네르바

NERVA
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네르바
ETS-1의 NERVAXE
원산지미국
디자이너로스앨러모스 과학 연구소
제조자
어플상단엔진
상황은퇴한
액체 연료 엔진
추진제액체수소
성능
추력, 진공246,663N(55,452lbf)
챔버 압력3,861kPa (560psi)
특정 임펄스, 진공841초(8.25km/s)
특정 충격량, 해수면710초(7km/s)
연소시간1,680초
재시작24
치수
길이6.9m (23ft)
지름2.59m(8피트 6인치)
건조중량18,144kg (40,001lb)
원자로
운용성1968년부터 1969년까지
상황해체됨
원자로 노심 주요 매개변수
연료(화석재)고농축우라늄
연료상태단단한
중성자 에너지 스펙트럼보온성
1차제어방식컨트롤 드럼
1차 진행자핵흑연
1차 냉각수액체수소
원자로사용법
검정력(열)1,137 MW
참고문헌
참고문헌[1]
메모들XE 프라임의 수치

NERVA(Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application)는 약 20년 동안 운영된 핵 열 로켓 엔진 개발 프로그램입니다.그 주요 목표는 "우주 임무 응용을 위한 추진 시스템의 설계와 개발에 사용될 원자력 로켓 엔진 시스템의 기술 기반을 구축하는 것"이었습니다.[2]그것은 원자력 위원회(AEC)와 미국 항공우주국(NASA)의 공동 노력이었고, 1973년 1월 프로그램이 종료될 때까지 우주 원자력 추진 사무소(SNPO)에 의해 관리되었습니다.SNPO는 나사의 해롤드 핑거와 AEC의 밀턴 클라인이 이끌었습니다.

NERBA는 LOS Alamos Scientific Laboratory(LASL)의 AEC 연구 프로젝트인 Project Rover에 기원을 두고 있으며, 이 프로젝트는 미국 공군의 대륙간탄도미사일에 원자력으로 구동되는 상위 단계를 제공하기 위한 것이었습니다.핵 열 로켓 엔진은 화학 제품보다 더 효율적이라고 약속했습니다.1958년 NASA가 설립된 후, Project Rover는 민간 프로젝트로 계속 진행되었으며, NASA의 새턴 V 달 로켓을 위한 원자력 동력 상부 단계를 생산하는 것으로 방향을 바꾸었습니다.원자로는 네바다 테스트 사이트의 Jackass Flats로 운송되기 전에 매우 낮은 출력으로 테스트되었습니다.LASL이 원자로 개발에 집중하는 동안 NASA는 완전한 로켓 엔진을 만들고 시험했습니다.

AEC, SNPO, NASA는 NERBA가 프로그램 목표를 달성하거나 초과했다는 점에서 매우 성공적인 프로그램이라고 생각했습니다.그것은 핵 열 로켓 엔진이 우주 탐사를 위한 실현 가능하고 신뢰할 수 있는 도구라는 것을 증명했고, 1968년 말 SNPO는 최신 NERBA 엔진인 XE가 화성으로의 인간 임무에 대한 요구 사항을 충족한다고 생각했습니다.그 프로그램은 클린턴 P 상원의원의 강력한 정치적 지지를 받았습니다. 앤더슨과 마가렛 체이스 스미스는 1973년 리처드 닉슨 대통령에 의해 취소되었습니다.비록 NERBA 엔진들이 비행 인증을 받은 부품들로 만들어지고 가능한 한 많이 시험되었고 그 엔진은 우주선에 통합될 준비가 되었다고 여겨졌지만, 그것들은 결코 우주를 날지 않았습니다.

오리진스

제2차 세계 대전 동안, Stan Ulam, Frederick Reines, 그리고 Frederic de Hoffmann을 포함하여, 최초의 원자 폭탄이 설계된 맨하탄 프로젝트의 Los Alamos 연구소의 일부 과학자들은 핵 추진 로켓의 개발에 대해 추측했습니다.1946년 울람과 C.J. 에버렛은 원자폭탄을 로켓 추진 수단으로 사용하는 것을 고려하는 논문을 썼습니다.이것이 오리온 프로젝트의 기초가 될 것입니다.[3][4]

종전 당시 원자력에 대한 공개적인 폭로는 많은 추측을 낳았고, 영국에서는 드하빌랜드의 로켓 부문 책임 엔지니어인 발 클리버와 케임브리지 대학의 핵물리학자 레슬리 셰퍼드가 독자적으로 핵 로켓 추진의 문제를 검토했습니다.그들은 공동 연구자가 되었고 1948년과 1949년에 Journal of the British Interplanetary Society에 발표된 일련의 논문에서 그들은 고체 코어 흑연 열교환기를 가진 핵 추진 로켓의 설계에 대해 설명했습니다.그들은 핵 열 로켓이 심우주 탐사에 필수적이기는 하지만, 아직 기술적으로 실현 가능하지 않다고 마지못해 결론지었습니다.[5][6]

