Projeto Timberwind - Project Timberwind
O Projeto Timberwind teve como objetivo desenvolver foguetes térmicos nucleares . O financiamento inicial da Strategic Defense Initiative ("Star Wars") de 1987 a 1991 totalizou US $ 139 milhões (na época). O foguete proposto foi posteriormente expandido para um design maior depois que o projeto foi transferido para o programa de Propulsão Térmica Nuclear Espacial da Força Aérea (SNTP).
O programa passou por uma auditoria em 1992 devido a questões de segurança levantadas por Steven Aftergood . Esse programa altamente classificado motivou o início do projeto Sigilo do Governo da FAS . O espião Stewart Nozette foi encontrado na lista de acesso principal do projeto TIMBER WIND.
Avanços em metais de alta temperatura, modelagem de computador e engenharia nuclear em geral resultaram em um desempenho dramaticamente aprimorado. Considerando que o motor NERVA foi projetado para pesar cerca de 6803 kg, o SNTP final ofereceu pouco mais de 1/3 do empuxo de um motor de apenas 1650 kg, melhorando ainda mais o impulso específico de 930 para 1000 segundos.
História
Em 1983, a Strategic Defense Initiative ("Star Wars") identificou missões que poderiam se beneficiar de foguetes mais poderosos do que foguetes químicos, e algumas que só poderiam ser realizadas por foguetes mais poderosos. Um projeto de propulsão nuclear, o SP-100, foi criado em fevereiro de 1983 com o objetivo de desenvolver um sistema de foguetes nucleares de 100 KW. O conceito incorporou um reator de leito de partículas / seixos , um conceito desenvolvido por James R. Powell no Laboratório Nacional de Brookhaven , que prometia um impulso específico de até 1.000 segundos (9,8 km / s) e uma relação empuxo / peso entre 25 e 35 para níveis de empuxo maiores que 89.000 newtons (20.000 lbf).
De 1987 a 1991, foi financiado como um projeto secreto com o codinome Projeto Timber Wind , que gastou US $ 139 milhões. O projeto de foguete proposto foi transferido para o programa de Propulsão Térmica Nuclear Espacial (SNTP) no Laboratório Phillips da Força Aérea em outubro de 1991. A NASA conduziu estudos como parte de sua Iniciativa de Exploração Espacial de 1992 (SEI), mas sentiu que o SNTP oferecia melhorias insuficientes em relação ao NERVA, e não era exigido por nenhuma missão SEI. O programa SNTP foi encerrado em janeiro de 1994, depois que $ 200 milhões foram gastos.
Especificações Timberwind
Timberwind 45 no Timberwind Centaur
- Diâmetro: 13,94 pés (4,25 m), Comprimento: 23,87 m
- Nº de motores: 1
- Impulso de vácuo: 99208 lbf ( 441,3 kN)
- Impulso ao nível do mar: 88.305 lbf (392,8 kN)
- Impulso específico de vácuo: 1000 s
- Impulso específico ao nível do mar: 890 s
- Massa do motor: 3300 lb (1500 kg)
- Relação de empuxo para peso: 30
- Tempo de queima: 449 s
- Propelentes: Nuclear / LH 2
Timberwind 75 no Timberwind Titan
- Diâmetro do palco: 6,1 m (20 pés) Comprimento: 45,50 m
- Diâmetro: 5,67 pés (2,03 m)
- Nº de motores: 3
- Motor :
- Impulso de vácuo: 165347 lbf (735,5 kN)
- Impulso ao nível do mar: 147160 lbf (654,6 kN)
- Impulso específico de vácuo: 1000 s
- Impulso específico ao nível do mar: 890 s
- Massa do motor: 5.500 lb (2.500 kg)
- Relação de empuxo para peso: 30
- Tempo de queima: 357 s
- Propelentes: Nuclear / LH 2
Palco e motor Timberwind 250
- Diâmetro: 28,50 pés (8,70 m). Comprimento: 30,00 m
- Nº de motores: 1
- Impulso de vácuo: 551.142 lbf (2.451,6 kN).
- Impulso ao nível do mar: 429.902 lbf (1.912,0 kN)
- Impulso específico do vácuo: 1.000 s.
- Impulso específico ao nível do mar: 780 s.
- Massa do motor: 8.300 kg (18.200 lb).
- Relação de empuxo para peso: 30
- Tempo de queima: 493 s
- Propelentes: Nuclear / LH 2
Programa de Propulsão Térmica Nuclear Espacial
Em contraste com o projeto TIMBER WIND, o programa de Propulsão Térmica Nuclear Espacial (SNTP) pretendia desenvolver estágios superiores para elevação espacial que não operariam dentro da atmosfera da Terra. O SNTP não conseguiu atingir seu objetivo de testar em voo um estágio nuclear térmico superior e foi encerrado em janeiro de 1994. O programa envolvia esforços de coordenação em todo o Departamento de Defesa, Departamento de Energia e seus contratados de locais de operação nos Estados Unidos. a realização do programa consistia em coordenar as aprovações da Agência de Proteção Ambiental para testes de solo em dois locais possíveis.
