en la mayor parte de la Unión Soviética . Al mismo tiempo, las ojivas nucleares se volvían más pequeñas, ligeras y poderosas. Por lo tanto, el caso de una nueva tecnología que prometía cargas útiles más pesadas en distancias más largas parecía débil. Sin embargo, el cohete nuclear había adquirido un patrocinador político en el senador Clinton P. Anderson de Nuevo México (donde se encontraba LASL), el vicepresidente del Comité Conjunto de Energía Atómica del Congreso de los Estados Unidos.(JCAE), cercano a von Neumann, Bradbury y Ulam. Logró obtener fondos en enero de 1957. [13]

Todo el trabajo en el cohete nuclear se consolidó en Los Alamos, donde se le dio el nombre en clave de Proyecto Rover ; [13] A Livermore se le asignó la responsabilidad del desarrollo del estatorreactor nuclear , cuyo nombre en código fue Proyecto Plutón . [14] El Proyecto Rover fue dirigido por un oficial en servicio activo de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) adscrito a la AEC, el Teniente Coronel Harold R. Schmidt. Dependía de otro oficial de la USAF adscrito, el coronel Jack L. Armstrong, quien también estaba a cargo de Plutón y los proyectos de Sistemas de Energía Auxiliar Nuclear (SNAP). [15]

Proyecto Rover [ editar ]

Artículo principal: Project Rover

Conceptos de diseño [ editar ]

En principio, el diseño de un motor de cohete térmico nuclear es bastante simple: una turbobomba obligaría al hidrógeno a pasar a través de un reactor nuclear que lo calentaría a temperaturas muy altas. Los factores que lo complicaban se hicieron evidentes de inmediato. La primera era que había que encontrar un medio para controlar la temperatura del reactor y la potencia de salida. La segunda era que había que idear un medio para retener el propulsor. El único medio práctico de almacenar hidrógeno era en forma líquida, y esto requería temperaturas por debajo de 20  K (-253,2  ° C). La tercera era que el hidrógeno se calentaría a una temperatura de alrededor de 2500 K (2230 ° C), y se necesitarían materiales que pudieran soportar tales temperaturas y resistir la corrosión por hidrógeno. [dieciséis]

Para el combustible, se han considerado plutonio-239 , uranio-235 y uranio-233 . El plutonio fue rechazado porque, si bien forma compuestos fácilmente, no podía alcanzar temperaturas tan altas como las del uranio. El uranio-233, en comparación con el uranio-235, es ligeramente más liviano, tiene un mayor número de neutrones por evento de fisión y tiene una alta probabilidad de fisión, pero sus propiedades radiactivas lo hacen más difícil de manejar, y en cualquier caso fue no fácilmente disponible. [17] [18] En cuanto a los materiales estructurales del reactor, la elección se redujo al grafito o los metales. [17] De los metales, tungstenoemergió como el pionero, pero el tungsteno era caro, difícil de fabricar y tenía propiedades neutrónicas indeseables. Para sortear sus propiedades neutrónicas, se propuso utilizar tungsteno-184 , que no absorbe neutrones. [19] Por otro lado, el grafito era barato, en realidad se vuelve más fuerte a temperaturas de hasta 3.300 K (3.030 ° C) y se sublima en lugar de derretirse a 3.900 K (3.630 ° C). Por tanto, se eligió el grafito. [20]

Para controlar el reactor, el núcleo estaba rodeado por tambores de control recubiertos con grafito o berilio (un moderador de neutrones) en un lado y boro (un veneno de neutrones ) en el otro. La potencia de salida del reactor podría controlarse girando los tambores. [21]Para aumentar el empuje, es suficiente aumentar el flujo de propelente. El hidrógeno, ya sea en forma pura o en un compuesto como el amoníaco, es un moderador nuclear eficiente, y el aumento del flujo también aumenta la velocidad de las reacciones en el núcleo. Esta mayor velocidad de reacción compensa el enfriamiento proporcionado por el hidrógeno. Además, a medida que el hidrógeno se calienta, se expande, por lo que hay menos en el núcleo para eliminar el calor y la temperatura se estabilizará. Estos efectos opuestos estabilizan la reactividad y, por lo tanto, un motor de cohete nuclear es naturalmente muy estable, y el empuje se controla fácilmente variando el flujo de hidrógeno sin cambiar los tambores de control. [22]

LASL produjo una serie de conceptos de diseño, cada uno con su propio nombre en clave: Uncle Tom, Uncle Tung, Bloodhound y Shish. [23] En 1955, se había decidido por un diseño de 1.500 MW llamado Old Black Joe. En 1956, esto se convirtió en la base del diseño de 2.700 MW destinado a ser la etapa superior de un misil balístico intercontinental. [17]

Sitio de prueba [ editar ]

Instalación de montaje y desmontaje de mantenimiento del motor (E-MAD)

Los reactores nucleares para el Proyecto Rover se construyeron en el Área Técnica 18 de LASL (TA-18), también conocida como el Sitio Pajarito. Los reactores se probaron a muy baja potencia antes de ser enviados a Jackass Flats en el sitio de pruebas de Nevada . La División LASL N en TA-46 realizó pruebas de elementos combustibles y otros materiales científicos utilizando varios hornos y más tarde el Horno Nuclear. [24]

El trabajo comenzó en las instalaciones de prueba en Jackass Flats a mediados de 1957. Todos los materiales y suministros tuvieron que ser traídos desde Las Vegas . La celda de prueba A consistía en una granja de botellas de gas hidrógeno y una pared de hormigón de 1 metro (3 pies) de espesor para proteger la instrumentación electrónica de la radiación producida por el reactor. La sala de control estaba ubicada a 3,2 kilómetros (2 millas) de distancia. El reactor se puso a prueba con su pluma en el aire para que los productos radiactivos pudieran disiparse de forma segura. [17]

El edificio de mantenimiento y desmontaje del reactor (R-MAD) era en la mayoría de los aspectos una celda caliente típica utilizada por la industria nuclear, con gruesos muros de hormigón, ventanas de observación de vidrio de plomo y brazos de manipulación remota. Era excepcional solo por su tamaño: 76 metros (250 pies) de largo, 43 metros (140 pies) y 19 metros (63 pies) de altura. Esto permitió que el motor se moviera hacia adentro y hacia afuera en un vagón de ferrocarril. [17]

Se decía que el "Jackass and Western Railroad", como se describió alegremente, era el ferrocarril más corto y lento del mundo. [25] Había dos locomotoras, la eléctrica L-1 controlada a distancia y la L-2 diesel / eléctrica, que se controlaba manualmente pero tenía protección contra la radiación alrededor de la cabina . [17] Normalmente se utilizaba el primero; este último se proporcionó como respaldo. [26] Los trabajadores de la construcción se alojaron en Mercury, Nevada . Más tarde, se llevaron treinta remolques a Jackass Flats para crear un pueblo llamado "Boyerville" en honor al supervisor, Keith Boyer. Los trabajos de construcción se terminaron en el otoño de 1958. [17]La NASA planeó desarrollar una comunidad de 2.700 personas, con 800 viviendas y su propio complejo comercial para 1967. [27]

