NERVA - NERVA


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Diagrama do motor de foguete nuclear NERVA

O Motor Nuclear de Aplicação foguete Veículo ( NERVA ) foi um US nuclear térmica foguete programa de desenvolvimento motor que correu por cerca de duas décadas. NERVA foi um esforço conjunto dos EUA Comissão de Energia Atômica (AEC) e NASA , gerido pelo Espaço Nuclear Propulsion Escritório (SNPO) até que tanto o programa eo escritório terminou no fim de 1972.

NERVA demonstrou que térmicas nucleares motores de foguete eram uma ferramenta viável e confiável para a exploração espacial , e, ao final de 1968 SNPO certificou que o mais recente motor NERVA, o NRX / XE, reuniu os requisitos para uma missão humana a Marte . Embora os motores de Nerva foram construídos e testados, tanto quanto possível com componentes certificados de vôo eo motor foi considerado pronto para integração em uma nave espacial, a maior parte do programa espacial dos EUA foi cancelado pelo Congresso antes de uma missão tripulada a Marte poderia ter lugar.

NERVA foi considerado pela AEC, SNPO e NASA para ser um programa de grande sucesso; que cumpriu ou excedeu suas metas do programa. Seu principal objetivo era o de "estabelecer uma base tecnológica para motor de foguete nuclear sistemas a serem utilizados na concepção e desenvolvimento de sistemas de propulsão para aplicação missão espacial". Praticamente todos os planos de missões espaciais que usam foguetes térmicas nucleares usar desenhos derivados do NERVA NRX ou Pewee.

História

projeto Rover

Los Alamos Laboratório Científico começou a pesquisar foguetes nucleares em 1952, acelerando em Projeto Rover em 1955, quando o vice-diretor do Laboratório Nacional Lawrence Livermore , Herbert York , postulou uma maneira de diminuir consideravelmente pesos reatores. Em 1961, depois de progresso inesperadamente acelerado por parte do Projeto Rover , da NASA Marshall Space Flight Center começou a usar foguetes térmicas nucleares em seus planos de missão. Marshall planejava usar um foguete de propulsão nuclear de Los Alamos para alimentar um racha (Reactor-In-Flight-Test) estágio nuclear a ser lançado já em 1964, e a necessidade de planejamento e supervisão levou à formação do Nuclear Espacial Escritório de propulsão . SNPO foi formada para que a AEC e NASA poderiam trabalhar juntos, e HB "Harry" Finger foi selecionado como seu primeiro diretor. Dedo tomou a decisão de adiar RIFT, e ele definiu objectivos rigorosos para motores de foguetes nucleares para alcançar antes RIFT seria permitido.

desenvolvimento de motores NERVA

O Diretor do Laboratório Nacional de Los Alamos , Norris Bradbury (esquerda) na frente do Kiwi B4-A reator

Dedo, em seguida, imediatamente selecionados Aerojet e Westinghouse para desenvolver o motor NERVA. SNPO iria depender do que era então conhecido como Laboratório Científico de Los Alamos para fornecer tecnologia para motores de foguetes NERVA como parte do Projeto Rover . SNPO escolheu os originais 825 segundo 330 kN (75.000 lbf) Projeto KIWI-B4 nuclear térmica foguete, nomeado após o Kiwi , um pássaro nativo flightless de Nova Zelândia, como linha de base para o NERVA NRX (Foguete Nuclear Experimental). Fase 2 do Projeto Rover passou a ser chamado Phoebus, e Fase 3 era conhecido como Pewee, demonstrando poder muito maior (4000 MW), a densidade de energia e combustíveis de longa duração, mas estes programas não fazem seu caminho para NERVA. Nerva Trabalho projetos (denominado NERVA NRX) foram baseadas em KIWI; pelo tempo Pewee começou a testar, o programa Apollo tinha sido largamente defunded pela 93ª Congresso dos Estados Unidos . Planos para enviar seres humanos a Marte tinha sido adiada indefinidamente.

diagrama de fluxo para o motor NERVA

Quase todas as pesquisas NERVA, design e fabricação foi feito no Laboratório Científico de Los Alamos . O teste foi feito em uma grande instalação especialmente construída por SNPO no teste de Nevada . Embora Los Alamos testou vários motores de kiwi e Phoebus durante os anos 1960, o teste de Nerva NRX / EST (Test Engine System) motor empreiteiro da NASA não começou até fevereiro de 1966. Os objetivos foram:

  1. Demonstrar a viabilidade de iniciar e reiniciar o motor sem uma fonte de alimentação externa.
  2. Avaliar as características do sistema de controlo (de estabilidade e de modo de controlo) durante o arranque, encerramento, recarga e reiniciar para uma variedade de condições iniciais.
  3. Investigar a estabilidade do sistema ao longo de um intervalo de operação ampla.
  4. Investigar a capacidade de resistência dos componentes do motor, especialmente o reator, durante a operação estado transiente e estável com várias reinicializações.