1953년 오크리지 국립연구소에서 항공기 추진을 위한 핵에너지(NEPA) 프로젝트를 연구하던 물리학자 로버트 W. 부사드(Robert W. Bussard)는 "로켓 추진을 위한 핵에너지"에 대한 상세한 연구를 썼습니다.그는 클리버와 셰퍼드의 [7]중국 물리학자 셰셴의 연구와 1952년 2월 통합 벌티의 엔지니어들의 보고서를 읽었습니다.[8][9]Bussard의 연구는 처음에는 29부만 인쇄되었기 때문에 거의 영향을 미치지 못했고, 제한된 데이터(Restricted Data)로 분류되었기 때문에 필요한 보안 승인을 받은 사람만이 읽을 수 있었습니다.[10]1953년 12월, 그것은 오크리지의 원자로 과학 기술 저널에 실렸습니다.그 논문은 저널과 마찬가지로 여전히 분류되었지만, 이것은 더 많은 발행부수를 가져다 주었습니다.[7]로스앨러모스 과학 연구소(LASL)의 부소장 다롤 프로먼과 리버모어 캘리포니아 대학 방사선 연구소 소장 허버트 요크가 관심을 갖고 핵 로켓 추진을 조사하기 위한 위원회를 설립했습니다.프로맨은 부사드를 LASL로 데리고 나와 한 달에 한 주씩 일을 돕게 했습니다.[11]

부사드의 연구는 또한 미사일의 핵 추진을 위한 특별 위원회를 구성한 존 폰 노이만의 관심을 끌었습니다.리버모어의 조감독인 Mark Mills가 회장이었고, 다른 구성원들은 LASL의 Norris Bradbury, 리버모어의 Edward Teller와 Herbert York, National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) Lewis Flight Propulsion Laboratory의 부이사인 Abe Silverstein,항공 연구를 수행한 연방 기관; 그리고 앨런 F. F. 우주 항공 회사인 라모 울리지의 도노반입니다.[11]1955년 3월, 밀스 위원회는 여러 설계안에 대한 의견을 들은 후, 대륙간탄도미사일(ICBM)을 위한 핵로켓 상부단계의 생산을 목표로 개발을 진행할 것을 권고하였습니다. York는 Livermore에 새로운 부서를 만들었고, Bradbury는 Raemer S의 주도로 LASL에 N Division이라고 불리는 새로운 부서를 만들었습니다.그것을 추구하기 위해서는 크리버(chreiber.[12]1956년 3월 국가핵무기 비축량 관리를 담당하는 기관인 국군특수무기사업(AFSWP)은 두 실험실이 타당성 조사와 시험시설 건설을 위해 3년에 걸쳐 1억 달러를 핵로켓 엔진 사업에 배정할 것을 권고했습니다.[13]

원자력 위원회의 Eger V. Murphree와 Herbert Loper는 더 신중했습니다.아틀라스 미사일 프로그램은 잘 진행되고 있었고, 성공한다면 소련 대부분의 목표물을 타격할 수 있는 충분한 사거리를 갖게 될 것입니다.동시에 핵탄두는 점점 더 작아지고, 가벼워지고, 더욱 강력해졌습니다.그러므로 더 긴 거리에 걸쳐 더 무거운 탑재물을 약속하는 새로운 기술의 경우는 미약해 보였습니다.그러나 핵 로켓은 클린턴 P 상원의원의 정치적 후원자를 확보했습니다. 뉴멕시코(LASL이 있던 곳)에서 온 앤더슨.미국 의회 합동 원자력 위원회(JCAE)의 부의장인 앤더슨은 폰 노이만, 브래드버리, 울람과 가까운 사이였습니다.그는 1957년 1월 자금을 확보했습니다.[13]

핵 로켓에 대한 모든 작업은 LASL에서 통합되었고, 그곳에서 Project Rover라는 암호명이 부여되었습니다.[13] 리버모어는 프로젝트 명왕성이라는 암호명을 가진 핵 램젯의 개발을 담당하게 되었습니다.[14]프로젝트 로버의 지휘는 AEC에 파견된 현역 미 공군 장교인 해럴드 R 중령이 맡았습니다.슈미트.그는 또 다른 미 공군 장교인 잭 L 대령에게 책임이 있습니다.Armstrong은 Pluto and the Systems for Nuclear Assistant Power (SNAP) 프로젝트도 담당했습니다.[15]

프로젝트 로버

주요 기사:프로젝트 로버

기본 개념

로켓 엔진은 작동 질량을 그들이 원하는 궤도의 반대 방향으로 가속시킴으로써 추진력을 만들어냅니다.종래의 설계에서, 이는 유체를 가열하고 로켓 노즐을 통해 유체가 빠져나가도록 함으로써 달성됩니다.열을 생산하는 데 필요한 에너지는 연료에서 화학 반응에 의해 제공되는데, 연료는 대부분의 고체 연료 로켓의 경우처럼 함께 혼합되거나 대부분의 액체 연료 로켓처럼 별도의 탱크가 혼합될 수 있습니다.[16]사용할 연료를 선택하는 것은 반응 에너지, 연료의 질량, 생성된 작동 유체의 질량 및 밀도 및 쉽게 펌핑되는 능력과 같은 기타 현실적인 문제를 고려해야 하는 복잡한 작업입니다.[17]