Organización [ editar ]

Transferir a la NASA [ editar ]

El presidente John F. Kennedy (derecha) visita la Estación de Desarrollo de Cohetes Nucleares el 8 de diciembre de 1962 con Harold Finger (izquierda) y Glenn Seaborg (detrás)

En 1957, el proyecto de misiles Atlas avanzaba bien y la necesidad de una etapa superior nuclear había desaparecido. [28] El 2 de octubre de 1957, la AEC propuso recortar su presupuesto. [29] Dos días después, la Unión Soviética lanzó el Sputnik 1 , el primer satélite artificial. Este sorprendente éxito encendió miedos e imaginaciones en todo el mundo. Demostró que la Unión Soviética tenía la capacidad de lanzar armas nucleares a distancias intercontinentales y cuestionó las apreciadas nociones estadounidenses de superioridad militar, económica y tecnológica. [30] Esto precipitó la crisis del Sputnik y desencadenó la carrera espacial . [31] Presidente Dwight D. Eisenhower respondió creando la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), que absorbió la NACA. [32]

La NACA llevaba mucho tiempo interesada en la tecnología nuclear. En 1951, había comenzado a explorar la posibilidad de adquirir su propio reactor nuclear para el proyecto de propulsión nuclear de aeronaves (ANP) y seleccionó su Laboratorio de Propulsión de Vuelo Lewis en Ohio para diseñarlo, construirlo y administrarlo. Se eligió un sitio en la cercana Plum Brook Ordnance Works, [33] NACA obtuvo la aprobación de la AEC, y la construcción del Plum Brook Reactor comenzó en septiembre de 1956. [34] Abe Silverstein, el director de Lewis, estaba particularmente ansioso por adquirir control de Project Rover. [35]

Donald A. Quarles , el subsecretario de Defensa , se reunió con T. Keith Glennan , el nuevo administrador de la NASA, y Hugh Dryden , adjunto de Glennan el 20 de agosto de 1958, [35] el día después de que Glennan y Dryden tomaran posesión de sus cargos en la Casa Blanca , [36] y Rover fue el primer punto de la agenda. Quarles estaba ansioso por transferir Rover a la NASA, ya que el proyecto ya no tenía un propósito militar. [15] La responsabilidad de los componentes no nucleares del Proyecto Rover se transfirió oficialmente de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) a la NASA el 1 de octubre de 1958, [37]el día en que la NASA entró oficialmente en funcionamiento y asumió la responsabilidad del programa espacial civil de Estados Unidos. [38]

Oficina de propulsión nuclear espacial [ editar ]

Artículo principal: Oficina de propulsión nuclear espacial

El Proyecto Rover se convirtió en un proyecto conjunto NASA-AEC. [37] Silverstein, a quien Glennan había traído a Washington, DC, para organizar el programa de vuelos espaciales de la NASA, [39] nombró a Harold Finger para supervisar el desarrollo del cohete nuclear como jefe de la Oficina de Reactores Espaciales de la NASA. [15] Anderson tenía dudas sobre la idoneidad de Finger para el trabajo. Sintió que a Finger le faltaba entusiasmo. Glenn se reunió con Anderson el 13 de abril de 1959 y lo convenció de que Finger haría un buen trabajo. [40] El 29 de agosto de 1960, la NASA creó la Oficina de Propulsión Nuclear Espacial (SNPO) para supervisar el proyecto del cohete nuclear. [41] Finger fue designado como su gerente, con Milton Kleinde AEC como su suplente. [42] Finger también fue Director de Sistemas Nucleares en la Oficina de Investigación y Tecnología Avanzadas de la NASA. [43] El 1 de febrero de 1961, el administrador adjunto de la NASA, Robert Seamans, y el director general de la AEC, Alvin Luedecke, firmaron un "Acuerdo formal entre la NASA y la AEC sobre la gestión de los contratos de motores de cohetes nucleares". Programa para el Desarrollo de la Propulsión de Cohetes Nucleares Espaciales (Proyecto Rover) ", que firmaron el 28 de julio de 1961. [43]SNPO también asumió la responsabilidad de SNAP, y Armstrong se convirtió en asistente del director de la División de Desarrollo de Reactores en AEC, y el Teniente Coronel GM Anderson, ex oficial del proyecto SNAP en la Oficina ANP disuelta, se convirtió en jefe de la Rama SNAP en la nueva división. [42] Pronto se hizo evidente que existían diferencias culturales considerables entre la NASA y AEC. [15]

La Instalación de Investigación de Motor de Cohetes de Alta Energía (B-1) (izquierda) y la Instalación de Control y Dinámica de Cohetes Nucleares (B-3) (derecha) en la Estación Plum Brook de la NASA en Sandusky, Ohio , fueron construidas a principios de la década de 1960 para realizar pruebas completas. sistemas de combustible de hidrógeno líquido a escala en condiciones de altitud simuladas.

La sede de SNPO se ubicó junto con la sede de AEC en Germantown, Maryland . [41] Finger estableció sucursales en Albuquerque, Nuevo México , (SNPO-A) para trabajar en enlace con LASL, y en Cleveland, Ohio , (SNPO-C) para coordinar con el Centro de Investigación Lewis, que se activó en octubre de 1961. En febrero de 1962, la NASA anunció el establecimiento de la Estación de Desarrollo de Cohetes Nucleares (NRDS) en Jackass Flats, y en junio se estableció una sucursal de SNPO en Las Vegas (SNPO-N) para administrarla. A fines de 1963, había 13 miembros del personal de la NASA en la sede de SNPO, 59 en SNPO-C y 30 en SNPO-N. [43]El personal de SNPO era una combinación de empleados de la NASA y AEC cuyas responsabilidades incluían "la planificación y evaluación de programas y recursos, la justificación y distribución de los recursos del programa, la definición y control de los requisitos generales del programa, el seguimiento y la presentación de informes sobre el progreso y los problemas a la administración de la NASA y AEC , y la preparación de testimonios ante el Congreso ". [44]