Todos os objetivos do teste foram realizados com sucesso, eo primeiro NERVA NRX operado para quase 2 horas, incluindo 28 minutos na potência máxima. Ele excedeu o tempo de funcionamento dos reactores KIWI anteriores por quase um fator de dois.

sala de comando NERVA
teste do motor NERVA

NERVA XE

O segundo motor NERVA, o NERVA XE, foi projetado para chegar o mais perto possível de um sistema de vôo completo, até mesmo ao ponto de usar um turbo vôo-design. Os componentes que não afetam o desempenho do sistema foram autorizados a ser selecionados a partir do que estava disponível no Jackass Flats, Nevada para economizar dinheiro e tempo, e um escudo de radiação foi adicionado para proteger os componentes externos. O motor foi reorientada para disparar para baixo para dentro de um compartimento de pressão reduzida para simular parcialmente disparo no vácuo.

Os objetivos do teste do motor NERVA NRX / EST agora incluído:

  1. Demonstrando sistema de motor de viabilidade operacional
  2. Mostrando que há problemas de tecnologia que permitem permaneceu como uma barreira para o desenvolvimento de motores de vôo.
  3. Demonstrando arranque completamente automático do motor.

Os objetivos também incluiu testar a utilização da nova instalação em Jackass Flats para a qualificação motor de vôo e aceitação. Tempo total de execução foi de 115 minutos, incluindo 28 partidas. NASA e SNPO sentiu que o teste "confirmou que um motor de foguete nuclear era adequado para aplicação de vôo espacial e foi capaz de operar em um impulso específico dobro do sistema de foguete químico [s]." O motor foi considerada adequada para missões a Marte sendo planejada pela NASA. A instalação também foi considerada adequada para a qualificação de vôo e aceitação de motores de foguetes a partir dos dois empreiteiros.

Perda de apoio político e de cancelamento

O programa Rover / NERVA acumulado 17 horas de tempo de funcionamento com 6 horas acima de 2000 K. Apesar do motor, turbina e do tanque de hidrogénio do líquido nunca foram fisicamente montados em conjunto, o NERVA foi considerado pronto para projetar em um veículo de trabalho pela NASA, criando um pequeno crise política no Congresso por causa do perigo de um programa de exploração de Marte apresentado ao orçamento nacional. Clinton P. Anderson , o senador Novo México, que havia protegido o programa, tornou-se gravemente doente. Lyndon B. Johnson, outro poderoso defensor da exploração espacial humana, decidiu não concorrer a um segundo mandato e foi consideravelmente enfraquecido. NASA financiamento do programa foi um pouco reduzida pelo Congresso para o orçamento de 1969, fechando a linha Saturn produção de foguetes e cancelar missões Apollo após Apollo 17. Sem o foguete Saturn SN para transportar o NERVA a orbitar, Los Alamos continuou o Programa Rover para um pouco mais anos com Pewee ea fornalha nuclear, mas foi dissolvida por volta de 1972.

A lesão mais grave durante o teste foi uma explosão de hidrogénio em que dois empregados sofreu ferimentos tambor do pé e da orelha. A certa altura, em 1965, durante um teste de Los Alamos Laboratório Científico, o armazenamento de hidrogénio líquido no teste celular # 2 foi intencionalmente deixada a secar; o núcleo superaquecido e foi expulso para o chão do deserto de Nevada. pessoal Test Site esperou 3 semanas e depois saiu e recolheu os pedaços sem contratempos. O lixo nuclear a partir do núcleo danificado foi espalhada através do deserto e foi recolhido por um grupo do Exército como um exercício de descontaminação.

Um motor deste tipo está em exibição ao ar livre em razão da NASA Marshall Space Flight Center, em Huntsville Alabama.