핵 로켓 엔진은 화학 반응 대신 연료를 가열하는 에너지를 제공하기 위해 원자로를 사용합니다.핵반응은 화학반응보다 훨씬 강력하기 때문에, 많은 양의 화학물질은 작은 원자로로 대체될 수 있습니다.열원은 작동 질량과 독립적이므로 작동 유체는 기본 반응 에너지가 아닌 주어진 작업에 대해 최대 성능을 발휘하도록 선택할 수 있습니다.수소는 여러 가지 이유로 일반적으로 사용됩니다.이러한 특징들의 조합은 원자력 엔진이 화학적 엔진보다 성능이 뛰어나며, 일반적으로 화학 엔진의 최소 두 배 이상의 특정 충격량을 갖는 것을 목표로 합니다.[18]

디자인 컨셉

일반적으로 핵 엔진은 액체 화학 엔진과 유사합니다.둘 다 작동 질량을 큰 탱크에 담고 터보펌프를 사용하여 반응 챔버로 펌핑합니다.반응 챔버의 크기가 일반적으로 더 크다는 점에서 차이가 있습니다.복잡한 요인들이 즉각적으로 드러났습니다.첫 번째는 원자로 온도와 출력을 제어할 수 있는 수단을 찾아야 한다는 것이었습니다.두 번째는 추진체를 붙잡을 수 있는 수단을 강구해야 한다는 것이었습니다.수소를 저장할 수 있는 유일한 실용적인 방법은 액체 형태였고, 이를 위해서는 20K(-253.2°C) 미만의 온도가 필요했습니다.세 번째는 수소를 약 2,500 K(2,230 °C)의 온도로 가열하는 것이었고, 그러한 온도를 견디고 수소에 의한 부식을 견딜 수 있는 재료가 필요했습니다.[19]

연료로는 플루토늄-239, 우라늄-235, 우라늄-233이 고려되었습니다.플루토늄은 화합물을 쉽게 형성하고 우라늄만큼 높은 온도에 도달할 수 없기 때문에 거부되었습니다.우라늄-233은 우라늄-235보다 약간 가볍고, 핵분열 사건당 평균 중성자 수가 많고, 핵분열 확률이 높지만, 방사성 특성 때문에 다루기가 어려워 쉽게 구할 수 없었습니다.따라서 우라늄-235가 선택되었습니다.[20][21]

원자로의 구조 재료의 경우, 흑연 또는 금속을 선택했습니다.[20]금속 중 텅스텐이 선두 주자로 떠올랐지만 값이 비싸고 제작이 어려우며 바람직하지 않은 중성자 특성을 지녔다.중성자 특성을 피하기 위해서는 중성자를 흡수하지 않는 텅스텐-184를 사용해야 한다고 제안했습니다.[22]반면에 흑연은 값이 싸고, 실제로는 3,300 K (3,030 °C)의 온도에서 강하며, 3,900 K (3,630 °C)에서 녹기보다는 서브라임이 강합니다.따라서 흑연을 선택했습니다.[23]

원자로를 제어하기 위해 한쪽은 흑연 또는 베릴륨(중성자 감속재)으로 코팅된 제어 드럼과 다른 한쪽은 붕소(중성자 독)로 둘러싸여 있었습니다.원자로의 출력은 드럼을 회전시킴으로써 제어될 수 있었습니다.[24]추력을 높이려면 추진제의 흐름을 늘리는 것으로 충분합니다.수소는 순수한 형태이든 암모니아와 같은 화합물이든 효율적인 핵 감속재이며, 흐름을 증가시키면 노심에서의 반응 속도도 증가합니다.이렇게 증가된 반응 속도는 수소가 제공하는 냉각을 상쇄합니다.게다가 수소가 열을 받으면 팽창하기 때문에 중심부에 열을 제거할 수 있는 양이 적어지고, 온도도 평평해집니다.이러한 상반된 효과는 반응성을 안정화시키고, 따라서 원자력 로켓 엔진은 자연적으로 매우 안정적이며, 제어 드럼을 변경하지 않고 수소 흐름을 변화시킴으로써 쉽게 추력을 제어할 수 있습니다.[25]

NERBA는 방사선 차폐장치를 내장하여 방사선이 방출하는 강한 중성자와 광자 방사선으로부터 인력과 외부 부품을 보호했습니다.Aerojet Nuclear Systems Company는 탄화붕소(BC
4), 알루미늄 및 티타늄 수소화물(TiH
2)의 혼합물로부터 효율적인 경량 차폐재를 개발했습니다. 이 물질은 BATS라는 이름을 따서 붙여졌습니다.[26][27]티타늄 수소화물은 우수한 중성자 감속제이고 보론카바이드는 우수한 중성자 흡수제입니다.세 부품을 분말 형태로 혼합하고 상업용 압출기를 사용하여 원하는 모양으로 압출했습니다.BATS는 인장강도가 최대 190,000킬로파스칼(28,000psi)로 강하며 고온에도 견딜 수 있으며 방사선 차폐 특성이 우수한 것으로 나타났습니다.[28]

LASL은 일련의 디자인 컨셉을 만들어냈으며, 각각의 코드명은 다음과 같습니다.톰 삼촌, 텅 삼촌, 블러드하운드 그리고 시쉬.[29]1955년까지 Old Black Joe라는 1,500 MW 규모의 디자인에 정착했습니다.1956년, 이것은 ICBM의 상위 단계로 의도된 2,700 MW 설계의 기초가 되었습니다.[20]