Finger llamó a licitación de la industria para el desarrollo del motor nuclear para aplicaciones de vehículos cohete (NERVA) basado en el motor Kiwi desarrollado por LASL. [45] El premio estaba programado para el 1 de marzo de 1961, de modo que la nueva administración Kennedy pudiera tomar la decisión de proceder . [46] [47] Ocho empresas presentaron ofertas: Aerojet , Douglas , Glenn L. Martin , Lockheed , North American , Rocketdyne, Thiokol y Westinghouse.. Una junta conjunta NASA-AEC evaluó las ofertas. Calificó la oferta de North American como la mejor oferta en general, pero Westinghouse y Aerojet tuvieron ofertas superiores para el reactor y el motor, respectivamente, cuando se consideraron por separado. [48] Después de que Aerojet le prometió al administrador de la NASA James E. Webb que pondría a sus mejores personas en NERVA, Webb habló con el comité de selección y les dijo que si bien no deseaba influir en su decisión, North American estaba profundamente comprometido con el Proyecto Apolo. y la junta podría considerar combinar otras ofertas. [49] El 8 de junio, Webb anunció que Aerojet y Westinghouse habían sido seleccionados. [47] Aerojet se convirtió en el contratista principal, con Westinghouse como subcontratista principal.[50] Ambas empresas reclutaron agresivamente, y en 1963, Westinghouse tenía 1.100 empleados trabajando en NERVA. [48]

En marzo de 1961, el presidente John F. Kennedy anunció la cancelación del proyecto de propulsión nuclear de la aeronave justo cuando el reactor Plum Brook de la NASA estaba a punto de completarse, [51] y durante un tiempo pareció que NERVA lo seguiría pronto. La NASA estimó su costo en $ 800 millones (aunque AEC calculó que sería mucho menor), [52] y la Oficina de Presupuesto argumentó que NERVA tenía sentido solo en el contexto de un aterrizaje lunar tripulado o vuelos más al interior del Sistema Solar . a ninguno de los cuales se había comprometido la administración. Luego, el 12 de abril, la Unión Soviética puso en órbita a Yuri Gagarin en Vostok 1, demostrando una vez más su superioridad tecnológica. Unos días después, Kennedy lanzó la desastrosa invasión de Cuba por Bahía de Cochinos , que resultó en otra humillación para Estados Unidos. [53] El 25 de mayo, se dirigió a una sesión conjunta del Congreso.. "Primero", anunció, "creo que esta nación debe comprometerse a lograr el objetivo, antes de que termine esta década, de llevar a un hombre a la luna y devolverlo sano y salvo a la tierra". Luego continuó diciendo: "En segundo lugar, 23 millones de dólares adicionales, junto con 7 millones de dólares ya disponibles, acelerarán el desarrollo del cohete nuclear Rover. Esto promete algún día proporcionar un medio para una exploración del espacio aún más emocionante y ambiciosa. , quizás más allá de la luna, quizás hasta el final del propio Sistema Solar ". [54]

Prueba en vuelo del reactor (RIFT) [ editar ]

Maqueta de madera de un motor NERVA en el vehículo de instalación de motores (EIV) cerca del E-MAD

El SNPO estableció un objetivo para NERVA de una confiabilidad del 99,7 por ciento, lo que significa que el motor no funcionaría según lo diseñado no más de tres veces de cada mil arranques. Para lograr esto, Aerojet y Westinghouse estimaron que necesitarían 6 reactores, 28 motores y 6 vuelos de prueba en vuelo de reactores (RIFT). Planearon 42 pruebas, considerablemente menos que las 60 pruebas que el SNPO había pensado que podrían ser necesarias. [48] A diferencia de otros aspectos de NERVA, RIFT era responsabilidad exclusiva de la NASA. [55] La NASA delegar la responsabilidad de RIFT a Wernher von Braun 's Marshall Space Flight Center (MSFC) en Huntsville, Alabama . [48]Von Braun creó una Oficina de Proyectos de Vehículos Nucleares en MSFC, dirigida por el Coronel Scott Fellows, un oficial de la USAF que había trabajado en ANP. [56]

En este momento, la NASA estaba involucrada en la planificación de la misión de aterrizaje lunar que Kennedy le había pedido que realizara. Para esto, consideró varios conceptos de refuerzo , incluido lo que se convirtió en la familia Saturno y el Nova más grande . Estos eran cohetes químicos, aunque las etapas superiores nucleares también se consideraron para Nova. [57] El Comité Silverstein de diciembre de 1959 había definido la configuración del vehículo de lanzamiento Saturno, [58] incluido el uso de hidrógeno líquido como combustible para las etapas superiores. [59]En un artículo de 1960, Schmidt propuso reemplazar las etapas superiores con etapas nucleares NERVA. Esto ofrecería el mismo rendimiento que Nova, pero por la mitad del costo. Calculó el costo de poner una libra de carga útil en órbita lunar en $ 1,600 para un Saturno totalmente químico, $ 1,100 para Nova y $ 700 para un Saturno químico-nuclear. [60] MSFC emitió un contrato de estudio para un RIFT con NERVA como la etapa superior de un Saturn C-3 , pero el C-3 fue reemplazado poco después por el C-4 más poderoso y finalmente el C-5, que se convirtió en el Saturno V . [61] Sólo en julio de 1962, después de mucho debate, la NASA finalmente se decidió por un encuentro en la órbita lunar , que podría ser realizado por Saturno V, y Nova fue abandonada. [62]

Sitio de prueba de Nevada. Motor XE Prime antes de la prueba en ETS-1

El vehículo RIFT consistiría en una primera etapa S-IC , una etapa intermedia S-II ficticia llena de agua y una etapa superior SN (Saturn-Nuclear) NERVA. Para una misión real, se utilizaría una etapa S-II real. El escenario SN iba a ser construido por Lockheed en un hangar dirigible que la NASA adquirió en Moffet Field en Sunnyvale, California , y ensamblado en la Instalación de Pruebas de Mississippi de la NASA . El SNPO planeó construir diez escenarios SN, seis para pruebas en tierra y cuatro para pruebas en vuelo. Los lanzamientos se realizarían desde Cabo Cañaveral . Los motores NERVA se transportarían por carretera en contenedores herméticos a prueba de golpes, con las barras de control bloqueadas en su lugar y el veneno nuclear.alambres en el núcleo. Dado que no sería radiactivo, podría transportarse y acoplarse con seguridad a las etapas inferiores sin protección. [61]

El vehículo de prueba RIFT tendría 111 metros (364 pies) de altura, aproximadamente lo mismo que el Saturn V; La configuración de la misión Saturn C-5N sería aún mayor, con 120 metros (393 pies) de altura, pero el Edificio de Ensamblaje de Vehículos (VAB) de 160 metros (525 pies ) podría acomodarla fácilmente. En vuelo, se tirarían de los cables venenosos y el reactor se pondría en marcha 121 kilómetros (75 millas) sobre el Océano Atlántico. El motor se dispararía durante 1.300 segundos, impulsándolo a una altitud de 480 kilómetros (300 millas). Luego se apagaría y el reactor se enfriaría antes de impactar el Atlántico a 3.200 kilómetros (2.000 millas) hacia abajo. NERVA se consideraría listo para la misión después de cuatro pruebas exitosas. [61]