No programa espacial

NASA planeja para NERVA incluiu uma visita a Marte em 1978 e uma permanente base lunar por 1981. foguetes Nerva seria usado para "rebocadores" nucleares destinados a levar cargas de Low Earth Orbit (LEO) para órbitas maiores como um componente da mais tarde- chamado Sistema de Transporte Espacial , reabastecimento várias estações espaciais em diferentes órbitas ao redor da Terra e da Lua, e apoiar uma base lunar permanente. O foguete NERVA também seria uma fase superior de propulsão nuclear para o foguete Saturn (o Saturn SN), o que iria permitir que o Saturn atualizado para lançar uma carga muito maior de até 340.000 lb (150,000 kg) para LEO.

Foguetes NERVA tinha progredido rapidamente para o ponto em que poderia ser executado por hora, limitada em tempo de execução, o tamanho dos tanques de propelente hidrogénio líquido no local de teste Jackass apartamentos. Eles também subiu na densidade de potência. O maior NERVA I foguete gradualmente deu lugar à menor foguete NERVA II em planos de missão como a eficiência aumentada e relações impulso-peso cresceu, e o KIWI gradualmente deu lugar em Los Alamos ao menor Pewee e Pewee 2 como o financiamento foi cortado para cada vez mais baixos níveis pelo Congresso.

Pewee estande 2 test

O veículo consistia de Rift uma primeira fase Saturn S-IC, numa fase SII e um SN (Saturn-nuclear) terceira fase. A propulsão do espaço de escritórios Nuclear prevista a construção de dez veículos do Rift, seis para testes em solo e quatro para testes de vôo, mas RIFT foi adiada depois de 1966 como NERVA tornou-se um proxy política no debate sobre uma missão a Marte. O nuclear Saturn C-5N levaria duas a três vezes mais carga para o espaço do que a versão química, o suficiente para loft facilmente 340.000 estações espaciais libra e reabastecer depósitos propulsor orbitais. Centro von Braun também propôs uma missão Marte tripulado usando NERVA e uma nave espacial em forma de rosca de fiação para simular gravidade . Muitos dos planos da Nasa para Marte na década de 1960 e início de 1970 usou o foguete NERVA especificamente, ver lista de planos tripulados missão a Marte no século 20 .

A missão Mars tornou-se a queda de NERVA. Os membros do Congresso de ambos os partidos políticos julgado que uma missão tripulada a Marte seria um compromisso tácito para os Estados Unidos para décadas mais do caro corrida espacial . Missões a Marte tripuladas foram habilitados por foguetes nucleares; Portanto, se NERVA pode ser interrompido a corrida espacial pode relaxar e o orçamento seria salvo. A cada ano o RIFT foi adiada e as metas para NERVA foram criados mais elevado. Em última análise, falha nunca foi autorizado, e embora NERVA teve muitos testes bem sucedidos e poderoso apoio do Congresso, ele nunca deixou o solo.

Sucessão

Para o Espaço Sistema de Lançamento de veículos atualmente em desenvolvimento, um motor adicional para além-LEO para viagens interplanetárias em órbita da Terra para a órbita de Marte, e de volta, está sendo estudada a partir de 2013 no Marshall Space Flight Center com foco no foguete térmica nuclear (NTR) motores. Em testes terreno histórico, NTR provou ser pelo menos duas vezes mais eficiente que os motores químicos mais avançadas, permitindo mais rápido tempo de transferência e maior capacidade de carga. A duração mais curta vôo, estimado em 3-4 meses com motores NTR, em comparação com 8-9 meses usando os motores químicos, reduziria a exposição tripulação potencialmente prejudicial e difícil de proteger os raios cósmicos . Motores NTR, como o Pewee de Projeto Rover , foram selecionados na Mars Design Arquitetura de Referência (DRA).

Especificações estágio de foguete Nerva

  • Diâmetro: 10,55 metros (34,6 pés)
  • Comprimento: 43,69 metros (143,3 pés)
  • Massa vazio: 34,019 kg (74,999 lb)
  • Massa completos: 178,321 kg (393.131 lb)
  • Impulso (vácuo): 333,6 kN (75.000 lbf)
  • ISP (vácuo): 850 segundos (8,3 km / s)
  • ISP (nível do mar): 380 segundos (3,7 km / s)
  • Queimar Time: 1.200 s
  • Propulsores: LH 2
  • Motores: 1 Nerva-2

Veja também

Referências

links externos