시험장

엔진 정비 조립 및 분해(E-MAD) 설비

Project Rover의 원자로는 Pajarito Site라고도 알려진 LASL Technical Area 18 (TA-18)에 건설되었습니다.원자로는 네바다 테스트 사이트의 Jackass Flats로 운송되기 전에 매우 낮은 출력으로 테스트되었습니다.TA-46의 LASLN 부서에서 여러 오븐과 원자로를 사용하여 연료 요소 및 기타 재료 과학의 시험을 수행했습니다.[30]

1957년 중반 Jackass Flats의 테스트 시설에 대한 작업이 시작되었습니다.모든 물자와 물자는 라스베가스에서 가져와야 했습니다.테스트 셀 A는 수소 가스 병 농장과 원자로에서 생성되는 방사선으로부터 전자 기기를 보호하기 위한 1미터(3피트) 두께의 콘크리트 벽으로 구성되었습니다.통제실은 3.2킬로미터(2마일) 떨어진 곳에 위치해 있었습니다.원자로는 방사성 물질이 안전하게 소멸될 수 있도록 플룸을 공기 중에 두고 시험 발사되었습니다.[20]

원자로 유지 및 분해 건물(R-MAD)은 두꺼운 콘크리트 벽, 납 유리 투시창 및 원격 조작 암이 있는 원자력 산업에서 사용되는 전형적인 핫 셀이었습니다.그것은 오직 크기에서만 예외적이었습니다: 길이 76미터 (250 피트), 폭 43미터 (140 피트), 높이 19미터 (63 피트).이를 통해 엔진은 철도 차량을 타고 드나들 수 있었습니다.[20]

가볍게 묘사된 '재카스 앤 웨스턴 철도'는 세계에서 가장 짧고 느린 철도라고 합니다.[31]원격 조정되는 전기 L-1과 디젤/전기 L-2, 두 대의 기관차가 있었는데, 수동으로 제어되지만 택시 주변에 방사선 차폐가 되어 있었습니다.[20]전자는 일반적으로 사용되었고 후자는 백업으로 제공되었습니다.[32]건설 노동자들은 네바다의 머큐리에 수용되었습니다.이후 30채의 이동식 주택들이 재카스 플랫즈로 옮겨져 감독관 키스 보이어의 이름을 딴 "보일러빌"이라는 마을을 만들었습니다.건축공사는 1958년 가을에 완료되었습니다.[20]NASA는 1967년까지 2,700명의 사람들과 800개의 주거지와 그들 자신의 쇼핑 단지를 갖춘 공동체를 개발할 계획이었습니다.[33]

조직

나사로 옮김

대통령 존 F. 1962년 12월 8일 케네디(오른쪽)가 해럴드 핑거(왼쪽), 글렌 시보그(뒤)와 함께 핵로켓 개발소를 방문하고 있습니다.

1957년까지 아틀라스 미사일 프로젝트는 잘 진행되었고, 핵 상부 단계의 필요성은 거의 사라졌습니다.[34]1957년 10월 2일, AEC는 예산 삭감을 제안했습니다.[35]이틀 후, 소련은 최초의 인공위성인 스푸트니크 1호를 발사했습니다.이 놀라운 성공은 전세계에 두려움과 상상력을 불러일으켰습니다.그것은 소련이 대륙간 거리를 통해 핵무기를 운반할 수 있는 능력이 있음을 보여주었고, 군사적, 경제적, 기술적 우위에 대한 미국의 소중한 개념들을 다투었습니다.[36]이것은 스푸트니크 사태를 촉발시켰고, 우주 경쟁을 촉발시켰습니다.[37]드와이트 D 대통령. 아이젠하워는 군사용 로켓과 기술 개발을 감독하기 위해 ARPA를 만들고, 민간용 로켓 개발을 지휘하기 위해 미국항공우주국(NASA)을 창설했습니다.NASA는 이전의 몇몇 군사 프로그램들과 함께 NACA를 그것의 형성의 일부로 흡수했습니다.[38]

NACA는 오랫동안 원자력 기술에 관심이 있었습니다.1951년 항공기 핵추진(ANP) 프로젝트를 위한 자체 원자로 인수 가능성을 타진하기 시작했고, 설계, 건설 및 관리를 위해 오하이오에 있는 Lewis Flight Propulsion Laboratory를 선정했습니다.인근에 위치한 플럼브룩 오드낸스 웍스(Plum Brook Ordnance Works)에서 부지가 선정되었고,[39] NACA는 AEC로부터 승인을 받았으며, 플럼브룩 원자로의 건설은 1956년 9월에 시작되었습니다.[40]Lewis의 책임자인 Abe Silverstein은 Project Rover의 경영권을 획득하고자 특히 열망했습니다.[41]