Para apoyar a RIFT, LASL estableció una Oficina de seguridad de vuelo de Rover y SNPO, un Panel de seguridad de vuelo de Rover. Dado que RIFT requirió que hasta cuatro reactores cayeran al Océano Atlántico, LASL intentó determinar qué sucedería cuando un reactor golpeara el agua a varios miles de kilómetros por hora. En particular, si se volvería crítico o explotaría cuando se inundó con agua de mar, un moderador de neutrones. También hubo preocupación por lo que sucedería cuando se hundiera 3,2 kilómetros (2 millas) hasta el fondo del Atlántico, donde estaría bajo una presión aplastante. Había que tener en cuenta el posible impacto en la vida marina y, de hecho, qué vida marina había allí abajo. [63]

El principal cuello de botella en el programa NERVA fueron las instalaciones de prueba en Jackass Flats. Se suponía que la celda de prueba C estaría completa en 1960, pero la NASA y AEC no solicitaron fondos para la construcción adicional en 1960, aunque Anderson los proporcionó de todos modos. Luego hubo retrasos en la construcción, lo que obligó a Anderson a intervenir personalmente. Asumió el papel de director de obra de facto, y los funcionarios de AEC le reportaron directamente. [64]

En agosto de 1961, la Unión Soviética puso fin a la moratoria de ensayos nucleares que había estado en vigor desde noviembre de 1958, por lo que Kennedy reanudó las pruebas en Estados Unidos en septiembre. [65] Con un segundo programa de choque en el sitio de pruebas de Nevada, la mano de obra se volvió escasa y hubo una huelga. Cuando eso terminó, los trabajadores tuvieron que enfrentarse a las dificultades de lidiar con el hidrógeno, que podría filtrarse a través de orificios microscópicos que contendrían otros fluidos. El 7 de noviembre de 1961, un accidente menor provocó una violenta liberación de hidrógeno. El complejo finalmente entró en funcionamiento en 1964. SNPO previó la construcción de un motor de cohete nuclear de 20.000 MW, por lo que Boyer hizo que Chicago Bridge & Iron Company construyera dos gigantescas Dewars de almacenamiento criogénico de 1.900.000 litros (500.000 galones estadounidenses) .. Se agregó un edificio de mantenimiento y desmontaje de motores (E-MAD). Tenía gruesos muros de hormigón y bahías de protección donde se podían montar y desmontar los motores. También había un banco de pruebas de motores (ETS-1); se planearon dos más. [61] En marzo de 1963, SNPO y MSFC encargaron a Space Technology Laboratories (STL) que elaborara un informe sobre el tipo de motor de cohete nuclear que se requeriría para posibles misiones entre 1975 y 1990. Estas misiones incluían las primeras expediciones planetarias de ida y vuelta interplanetarias tripuladas. (IMPERIO), swingbys planetarios y sobrevuelos, y un transbordador lunar. La conclusión de este informe en nueve volúmenes, que fue entregado en marzo de 1965, y de un estudio de seguimiento, fue que estas misiones podrían llevarse a cabo con un motor de 4.100 MW con un impulso específico.de 825 segundos (8,09 km / s). Esto era considerablemente más pequeño de lo que originalmente se había considerado necesario. De esto surgió una especificación para un motor de cohete nuclear de 5,000 MW, que se conoció como NERVA II. [66] [67]

Desarrollo de motores [ editar ]

Kiwi [ editar ]

Los técnicos en un horno de vacío en el taller de fabricación de Lewis de la NASA preparan una boquilla Kiwi B-1 para la prueba.

La primera fase del Proyecto Rover, Kiwi, recibió su nombre del pájaro kiwi de Nueva Zelanda . [17] Un kiwi no puede volar, y los motores de cohetes Kiwi tampoco estaban destinados a hacerlo. Su función era verificar el diseño y probar el comportamiento de los materiales utilizados. [20] El programa Kiwi desarrolló una serie de motores nucleares de prueba no volables, con el objetivo principal de mejorar la tecnología de los reactores refrigerados por hidrógeno. [68]En la serie de pruebas Kiwi A realizadas entre julio de 1959 y octubre de 1960, se construyeron y probaron tres reactores. Kiwi A fue considerado un éxito como prueba de concepto para motores de cohetes nucleares. Demostró que el hidrógeno se puede calentar en un reactor nuclear a las temperaturas requeridas para la propulsión espacial y que el reactor se puede controlar. [69]

El siguiente paso fue la serie de pruebas Kiwi B, que comenzó con Kiwi B1A el 7 de diciembre de 1961. Se trataba de un desarrollo del motor Kiwi A, con una serie de mejoras. La segunda prueba de la serie, Kiwi B1B, el 1 de septiembre de 1962, provocó daños estructurales extremos en el reactor, y los componentes del módulo de combustible se expulsaron a medida que aumentaba a plena potencia. La siguiente prueba Kiwi B4A a plena potencia el 30 de noviembre de 1962, junto con una serie de pruebas de flujo en frío, revelaron que el problema eran las vibraciones inducidas cuando el hidrógeno se calentaba cuando el reactor alcanzaba la máxima potencia, lo que sacudía el reactor en pedazos (en lugar de cuando estaba funcionando a plena potencia). [70]A diferencia de un motor químico que probablemente habría explotado después de sufrir daños catastróficos, el motor del cohete nuclear se mantuvo estable y controlable incluso cuando se probó hasta su destrucción. Las pruebas demostraron que un motor de cohete nuclear sería resistente y confiable en el espacio. [71]

Kennedy visitó Los Alamos el 7 de diciembre de 1962 para una sesión informativa sobre el Proyecto Rover. [72] Era la primera vez que un presidente visitaba un laboratorio de armas nucleares. Trajo consigo un gran séquito que incluía a Lyndon Johnson , McGeorge Bundy , Jerome Wiesner , Harold Brown , Donald Hornig , Glenn Seaborg , Robert Seamans, Harold Finger, Clinton Anderson, Howard Cannon y Alan Bible.. Al día siguiente, volaron a Jackass Flats, convirtiendo a Kennedy en el único presidente en visitar un sitio de pruebas nucleares. El Proyecto Rover había recibido $ 187 millones en 1962, y AEC y la NASA estaban pidiendo otros $ 360 millones en 1963. Kennedy llamó la atención sobre las dificultades presupuestarias de su administración y preguntó cuál era la relación entre el Proyecto Rover y Apollo. Finger respondió que se trataba de una póliza de seguro y que podría usarse en las misiones Apolo posteriores o posteriores a Apolo, como una base en la Luna o una misión a Marte. Weisner, apoyado por Brown y Hornig, argumentó que si una misión a Marte no podía ocurrir antes de la década de 1980, entonces RIFT podría posponerse hasta la década de 1970. Seamans señaló que tal actitud había resultado en la crisis del Sputnik y una pérdida de prestigio e influencia estadounidenses. [73]

