NERVA ( Eng. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application ) este un program comun al Comisiei pentru Energie Atomică a SUA și NASA pentru a crea un motor nuclear pentru rachetă (NRE), care a durat până în 1972.
NERVA a demonstrat că NRE era pe deplin funcțional și potrivit pentru explorarea spațiului, iar la sfârșitul anului 1968, SNPO a confirmat că cea mai recentă modificare a NERVA, NRX / XE, îndeplinea cerințele pentru un zbor cu echipaj pe Marte . Deși motoarele NERVA au fost construite și testate cât mai bine și au fost considerate pregătite pentru nave spațiale, cea mai mare parte a programului spațial american a fost anulată de administrația Nixon .
NERVA a fost evaluat ca un program de mare succes de către AEC, SNPO și NASA, atingând sau chiar depășind obiectivele sale. Scopul principal al programului a fost „de a crea o bază tehnică pentru sistemele de motoare de rachete nucleare care vor fi utilizate în proiectarea și dezvoltarea sistemelor de propulsie pentru misiunile spațiale”. [1] Practic toate[ ce? ] se bazează proiecte spațiale care utilizează NRE pe modelele NERVA NRX sau Pewee.
Los Alamos a început cercetările în propulsia rachetelor nucleare în 1952, accelerând-o în Proiectul Rover în 1955, când directorul adjunct al Laboratorului Național Livermore a găsit o modalitate de a reduce semnificativ greutatea reactorului. Până în 1961, după progresul neașteptat de rapid al lui Rover, NASA a inclus propulsia nucleară în planurile sale. Marshall a plănuit să folosească o rachetă cu o etapă nucleară RIFT ( Reactor-In-Flight-Test ) pentru lansare la începutul anului 1964, iar nevoia de planificare și control a dus la formarea Biroului de Propulsie Nucleară Spațială. SNPO a fost format în așa fel încât Comisia pentru Energie Atomică și NASA să lucreze împreună, iar Harry Finger a fost numit primul său director. Finger a luat decizia de a amâna lucrările la RIFT și a stabilit obiective clare pentru ca JRD să fie atins.
Finger a ales Aerojet și Westinghouse pentru a dezvolta motorul NERVA. SNPO a depins de Laboratorul Los Alamos pentru a furniza tehnologie NERVA ca parte a Proiectului Rover. SNPO a selectat designul YARD KIWI-B4 de 75.000 lb ca bază pentru NERVA NRX ( Nuclear Rocket Experimental ) de 52 inchi (22 ft de la capătul duzei ). A doua fază a proiectului Rover a devenit cunoscută sub numele de Phoebus, iar a treia a devenit cunoscută sub numele de Pewee, demonstrând o putere mai mare (4000 MW), densitate de putere și combustibili cu viață mai lungă, dar aceste programe nu au fost ale NERVA. Designul de lucru al NERVA (numit NERVA NRX) sa bazat pe KIWI; până atunci, programul Pewee, care începuse să fie testat în programul Apollo , fusese în mare măsură redus de administrația Nixon. Planurile de a trimite oameni pe Lună și Marte au fost amânate pe termen nelimitat.
Aproape toate cercetările, proiectarea și fabricarea NERVA au fost realizate la Laboratorul Los Alamos. Testarea a fost efectuată pe o instalație mare construită special de SNPO la situl de testare nucleară din Nevada . Deși mai multe motoare KIWI și Phoebus au fost testate la Los Alamos în anii 1960, testarea NERVA NRX/EST (Test al sistemului de motoare) nu a început până în februarie 1966.
Scopul testelor a fost:
Toate sarcinile de testare au fost finalizate cu succes și primul NERVA NRX a fost operat timp de aproape 2 ore, inclusiv 28 de minute la putere maximă. A depășit timpul de funcționare al reactorului KIWI anterior de aproape două ori [1] .
Al doilea motor NERVA, NERVA XE, a fost proiectat să se apropie cât mai mult de un sistem de zbor complet, până la utilizarea unei turbopompe. Componentele care nu afectează performanța sistemului au fost alese din ceea ce era disponibil la locul de testare pentru a economisi bani și timp, iar protecția împotriva radiațiilor a fost adăugată pentru componentele externe. Motorul a fost reorientat pentru a funcționa într-un compartiment cu presiune redusă, simulând parțial funcționarea în vid.