도널드 A. 1958년 8월 20일, 미 항공우주국의 신임 국장인 T. 키스 글레넌과 휴 드라이든이 백악관에서 취임 선서를 한 다음 날,[41] 국방부 부장관인 Quarles는 NASA의 신임 국장인 T. Keith Glennan과 Glennan의 대리인인 Hugh Dryden을 만났고,[42] 로버는 그 안건의 첫 번째 항목이었습니다.Quarles는 이 프로젝트가 더 이상 군사적 목적을 갖지 않았기 때문에 로버를 NASA로 옮기고 싶어했습니다.[15]1958년 10월 1일, 미국 공군이 미국 민간 우주 프로그램을 공식적으로 운영하기 시작하면서,[43] 프로젝트 로버의 비핵 부품에 대한 책임이 미국 공군(USAF)에서 NASA로 공식적으로 이관되었습니다.[44]

우주원자력추진실

주요 기사 : 우주원자력추진실

Project Rover는 NASA와 AEC의 공동 프로젝트가 되었습니다.[43]글레넌이 나사의 우주 비행 프로그램을 조직하기 위해 워싱턴 DC로 데려온 실버스타인은 [45]나사의 우주 원자로 사무소의 책임자로서 핵 로켓 개발을 감독할 해럴드 핑거를 임명했습니다.[15]앤더슨 상원의원은 핑거가 그 일에 적합한지에 대해 의구심을 나타냈습니다.그는 핑거가 그것에 대한 열정이 부족하다고 느꼈습니다.글렌은 1959년 4월 13일 앤더슨을 만나 핑거가 잘 해낼 것이라고 확신했습니다.[46]1960년 8월 29일, NASA는 핵 로켓 프로젝트를 감독하기 위해 우주 핵 추진 사무소(SNPO)를 설립했습니다.[47]핑거는 AEC 출신의 밀턴 클라인이 대리인으로 선임되었습니다.[48]핑거는 나사 고등 연구 기술국의 원자력 시스템 국장을 지내기도 했습니다.[49]1961년 2월 1일 로버트 시먼스 NASA 부국장과 앨빈 루데케 AEC 총지배인이 공식적인 "원자력 로켓 엔진 계약 관리에 관한 NASA와 AEC 사이의 협정"에 서명했습니다.이후 1961년 7월 28일에 체결된 "우주 핵 로켓 추진 프로그램(Project Rover)에 관한 기관 간 협정"이 체결되었습니다.[49]SNPO는 또한 SNAP의 책임을 맡았고, 암스트롱은 AEC의 원자로 개발 부서장의 보좌관이 되었으며, 해체된 ANP Office의 SNAP 프로젝트 책임자였던 중령 G.M. Anderson이 새로운 부서의 SNAP 지점장이 되었습니다.[48]나사와 AEC 사이에 상당한 문화적 차이가 있다는 것이 곧 명백해졌습니다.[15]

1960년대 초 미국 오하이오주 샌더스키에 위치한 NASA 플럼브룩 기지의 고에너지 로켓엔진 연구시설(B-1)(왼쪽)과 핵로켓 역학 및 제어시설(B-3)(오른쪽)은 모의 고도 조건에서 본격적인 액체 수소 연료 시스템을 시험하기 위해 건설되었습니다.

SNPO 본사는 메릴랜드주 저먼타운에 위치한 AEC 본사와 공동 위치했습니다.[47]핑거는 뉴멕시코주 앨버커키(SNPO-A)에 지사를 설립하여 LASL과 협력하고, 오하이오주 클리블랜드(SNPO-C)에 지사를 설립하여 1961년 10월에 설립된 루이스 연구 센터와 협력했습니다.1962년 2월 NASA는 자카스 플랫즈(Jackass Flats)에 NRDS(Nuclear Rocket Development Station)를 설립했다고 발표했고, 6월에는 라스베가스(SNPO-N)에 SNPO 지사를 설립하여 이를 관리했습니다.1963년 말까지, SNPO 본부에는 13명의 NASA 직원이 있었고, SNPO-C에는 59명, SNPO-N에는 30명이 있었습니다.[49] SNPO 직원은 NASA와 AEC 직원의 조합이었으며, 이들은 "프로그램 및 자원 계획 및 평가, 프로그램 자원의 정당성 및 분배, 전반적인 프로그램 요구사항의 정의 및 통제"를 포함했습니다.NASA와 AEC 경영진에게 진행상황과 문제점을 모니터링하고 보고하며 [50]의회 증언을 준비합니다."

핑거는 LASL이 개발한 키위 엔진을 기반으로 한 로켓 차량 응용용 원자력 엔진(NERVA) 개발을 위해 업계에 입찰을 요청했습니다.[51]그 상은 1961년 3월 1일로 예정되어 있어서 진행 여부는 차기 케네디 행정부에 의해 결정될 수 있었습니다.[52][53]8개 회사가 입찰서를 제출했습니다.에어로젯, 더글러스, 글렌 L. 마틴, 록히드, 북미, 로켓다인, 티오콜, 웨스팅하우스.나사와 AEC의 공동 이사회는 그 입찰들을 평가했습니다.북미 입찰을 전체적으로 가장 좋은 입찰로 평가했지만, 원자로와 엔진은 각각 웨스팅하우스와 에어로젯이 따로 따졌을 때 월등했습니다.[54]에어로젯이 NASA 관리자 제임스 E와 약속을 한 후. 웹은 최고의 사람들을 NERBA에 넣을 것이라고 말했고 웹은 선정위원회에 말하고 그들의 결정에 영향을 끼치고 싶지는 않지만, 북미인들은 아폴로 계획에 깊이 전념하고 있으며, 위원회는 다른 제안들을 결합하는 것을 고려할 수 있다고 말했습니다.[55]6월 8일, 웹은 에어로젯과 웨스팅하우스가 선정되었다고 발표했습니다.[53]에어로젯이 주계약자가 되었고 웨스팅하우스가 주계약자가 되었습니다.[56]두 회사 모두 공격적으로 영입했고, 1963년까지 웨스팅하우스는 NERBA에 1,100명의 직원을 고용했습니다.[54]