Dentro del E-MAD

En enero de 1963, Anderson se convirtió en presidente del Comité de Ciencias Aeronáuticas y Espaciales del Senado de los Estados Unidos . Se reunió en privado con Kennedy, quien acordó solicitar una asignación adicional para RIFT si se podía implementar una "solución rápida" al problema de vibraciones de Kiwi que Seaborg prometió. Mientras tanto, Finger convocó una reunión. Declaró que no habría una "solución rápida". Criticó la estructura de gestión de LASL y pidió que LASL adoptara una gestión de proyectosestructura. Quería que se investigara a fondo el caso de los problemas de vibración y que se conociera definitivamente la causa antes de tomar las medidas correctivas. Tres miembros del personal de SNPO (conocidos en LASL como los "tres ratones ciegos") fueron asignados a LASL para asegurarse de que se cumplieran sus instrucciones. Finger reunió a un equipo de especialistas en vibraciones de otros centros de la NASA y, junto con personal de LASL, Aerojet y Westinghouse, llevó a cabo una serie de pruebas de reactores de "flujo frío" utilizando elementos combustibles sin material fisionable. [74] [75] La RIFT fue cancelada en diciembre de 1963. Aunque su reinstalación se discutió con frecuencia, nunca ocurrió. [55]

Se realizaron una serie de cambios de diseño menores para abordar el problema de la vibración. En la prueba Kiwi B4D del 13 de mayo de 1964, el reactor se puso en marcha automáticamente y se hizo funcionar brevemente a plena potencia sin problemas de vibración. A esto le siguió la prueba Kiwi B4E el 28 de agosto en la que el reactor funcionó durante doce minutos, ocho de los cuales estaban a plena potencia. El 10 de septiembre, Kiwi B4E se reinició y funcionó a plena potencia durante dos minutos y medio, lo que demuestra la capacidad de un motor de cohete nuclear para apagarse y reiniciarse. [70]En septiembre, se realizaron pruebas con un motor Kiwi B4 y PARKA, un reactor Kiwi utilizado para las pruebas en Los Alamos. Los dos reactores se hicieron funcionar a 4,9 metros (16 pies), 2,7 metros (9 pies) y 1,8 metros (6 pies) separados, y se tomaron medidas de reactividad. Estas pruebas mostraron que los neutrones producidos por un reactor sí causaron fisiones en otro, pero que el efecto fue insignificante: 3, 12 y 24 centavos respectivamente. Las pruebas demostraron que los motores de cohetes nucleares pueden agruparse, al igual que los químicos. [71] [76] [77]

NERVA NRX [ editar ]

Motor de cohete nuclear NERVA

SNPO eligió el diseño de cohete térmico nuclear Kiwi-B4 de 330,000 newton (75,000 lbf) (con un impulso específico de 825 segundos) como la línea de base para el NERVA NRX (Nuclear Rocket Experimental). Mientras que Kiwi era una prueba de concepto, NERVA NRX era un prototipo de un motor completo. Eso significaba que necesitaría actuadores para girar los tambores y arrancar el motor, cardanespara controlar su movimiento, una boquilla enfriada por hidrógeno líquido y un blindaje para proteger el motor, la carga útil y la tripulación de la radiación. Westinghouse modificó los núcleos para hacerlos más robustos para las condiciones de vuelo. Todavía se requiere algo de investigación y desarrollo. Los sensores de temperatura disponibles tenían una precisión de hasta 1.980 K (1.710 ° C), muy por debajo de lo requerido. Se desarrollaron nuevos sensores que tenían una precisión de 2649 K (2376 ° C), incluso en un entorno de alta radiación. Aerojet y Westinghouse intentaron predecir teóricamente el rendimiento de cada componente. Luego, esto se comparó con el rendimiento real de la prueba. Con el tiempo, los dos convergieron a medida que se entendía más. En 1972, el rendimiento de un motor NERVA en la mayoría de las condiciones se podía pronosticar con precisión. [78]

La primera prueba de un motor NERVA fue de NERVA A2 el 24 de septiembre de 1964. Aerojet y Westinghouse aumentaron con cautela la potencia de forma incremental, a 2 MW, 570 MW, 940 MW, funcionando durante uno o dos minutos en cada nivel para comprobar los instrumentos, antes de finalmente aumentando a plena potencia a 1.096 MW. El reactor funcionó sin problemas y solo tuvo que apagarse después de 40 segundos porque el hidrógeno se estaba agotando. La prueba demostró que NERVA tenía el impulso específico diseñado de 811 segundos (7,95 km / s); Los cohetes de propulsante sólido tienen un impulso máximo de alrededor de 300 segundos (2,9 km / s), mientras que los cohetes químicos con propulsante líquido rara vez pueden alcanzar más de 450 segundos (4,4 km / s). Los ejecutivos de Aerojet y Westinghouse estaban tan contentos que sacaron un anuncio de página completa en el Wall Street Journal.con una imagen de la prueba y la leyenda: "¡A Marte!" El reactor se reinició el 15 de octubre. Originalmente, esto estaba destinado a probar la boquilla, pero se descartó porque estaba cerca de su máximo de diseño de 2270 K (2000 ° C). En cambio, se probó la turbobomba. El motor se accionó hasta 40 MW, los tambores de control se bloquearon en su lugar y la turbobomba se utilizó para mantener la potencia constante en 40 MW. Funcionó perfectamente. Las simulaciones por computadora habían sido correctas y todo el proyecto estaba adelantado a lo programado. [79] [80]

ETS-1 en la celda de prueba C

La siguiente prueba fue del NERVA A3 el 23 de abril de 1965. Esta prueba tenía por objeto verificar que el motor se podía hacer funcionar y volver a arrancar a plena potencia. El motor se hizo funcionar durante ocho minutos, tres y medio de ellos a plena potencia, antes de que los instrumentos indicaran que entraba demasiado hidrógeno en el motor. Un lárgatese ordenó, pero una línea de refrigerante se atascó. La potencia aumentó a 1.165 MW antes de que la línea se desatascara y el motor se apagara con gracia. Se temía por la integridad de los tirantes que mantenían unidos los grupos de combustible. Se suponía que debían operar a 473 K (200 ° C), con un máximo de 651 K (378 ° C). Los sensores registraron que habían alcanzado 1.095 K (822 ° C), que era su propio máximo. Las pruebas de laboratorio confirmaron más tarde que podrían haber alcanzado los 1.370 K (1.100 ° C). También había lo que parecía ser un agujero en la boquilla, pero resultó ser hollín. El robusto motor no sufrió daños, por lo que la prueba continuó y el motor se hizo funcionar durante trece minutos a 1.072 MW. Una vez más, el tiempo de prueba estuvo limitado únicamente por el hidrógeno disponible. [79] [80]