| Nome | Localização | Responsabilidades |
|---|---|---|
| Laboratório Nacional de Brookhaven | Upton, NY | Teste de materiais e componentes do reator; análise termo-hidráulica e neutrônica; estudos de projeto de reator |
| Babcock e Wilcox | Lynchburg, VA | Teste, fabricação e montagem do projeto do reator |
| Sandia National Labs | Albuquerque, NM | Segurança nuclear, instrumentação e operação nuclear, modelagem do sistema de controle do reator, testes nucleares |
| Divisão de Propulsão Aerojet | Sacramento, CA | Desenvolvimento de materiais alternativos do elemento de combustível |
| Hercules Aerospace Corporation | Magna, UT | Projeto e fabricação da estrutura inferior do motor e bico |
| Divisão de Sistemas de Fluidos Garrett | Tempe, AZ e San Tan, AZ | Projeto e fabricação de sistema de controle de atitude, sistema de controle de fluxo de propelente e conjunto turbobomba |
| AiResearch Los Angeles Division of Allied Signal | Torrance, CA | Teste de roda de turbina |
| Grumman Space Electronics Division | Bethpage, NY | Projeto e fabricação de veículos, integração de sistemas |
| Raytheon Services Nevada | Las Vegas, NV | Engenharia de instalações e sistema de abastecimento de refrigerante (CSS), gerenciamento de construção de instalações |
| Reynolds Electrical and Engineering Company, Inc | Las Vegas, NV | Construção de instalações |
| Fluor-Daniel, Inc. | Irvine, CA | Engenharia do Sistema de Tratamento de Efluentes (ETS) |
| Sandia National Labs | Site de teste de Saddle Mountain ou sites QUEST ou LOFT | Preparação do local de teste, planejamento e desempenho de testes de solo do motor, testes de componentes nucleares |
| [REMOVIDO] | Washington DC | Gerenciamento de programa |
| Sede DoE | Washington DC | Gestão de programa, garantia de segurança nuclear |
| Local de teste do DoE Nevada | Las Vegas, NV | Teste de solo |
| Laboratório Nacional de Engenharia DoE Idaho | Idaho Falls, ID | Teste de solo |
| Laboratório Phillips da Força Aérea dos EUA | Albuquerque, NM | Gerenciamento de programa |
| Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA | Huntsville, AL | Gestão de engenharia ETS |
| Laboratório Nacional de Los Alamos | Los Alamos, NM | Teste de combustíveis e materiais |
| Marshall Space Flight Center (NASA) | Huntsville, AL | Simulação / teste de materiais e componentes |
| Western Test Range / Western Space & Missile Center (USAF) | Vandenberg AFB, CA | Avaliação do programa |
| Centro de Desenvolvimento de Engenharia Arnold | Manchester, TN | Teste de fluxo de hidrogênio |
| UNC Manufacturing Company | Uncasville, CT | Fabricação de materiais |
| Grumman Corporation - Instalação de Calverton | Long Island, NY | Teste de hidrogênio |
As instalações de teste de solo planejadas foram estimadas em um custo de US $ 400 milhões de financiamento adicional para serem concluídas em 1992. Menos de 50 testes de subescala foram planejados ao longo de três a quatro anos, seguidos por expansões das instalações para acomodar de cinco a 25.000 segundos testes em escala real de um motor de 2000 MW.
Inicialmente, o PIPET [Testador de elemento de desempenho integral do reator de leito de partículas] foi concebido como um experimento específico de SNTP pequeno e de baixo custo para testar e qualificar combustível PBR e elementos de combustível. As demandas de outras agências, DOE e NASA, resultaram em uma instalação de teste nacional para combustível NTP, elementos de combustível e motores. Seu tamanho aumentou a capacidade do Programa SNTP de garantir os fundos para um projeto de construção tão grande. Embora as demandas tenham sido colocadas sobre o Programa SNTP para expandir o escopo da instalação e a gestão do Programa SNTP tentou coordenar três agências, DoD-DOE-NASA, apoio e financiamento, o financiamento adequado para a instalação de teste de solo nacional não foi obtido.
- Relatório Final SNTP,
O programa também teve conquistas técnicas, como o desenvolvimento de fibras de alta resistência e revestimentos de carboneto para compostos de carbono-carbono . O projeto da seção quente evoluiu para usar todo o carbono-carbono para maximizar a temperatura de entrada da turbina e minimizar o peso. Carbono-carbono tem aquecimento nuclear muito menor do que outros materiais candidatos, portanto, as tensões térmicas também foram minimizadas. Componentes de turbina protótipo empregando uma trama de reforço polar 2-D foram fabricados para uso no ambiente corrosivo de hidrogênio de alta temperatura encontrado no motor movido a reator de leito de partículas (PBR) proposto. O conceito de reator de leito de partículas exigia proteção contra radiação significativa, não apenas para a carga útil, eletrônica e estrutura do veículo, mas também para evitar ebulição inaceitável do propelente criogênico. Um escudo composto resfriado por propelente de tungstênio , que atenua os raios gama e absorve nêutrons térmicos, e hidreto de lítio , que tem uma grande seção transversal de espalhamento para nêutrons rápidos e térmicos, apresentou um bom desempenho com baixa massa em comparação com o antigo boro alumínio hidreto de titânio (BATH) escudos.
Sandia National Labs foi responsável pela qualificação do combustível de partículas revestidas para uso no conceito de propulsão térmica nuclear SNTP.
| Pró | Vigarista | |
|---|---|---|
| Ciclo de Sangramento |
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Desenvolvimento de turbinas de alta temperatura e linhas de alimentação necessárias |
| Ciclo de expansão de fluxo parcial |
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