1961년 3월 존 F 대통령. 케네디 대통령은 NASA의 플럼브룩 원자로가 완공될 무렵 항공기 핵 추진 계획의 취소를 발표했고,[57] 한동안 NERBA가 곧 뒤따를 것으로 보였습니다.NASA는 NERBA가 궁극적으로 8억 달러의 비용이 들 것이라고 추정했습니다.[58] (AEC는 그것이 훨씬 적을 것이라고 계산했지만) 그리고 예산국은 NERBA가 달 착륙이나 태양계로 더 멀리 비행하는 것과 관련해서만 말이 된다고 주장했습니다. 둘 다 행정부가 약속하지 않았습니다.그 후 4월 12일, 소련은 유리 가가린을 보스토크 1호의 궤도로 발사하여 기술적 우위를 다시 한번 입증했습니다.며칠 후, 케네디는 처참한 피그스 만 쿠바 침공을 개시하여 미국에 또 다른 굴욕을 안겨주었습니다.[59]5월 25일, 그는 의회 합동 회의에서 연설했습니다."첫 번째로, 저는 이 나라가 10년이 가기 전에 달에 사람을 착륙시키고 그 사람을 안전하게 지구로 돌려보내는 목표를 달성하는 데 헌신해야 한다고 믿습니다."라고 그가 발표했습니다.그는 이어 "두 번째로 2,300만 달러와 이미 가용한 700만 달러가 추가되면 로버 핵 로켓 개발이 가속화될 것입니다.이것은 언젠가 달 너머, 아마도 태양계 자체의 맨 끝까지 우주에 대한 훨씬 더 흥미롭고 야심찬 탐험의 수단을 제공할 수 있는 가능성을 제공합니다."[60]

원자로 기내 시험을 향하여

E-MAD 부근의 엔진 장착 차량(EIV)에 장착된 NERBA 엔진의 목재 모형

SNPO는 NERBA를 99.7% 신뢰도로 목표를 설정했는데, 이는 엔진이 1000번의 시동을 걸 때마다 3번 이상 설계된 성능을 발휘하지 못한다는 것을 의미합니다.이를 달성하기 위해 Aerojet와 Westinghouse는 6개의 원자로, 28개의 엔진 및 6개의 원자로 기내 시험(RIFT) 비행이 필요할 것으로 추정했습니다.그들은 SNPO가 필요하다고 생각했던 60개의 테스트보다 상당히 적은 42개의 테스트를 계획했습니다.[54]NERBA의 다른 측면들과는 달리, Rift는 NASA의 전적인 책임이었습니다.[61]NASA는 앨라배마주 헌츠빌에 있는 베르너 폰 브라운의 마셜 우주 비행 센터(MSFC)에 RITF에 대한 책임을 위임했습니다.[54]폰 브라운은 MSFC에 원자력 자동차 프로젝트 사무소를 설립했는데, 이 사무소는 ANP에 근무했던 미 공군 장교인 스콧 펠로우 대령이 이끌었습니다.[62]

이때 NASA는 케네디가 요청한 달 착륙 임무를 계획하는 일에 종사하고 있었습니다.그 과정에서 그 기관은 토성과 더 큰 노바가 된 것을 포함하여 몇 가지 부스터 개념을 고려했습니다.이것들은 화학로켓이었지만 핵의 상층부도 노바에 고려되었습니다.[63]1959년 12월 실버스타인 위원회는 토성의 발사체의 구성을 정의하였는데,[64] 여기에는 액체 수소를 연료로 사용하는 것이 포함됩니다.[65]

1960년 논문에서 슈미트는 상부 단계를 핵 네르바 단계로 대체할 것을 제안했습니다.이는 Nova와 동일한 성능을 제공하지만 비용은 절반 수준입니다.그는 1 파운드의 페이로드를 달 궤도에 올리는 비용을 화학물질로 사용하는 토성의 경우 1,600달러, 노바의 경우 1,100달러, 그리고 화학물질로 사용하는 토성의 경우 700달러로 추산했습니다.[66]MSFC는 NERBA와 함께 토성 C-3의 상부 단계로 RIF에 대한 연구 계약을 발표했지만, C-3은 곧 더 강력한 C-4와 궁극적으로 토성 V가 된 C-5로 대체되었습니다.[67]1962년 7월에야 많은 논의 끝에 나사는 마침내 달 궤도 랑데부에 합의했고, 이는 토성 5호가 수행할 수 있는 것이었고, 더 크고 더 비싼 노바는 포기되었습니다.[68]