Las pruebas del NERVA NRX / EST (Prueba del sistema del motor) de la NASA comenzaron el 3 de febrero de 1966. [81] Los objetivos eran:

  1. Demuestre la viabilidad de arrancar y volver a arrancar el motor sin una fuente de alimentación externa.
  2. Evalúe las características del sistema de control (estabilidad y modo de control) durante el arranque, apagado, enfriamiento y reinicio para una variedad de condiciones iniciales.
  3. Investigue la estabilidad del sistema en un amplio rango operativo.
  4. Investigar la capacidad de resistencia de los componentes del motor, especialmente el reactor, durante la operación transitoria y en estado estable con múltiples reinicios. [82]

El NRX / EST se ejecutó a niveles de potencia intermedios los días 3 y 11 de febrero, con una prueba a plena potencia (1.055 MW) el 3 de marzo, seguida de pruebas de duración del motor los días 16 y 25 de marzo. El motor se puso en marcha once veces. [81] Todos los objetivos de la prueba se lograron con éxito y el NRX / EST funcionó durante casi dos horas, incluidos 28 minutos a plena potencia. Superó el tiempo de funcionamiento de los reactores Kiwi anteriores en casi un factor de dos. [82]

El siguiente objetivo era hacer funcionar los reactores durante un período de tiempo prolongado. El NRX A5 se puso en marcha el 8 de junio de 1966 y funcionó a plena potencia durante quince minutos y medio. Durante el enfriamiento, un pájaro aterrizó en la boquilla y fue asfixiado por el gas nitrógeno o helio, cayendo sobre el núcleo. Se temía que pudiera bloquear las líneas de propulsor o crear un calentamiento desigual antes de que se apagara nuevamente cuando se reiniciara el motor, por lo que los ingenieros de Westinghouse instalaron una cámara de televisión y una manguera de vacío, y pudieron sacar al ave mientras estaban a salvo detrás de un cemento. pared. El motor se volvió a arrancar el 23 de junio y funcionó a plena potencia durante otros catorce minutos y medio. Aunque hubo una corrosión severa, lo que resultó en aproximadamente $2.20 de reactividad perdida, el motor aún podría haberse reiniciado, pero los ingenieros querían examinar el núcleo. [83] [84]

Ahora se estableció una hora como objetivo para la prueba NRX A6. Esto estaba más allá de la capacidad de la celda de prueba A, por lo que las pruebas ahora se trasladaron a la celda de prueba C con sus gigantes dewars. Por lo tanto, NRX A5 fue la última prueba que utilizó la celda de prueba A. El reactor se puso en marcha el 7 de diciembre de 1966, pero se ordenó una parada a los 75 segundos de la prueba debido a un componente eléctrico defectuoso. A esto le siguió un aplazamiento debido a las inclemencias del tiempo. NRX A6 se puso en marcha de nuevo el 15 de diciembre. Funcionó a plena potencia (1.125 MW) con una temperatura de la cámara de más de 2.270 K (2.000 ° C) y una presión de 4.089 kilopascales (593,1  psi) y un caudal de 32,7 kilogramos por segundo (4.330 lb / min). Se necesitaron 75,3 horas para enfriar el reactor con nitrógeno líquido. Al examinarlo, se encontró que el reflector de berilio se había agrietado debido al estrés térmico. La prueba provocó el abandono de los planes para construir un motor NERVA II más potente. Si se requería más empuje, un motor NERVA I podría funcionar por más tiempo o podría agruparse. [83] [84]

NERVA XE [ editar ]

Con el éxito de la prueba A6, SNPO canceló las pruebas de seguimiento planificadas A7 y A8 y se concentró en completar ETS-1. Todas las pruebas anteriores tenían el motor encendido hacia arriba; ETS-1 permitiría reorientar un motor para disparar hacia abajo en un compartimiento de presión reducida para simular parcialmente el disparo en el vacío del espacio. El banco de pruebas proporcionó una presión atmosférica reducida de aproximadamente 6,9 ​​kilopascales (1,00 psi), equivalente a estar a una altitud de 60.000 pies (18.000 m). Esto se hizo inyectando agua en el escape, lo que creó vapor sobrecalentado que surgió a altas velocidades, creando un vacío. [85] [86]

Sala de control NERVA

ETS-1 tardó más de lo esperado para que Aerojet se completara, en parte debido a la reducción de los presupuestos, pero también debido a desafíos técnicos. Fue construido con aluminio puro, que no se volvió radiactivo cuando fue irradiado por neutrones, y había un rocío de agua para mantenerlo fresco. Las juntas de goma eran un problema, ya que tendían a convertirse en una sustancia pegajosa en un entorno radiactivo; había que utilizar los de metal. La parte más desafiante fueron los conductos de escape, que debían soportar temperaturas mucho más altas que sus homólogos de cohetes químicos. El trabajo de acero fue realizado por Allegheny Technologies, mientras que Air Preheater Company fabricó las tuberías. El trabajo requirió 54.000 kilogramos (120.000 libras) de acero, 3.900 kilogramos (8.700 libras) de alambre de soldadura y 10,5 kilómetros (6,5 millas) de soldaduras. Durante una prueba, los 234 tubos tendrían que transportar hasta 11.000.000 litros (3.000.000 galones estadounidenses) de agua. Para ahorrar dinero en cableado, Aerojet trasladó la sala de control a un búnker a 240 metros (800 pies) de distancia. [85]

El segundo motor NERVA, el NERVA XE, fue diseñado para acercarse lo más posible a un sistema de vuelo completo, incluso hasta el punto de utilizar una turbobomba de diseño de vuelo. Se permitió seleccionar componentes que no afectarían el rendimiento del sistema de lo que estaba disponible en Jackass Flats para ahorrar dinero y tiempo, y se agregó un escudo de radiación para proteger los componentes externos. [87] Los objetivos de la prueba incluyeron probar el uso de ETS-1 en Jackass Flats para la calificación y aceptación del motor de vuelo. [88] El tiempo total de ejecución fue de 115 minutos, incluidos 28 inicios. La NASA y SNPO consideraron que la prueba "confirmó que un motor de cohete nuclear era adecuado para aplicaciones de vuelo espacial y podía operar a un impulso específico dos veces mayor que el de los sistemas de cohetes químicos". [89]El motor se consideró adecuado para las misiones a Marte planificadas por la NASA. La instalación también se consideró adecuada para la calificación de vuelo y la aceptación de motores de cohetes de los dos contratistas. [89]