Scopul studiilor NERVA NRX/EST a fost:
Obiectivele au inclus și testarea pe teren a noului dispozitiv pentru calificare și acceptare. Timpul total de funcționare a motorului a fost de 115 minute, s-au făcut 28 de porniri. NASA și SNPO au declarat că testele „au confirmat că motorul nuclear este potrivit pentru aplicații spațiale și este capabil să funcționeze cu un impuls specific de două ori mai mare decât cel al unui sistem chimic” [1] . Motorul a fost considerat potrivit pentru o misiune pe Marte planificată de NASA.
Programul Rover/NERVA a însumat 17 ore de funcționare a motorului, inclusiv 6 ore la temperaturi de peste 2000 K. Deși motorul, turbinele și rezervorul de hidrogen lichid nu au fost niciodată asamblate într-o singură unitate, NERVA a fost considerat de NASA a fi un design pregătit pentru vehicul. . A existat o criză politică minoră în Congres, deoarece programul de explorare a lui Marte a pus în pericol bugetul național. Clinton P. Anderson, un senator din New Mexico care a apărat activ programul, s-a îmbolnăvit grav. Lyndon B. Johnson , un alt susținător puternic al explorării spațiului uman, a ales să nu candideze pentru un al doilea mandat și a fost foarte slăbit din punct de vedere politic. Finanțarea programului a fost redusă oarecum în 1969, iar noua administrație Nixon a redus-o și mai mult în 1970, punând capăt producției de rachete Saturn și anulând programul Apollo după Apollo 17 . Fără racheta Saturn SN care să transporte NERVA pe orbită, proiectul a devenit evaziv. Los Alamos a continuat programul Rover încă câțiva ani cu motoare Pewee și Nuclear Furnace până în 1972 .
Cel mai grav incident în timpul testării a fost o explozie de hidrogen, în care doi angajați au suferit răni la picioare și timpan. În 1959, hidrogenul lichid a scăpat accidental dintr-un motor; reactorul s-a supraîncălzit și fragmentele lui s-au împrăștiat în deșertul Nevada. Personalul, după o așteptare de trei săptămâni, le-a asamblat fără incidente.
Planurile NASA, inclusiv NERVA, erau să viziteze Marte până în 1978 și o bază lunară permanentă până în 1981. Rachetele NERVA trebuiau folosite ca „remorcher” pentru a furniza mai multe stații spațiale pe orbită în jurul Pământului și Lunii și o bază lunară permanentă. Racheta NERVA ar fi, de asemenea, o treaptă superioară cu propulsie nucleară pentru racheta Saturn SN, permițându-i să aibă o capacitate de sarcină utilă mult mai mare, de până la 154 de tone pe orbita joasă a Pământului.
Rachetele mari NERVA I s-au schimbat treptat la cele mai mici NERVA II pe măsură ce eficiența a crescut și raportul tracțiune-greutate a crescut, iar KIWI a fost înlocuit treptat cu Pewee și Pewee 2 pe măsură ce finanțarea a fost redusă.
Sistemul RIFT a constat din S-IC în prima etapă, S-II în a doua și SN (Saturn-Nuclear) în a treia etapă. Oficiul de Propulsie Nucleară Spațială a planificat să construiască zece sisteme RIFT, șase pentru teste la sol și patru pentru teste de zbor, dar acest lucru a fost amânat după 1966. Vehiculul de lansare nuclear Saturn C-5 ar putea transporta în spațiu de două sau trei ori sarcina utilă a versiunii sale chimice, suficientă pentru a ridica 340.000 de kilograme de stații spațiale și a reumple bazele de combustibil orbitale. Wernher von Braun a propus, de asemenea, o misiune cu echipaj uman pe Marte folosind NERVA și un vehicul rotativ pentru a crea gravitația artificială. Multe dintre planurile misiunii pe Marte ale NASA în anii 1960 și începutul anilor 1970 au cerut rachete NERVA.
Misiunile marțiane au fost responsabile pentru declinul NERVA [2] . Membrii Congresului din ambele partide politice au decis că o misiune cu echipaj pe Marte ar fi un angajament tacit al Statelor Unite de a sprijini cursa spațială costisitoare timp de decenii . În fiecare an, programul RIFT a fost amânat, iar obiectivele NERVA au devenit mai complexe. La urma urmei, deși motorul NERVA a trecut prin multe teste de succes și a avut un sprijin puternic din partea Congresului, nu a părăsit niciodată Pământul.