RITF 테스트 차량의 높이는 111미터(364피트)로 새턴 V와 비슷할 것이며, 새턴 C-5N 미션 구성은 120미터(393피트)로 더 크지만, 160미터(525피트)의 VAB(Vehicle Assembly Building)는 쉽게 수용할 수 있었습니다.S-IC 1단, 물로 채워진 더미 S-II 중간단, S-N(토성-핵) NERBA 상부단으로 구성됩니다.실제 임무 수행을 위해서는 실제 S-II 단계가 사용될 것입니다.S-N 스테이지는 록히드사가 캘리포니아 서니베일의 모펫 필드에서 인수하여 NASA의 미시시피 테스트 시설에서 조립한 유도 격납고에 건설될 예정이었습니다.[67]

네바다 시험장.ETS-1에서 테스트하기 전 XE Prime 엔진

SNPO는 지상 시험용으로 6개, 비행 시험용으로 4개의 S-N 스테이지를 10개 건설할 계획이었습니다.케이프 커내버럴에서 발사될 예정이었습니다.NERBA 엔진은 제어봉이 제자리에 잠겨 있고 핵 독선이 노심에 있는 방수 용기에 담겨 도로로 운반될 것입니다.방사능이 없기 때문에, 그것은 차폐 없이 안전하게 하부 단계로 운반되고 교배될 수 있었습니다.비행 중에, 독선이 당겨지고 원자로는 대서양으로부터 121 킬로미터 (75 마일) 상공에서 출발하게 됩니다.이 엔진은 1,300초 동안 발사되어 고도 480km (300mi)까지 상승할 것입니다.그리고 나서 원자로는 정지되고 원자로는 냉각된 후 대서양 하류 3,200km 지점에 영향을 미쳤습니다.네 번의 성공적인 테스트 후 NERBA는 임무 준비가 완료된 것으로 간주될 것입니다.[67]

RIF를 지원하기 위해 LASL은 로버 비행 안전 사무소를 설립하고 SNPO는 로버 비행 안전 패널을 설립했습니다.리프트가 최대 4개의 원자로가 대서양으로 떨어질 것을 요구했기 때문에, LASL은 원자로가 시속 수천 킬로미터로 물에 부딪혔을 때 어떤 일이 일어날지를 파악하려고 시도했습니다.특히 중성자 감속재인 해수가 범람했을 때 치명적일지, 폭발할지.3.2km(2m) 아래 대서양 해저까지 침몰했을 때 어떤 일이 벌어질지에 대한 우려도 있었습니다.해양 생물에 미칠 수 있는 영향, 그리고 실제로 그 아래에 어떤 해양 생물이 있는지 모두 고려해야 했습니다.[69]

NERBA 프로그램의 주요 병목 현상은 Jackass Flats의 테스트 시설이었습니다.C 세포 검사는 1960년에 완료될 예정이었습니다.NASA와 AEC는 추가 건설을 위한 자금을 요청하지 않았지만 앤더슨은 어쨌든 그들을 제공했습니다.공사가 지연되어 앤더슨이 직접 개입할 수밖에 없었습니다.그는 AEC 관계자들이 직접 그에게 보고하는 사실상의 건설 관리자 역할을 맡았습니다.[70]

1961년 8월, 소련은 1958년 11월부터 시행해온 핵실험 유예를 종료했고, 케네디는 9월에 미국의 핵무기 실험을 재개했습니다.[71]네바다 테스트장의 두 번째 충돌 프로그램으로 노동력이 부족해졌고, 파업도 있었습니다.그것이 끝났을 때, 작업자들은 다른 유체들이 통과하기에 너무 작은 미세한 구멍들을 통해 누출될 수 있는 수소를 다루는 어려움을 해결해야 했습니다.1961년 11월 7일, 경미한 사고로 인해 격렬한 수소 방출이 일어났습니다.이 단지는 마침내 1964년에 가동되기 시작했습니다.SNPO는 20,000 MW 원자력 로켓 엔진을 건설할 계획을 세웠으며, 이에 따라 보이어는 시카고 브리지 & 아이언 컴퍼니에 거대한 190,000 리터(500,000 미국 갤) 극저온 저장 드와르 2기를 건설하도록 했습니다.엔진 유지 및 분해 건물(E-MAD)이 추가되었습니다.그것은 두꺼운 콘크리트 벽과 엔진을 조립하고 분해할 수 있는 실드 베이를 가지고 있었습니다.엔진 테스트 스탠드(ETS-1)도 있었습니다. 2개가 더 계획되어 있었습니다.[67]

1963년 3월, SNPO와 MSFC는 1975년에서 1990년 사이에 가능한 임무를 수행하기 위해 어떤 종류의 핵 로켓 엔진이 필요한지에 대한 보고서를 만들기 위해 우주 기술 연구소(STL)에 의뢰했습니다.이 임무에는 초기에 승무원이 된 행성간 왕복 탐험(EMPIR), 행성 스윙바이와 플라이바이, 그리고 달 착륙선이 포함되었습니다.1965년 3월에 전달된 9권 분량의 보고서와 후속 연구의 결론은 이러한 임무들이 825초(8.09km/s)의 특정 충격으로 4,100 MW 엔진으로 수행될 수 있다는 것이었습니다.이것은 원래 필요하다고 생각되었던 것보다 상당히 작았습니다.이로 인해 5,000 MW급 핵 로켓 엔진의 사양이 등장했고, NERBA II로 알려지게 되었습니다.[72][73]

엔진개발

키위

NASA Lewis' Fabrication Shop의 진공로에서 기술자들이 테스트를 위해 키위 B-1 노즐을 준비하고 있습니다.