La prueba final de la serie fue XE Prime. Este motor tenía 6,9 metros (23 pies) de largo, 2,59 metros (8 pies 6 pulgadas) de diámetro y pesaba aproximadamente 18.144 kilogramos (40.001 libras). Fue diseñado para producir un empuje nominal de 246,663 newtons (55,452 lb f ) con un impulso específico de 710 segundos (7.0 km / s). Cuando el reactor estaba funcionando a plena potencia, alrededor de 1140 MW, la temperatura de la cámara era de 2272 K (2000 ° C), la presión de la cámara era de 3861 kilopascales (560,0 psi) y el caudal era de 35,8 kilogramos por segundo (4740 lb / min). , de los cuales 0,4 kilogramos por segundo (53 lb / min) se desviaron al sistema de enfriamiento. [1] Se llevaron a cabo una serie de experimentos entre el 4 de diciembre de 1968 y el 11 de septiembre de 1969, durante los cuales el reactor se puso en marcha 24 veces, [86]y funcionó a plena potencia durante 1.680 segundos. [1]

Cancelación [ editar ]

En el momento de la prueba NERVA NRX / EST, los planes de la NASA para NERVA incluían una visita a Marte en 1978, una base lunar permanente en 1981 y sondas del espacio profundo a Júpiter, Saturno y los planetas exteriores. Los cohetes NERVA se utilizarían para "remolcadores" nucleares diseñados para llevar cargas útiles desde la órbita terrestre baja (LEO) a órbitas más grandes como un componente del Sistema de Transporte Espacial, posteriormente llamado , reabastecer varias estaciones espaciales en varias órbitas alrededor de la Tierra y la Luna, y Apoyar una base lunar permanente. El cohete NERVA también sería una etapa superior de propulsión nuclear para el cohete Saturno, lo que permitiría al Saturno actualizado lanzar cargas útiles mucho más grandes de hasta 150.000 kg (340.000 libras) a LEO. [90] [91] [92] [93]

El concepto del artista de 1970 ilustra el uso del transbordador espacial, el transbordador nuclear y el remolcador espacial en el programa integrado de la NASA.

Defender a NERVA de sus críticos como Horning, el presidente del Comité Asesor Científico del Presidente (PSAC), requirió una serie de batallas burocráticas y políticas a medida que el costo creciente de la guerra de Vietnam ejerció presión sobre los presupuestos. El Congreso eliminó el financiamiento de NERVA II en el presupuesto de 1967, pero el presidente Johnson necesitaba el apoyo de Anderson para su legislación sobre Medicare , por lo que el 7 de febrero de 1967 proporcionó el dinero para NERVA II de su propio fondo de contingencia. [94] Klein, que había sucedido a Finger como jefe del SNPO en 1967, se enfrentó a dos horas de interrogatorio sobre NERVA II ante el Comité de Ciencia y Astronáutica de la Cámara.. Al final, el comité recortó el presupuesto de la NASA. El desfinanciamiento de NERVA II permitió ahorrar $ 400 millones, principalmente en nuevas instalaciones que serían necesarias para probarlo. Esta vez, AEC y NASA consintieron, porque la prueba NRX A6 había demostrado que NERVA I podía realizar las misiones esperadas de NERVA II. [95] Al año siguiente, Webb intentó tomar dinero de NERVA I para pagar los gastos generales de la NASA después de que el Congreso recortara el presupuesto de la NASA a $ 3.8 mil millones. Johnson restauró la financiación de NERVA I, pero no la de la NASA. [96]

NERVA tenía muchas misiones propuestas. La NASA consideró utilizar Saturno V y NERVA en un "Gran Tour" del Sistema Solar. Una alineación poco común de los planetas que ocurre cada 174 años ocurrió entre 1976 y 1980, permitiendo que una nave espacial visitara Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Con NERVA, esa nave espacial podría pesar hasta 24.000 kilogramos (52.000 libras). Esto asumiendo que NERVA tenía un impulso específico de sólo 825 segundos (8,09 km / s); 900 segundos (8,8 km / s) era más probable, y con eso podría colocar una estación espacial de 77.000 kilogramos (170.000 libras) del tamaño de Skylab en órbita alrededor de la Luna. Se podrían realizar viajes repetidos a la Luna con NERVA impulsando un transbordador nuclear. Por supuesto, también estaba la misión a Marte, que Klein evitó mencionar diplomáticamente [97].sabiendo que, incluso después del aterrizaje lunar del Apolo 11 , la idea no era popular entre el Congreso y el público en general. [98]

Presupuestos de Project Rover y NERVA (  millones de dólares ) [99]
Elemento de programaAECNASA
kiwi21,9136,9
NERVA334,4346,5
GRIETA19,1
Investigación y tecnología200,7138,7
Operaciones NRDS75,319,9
Obligaciones de equipo43,4
Instalaciones82,830,9
Total873,5567,7

Richard Nixon reemplazó a Johnson como presidente el 20 de enero de 1969, y la reducción de costos se convirtió en la orden del día. La financiación del programa de la NASA fue algo reducida por el Congreso para el presupuesto de 1969, cerrando la línea de producción de Saturno V y cancelando las misiones Apolo después del Apolo 17, [100] pero NERVA permaneció. Klein aprobó un plan mediante el cual el transbordador espacial puso en órbita un motor NERVA y luego devolvió combustible y una carga útil. Esto podría repetirse, ya que NERVA fue reiniciable. [97] [101] NERVA ahora necesitaba el transbordador, pero el transbordador no necesitaba NERVA. [102]NERVA todavía contaba con el firme apoyo de Anderson y Cannon en el Senado, pero Anderson estaba envejeciendo y cansándose, y ahora delegaba muchas de sus funciones en Cannon. NERVA recibió $ 88 millones en el año fiscal (AF) 1970 y $ 85 millones en el AF 1971, con fondos provenientes en conjunto de la NASA y la AEC. [103]

En diciembre de 1970, la Oficina de Gestión y Presupuesto recomendó la cancelación de NERVA y Skylab , pero Nixon se mostró reacio a hacerlo, ya que su cancelación podría costar hasta 20.000 puestos de trabajo, principalmente en California , un estado que Nixon necesitaba llevar a cabo en 1972. elección . [104] Decidió mantenerlo vivo a un nivel de financiación bajo y cancelar el Apolo 17 en su lugar. La preocupación por el Apolo 17 se refería a las consecuencias políticas si fracasaba en lugar del costo, y esto finalmente se abordó posponiéndolo hasta diciembre de 1972, después de las elecciones. [105] Cuando Nixon intentó matar a NERVA en 1971, Anderson y Margaret Chase Smithen su lugar, mató al proyecto favorito de Nixon, el transporte supersónico (SST) Boeing 2707 . Esta fue una derrota asombrosa para el presidente. [106] En el presupuesto para el año fiscal 1972, se recortaron los fondos para el transbordador, pero NERVA y Apollo 17 sobrevivieron. [107] Aunque la solicitud de presupuesto de NERVA fue de solo $ 17,4 millones, el Congreso asignó $ 69 millones; Nixon solo gastó $ 29 millones. [103] [a]

En 1972, el Congreso volvió a apoyar a NERVA. Una coalición bipartidista encabezada por Smith y Cannon asignó $ 100 millones para el pequeño motor NERVA que cabría dentro de la bahía de carga del transbordador y se estimó que costaría alrededor de $ 250 millones durante una década. Agregaron una estipulación de que no habría más reprogramaciones de los fondos de NERVA para pagar otras actividades de la NASA. La administración de Nixon decidió cancelar NERVA de todos modos. El 5 de enero de 1973, la NASA anunció que NERVA había terminado. El personal de LASL y SNPO quedó atónito; el proyecto de construir un pequeño NERVA avanzaba bien. Los despidos comenzaron de inmediato y el SNPO fue abolido en junio. [108] Después de 17 años de investigación y desarrollo, Projects Nova y NERVA habían gastado alrededor de $ 1.4 mil millones, pero NERVA nunca había volado. [109]

Investigación posterior a NERVA [ editar ]

Impresión artística de un cohete térmico nuclear bimodal

En 1983, la Iniciativa de Defensa Estratégica ("Star Wars") identificó misiones que podrían beneficiarse de cohetes que son más poderosos que los cohetes químicos, y algunas que solo podrían ser emprendidas por cohetes más poderosos. [110] Un proyecto de propulsión nuclear, SP-100, fue creado en febrero de 1983 con el objetivo de desarrollar un sistema de cohetes nucleares de 100 KW. El concepto incorporó un reactor de lecho de partículas / guijarros , un concepto desarrollado por James R. Powell en el Laboratorio Nacional de Brookhaven , que prometía un impulso específico de hasta 1.000 segundos (9,8 km / s) y una relación empuje / peso de entre 25 y 35 para niveles de empuje superiores a 89.000 newtons (20.000 lbf). [111]

De 1987 a 1991 se financió como un proyecto secreto con nombre en código Proyecto Timber Wind , que gastó $ 139 millones. [112] El proyecto de cohete propuesto se transfirió al programa de Propulsión Térmica Nuclear Espacial (SNTP) en el Laboratorio Phillips de la Fuerza Aérea en octubre de 1991. [113] La NASA realizó estudios como parte de su Iniciativa de Exploración Espacial (SEI) de 1992, pero consideró que el SNTP ofreció una mejora insuficiente sobre NERVA, y no fue requerido por ninguna misión SEI. El programa SNTP se terminó en enero de 1994, [111] [114] después de que se gastaran 200 millones de dólares. [115]

Un motor para viajes interplanetarios desde la órbita de la Tierra a la órbita de Marte, y viceversa, se estudió en 2013 en la MSFC con un enfoque en los motores de cohetes térmicos nucleares (NTR). [116] Dado que los NTR son al menos dos veces más eficientes que los motores químicos más avanzados, permiten tiempos de transferencia más rápidos y una mayor capacidad de carga. La duración más corta del vuelo, estimada en 3-4 meses con motores NTR, [117] en comparación con los 8-9 meses con motores químicos, [118] reduciría la exposición de la tripulación a rayos cósmicos potencialmente dañinos y difíciles de proteger . [119] Los motores NTR, como el Pewee del Proyecto Rover, fueron seleccionados en la Arquitectura de Referencia de Diseño de Marte (DRA).[120]

El Congreso aprobó $ 125 millones en fondos para el desarrollo de cohetes de propulsión térmica nuclear el 22 de mayo de 2019. [121] [122] El 19 de octubre de 2020, la empresa Ultra Safe Nuclear Technologies , con sede en Seattle, ofreció un concierto de diseño NTR a la NASA empleando ensayos de alta calidad. Partículas de combustible encapsuladas en ZrC de uranio poco enriquecido (HALEU) como parte de un estudio NTR patrocinado por la NASA y administrado por Analytical Mechanics Associates (AMA). [123] [124]

Resumen de la prueba del reactor [ editar ]

ReactorFecha de la pruebaEmpieza
Potencia total media
(MW)		Tiempo a
plena potencia
(s)
Temperatura del propulsor
(cámara) (K)
Temperatura del propulsor
(salida) (K)
Presión de la cámara
(kPa)		Tasa de flujo
(kg / s)		Impulso (s)
específico (s) de vacío

NERVA A2Septiembre de 1964210964021192229400634,3811
NERVA A3Abril de 1965310939902189> 2400393033,3> 841
NRX ESTFebrero de 19661111448302292> 2400404739,3> 841
NRX A5Junio ​​de 1966211205802287> 2400404732,6> 841
NRX A6Noviembre de 196721199362324062558415132,7869
XE PRIMEMarzo de 196928113716802267> 2400380632,8> 841

Fuente: [125]

Ver también [ editar ]

  • RD-0410 , un motor de cohete térmico nuclear soviético
  • SNAP-10A , un reactor nuclear experimental lanzado al espacio en 1965
  • Proyecto Prometheus , generación nuclear de energía eléctrica de la NASA 2003–2005

Notas al pie [ editar ]

  1. ↑ Con la Ley de Control de Presupuesto y Embargo del Congreso de 1974 , el Congreso despojaría al presidente de esta capacidad. [103]

Notas [ editar ]

  1. ↑ a b c Finseth 1991 , págs. 117, C-2.
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  3. ^ Everett, CJ; Ulam, SM (agosto de 1955). "Sobre un método de propulsión de proyectiles mediante explosiones nucleares externas. Parte I" (PDF) . Laboratorio Científico de Los Alamos . Consultado el 30 de mayo de 2020 . Cite journal requiere |journal=( ayuda )
  4. ^ Dewar 2007 , p. 7.
  5. ^ Dewar 2007 , p. 4.
  6. ^ "Leslie Shepherd" . Telegraph . 16 de marzo de 2012 . Consultado el 6 de julio de 2019 .
  7. ↑ a b Dewar , 2007 , págs.10, 217.
  8. ^ Bussard , 1953 , p. 90.
  9. ^ Bussard , 1953 , p. 5.
  10. ^ Bussard , 1953 , p. ii.
  11. ↑ a b Dewar , 2007 , págs. 10-11.
  12. ^ Dewar 2007 , págs. 11-13.
  13. ↑ a b c Dewar , 2007 , págs. 17-19.
  14. ^ Corliss y Schwenk 1971 , págs. 13-14.
  15. ↑ a b c d Dewar , 2007 , págs. 29-30.
  16. ^ Spence 1968 , págs. 953–954.
  17. ↑ a b c d e f g h Dewar 2007 , págs. 17–21.
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  28. ^ Corliss y Schwenk 1971 , págs. 14-15.
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Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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