프로젝트 로버의 첫 번째 단계인 키위는 뉴질랜드 키위 새의 이름을 따 이름 지어졌습니다.[20]키위는 날 수 없고, 키위 로켓 엔진도 날 수 없습니다.그들의 기능은 설계를 검증하고 사용된 재료의 거동을 시험하는 것이었습니다.[23]키위 프로그램은 일련의 비행 불가능한 시험용 원자력 엔진을 개발하였으며, 주로 수소 냉각 원자로의 기술을 향상시키는 것에 초점을 두었습니다.[74]1959년 7월에서 1960년 10월 사이에 실시된 키위 A의 일련의 실험에서, 3개의 원자로가 건설되고 실험되었습니다.키위 A는 핵 로켓 엔진의 개념 증명으로서 성공으로 여겨졌습니다.원자로에서 수소를 우주 추진에 필요한 온도까지 가열할 수 있고 원자로를 제어할 수 있다는 것을 보여줬습니다.[75]

다음 단계는 1961년 12월 7일 키위 B1A로 시작된 키위 B 시리즈 테스트였습니다.이것은 키위 A 엔진을 개발한 것으로, 일련의 개선이 있었습니다.1962년 9월 1일 키위 B1B의 두 번째 테스트는 원자로에 심각한 구조적 손상을 입혔고, 연료 모듈 구성 요소가 최대 출력으로 증가하면서 분출되었습니다.1962년 11월 30일 키위 B4A의 후속 실험에서 원자로가 전력으로 가동될 때보다 전력으로 가동될 때 수소가 가열될 때 발생하는 진동이 문제라는 것이 밝혀졌습니다.[76]치명적인 손상을 입고 폭발했을 것 같은 화학 엔진과 달리, 핵 로켓 엔진은 파괴 실험을 해도 안정적이고 제어 가능했습니다.이 실험은 핵 로켓 엔진이 우주에서 견고하고 믿을 만하다는 것을 보여주었습니다.[77]

케네디는 1962년 12월 7일 프로젝트 로버에 대한 브리핑을 위해 LASL을 방문했습니다.[78]대통령이 핵무기 실험실을 방문한 것은 이번이 처음입니다.그는 린든 존슨, 맥조지 번디, 제롬 비스너, 해럴드 브라운, 도널드 호닉, 글렌 시보그, 로버트 시먼즈, 해럴드 핑거, 클린턴 앤더슨, 하워드 캐넌, 앨런 바이블 등을 포함한 많은 수행원들을 데리고 왔습니다.다음날, 그들은 Jackass Flats로 날아갔고, Kennedy를 핵실험 장소를 방문한 유일한 대통령으로 만들었습니다.Project Rover는 1962년에 1억 8,700만 달러를 받았으며, AEC와 NASA는 1963년에 3억 6,000만 달러를 추가로 요구했습니다.케네디는 행정부의 예산 문제에 관심을 끌었고, Project Rover와 Apollo 사이에 어떤 관계가 있는지 물었습니다.핑거는 이것이 보험 증권이며, 나중에 아폴로 임무나 달 기지나 화성 임무와 같은 아폴로 임무 이후에 사용될 수 있다고 대답했습니다.브라운과 호닉의 지원을 받은 바이스너는 만약 1980년대 이전에 화성 탐사가 불가능하다면, RIF는 1970년대로 연기될 수 있다고 주장했습니다.선원들은 그러한 태도가 스푸트니크 사태와 미국의 권위와 영향력의 상실을 초래했다고 지적했습니다.[79]

E-MAD 내부

1963년 1월 앤더슨 상원의원은 미국 상원 항공우주과학위원회 위원장이 되었습니다.그는 케네디 대통령과 사적으로 만났으며, 케네디 대통령은 만약 시보그 대통령이 약속한 키위 진동 문제에 대한 "빠른 해결책"이 실행될 수 있다면 리프트에 대한 추가적인 예산 배정을 요청하기로 동의했습니다.그 사이에 핑거가 회의를 소집했습니다.그는 "빠른 해결책"은 없을 것이라고 선언했습니다.그는 LASL의 경영 구조를 비판하고 LASL이 프로젝트 관리 구조를 채택할 것을 요구했습니다.그는 진동 문제에 대한 사례를 철저히 조사하고, 그 원인을 시정 조치 전에 확실히 알기를 원했습니다.3명의 SNPO 직원(LASL에서는 "3마리의 맹인 쥐"로 알려져 있음)이 LASL에 배치되어 그의 지시가 수행되도록 했습니다.핑거는 다른 나사 센터의 진동 전문가 팀을 구성했고 LASL, Aerojet 및 Westinghouse의 직원들과 함께 핵분열성 물질이 없는 연료 원소를 사용하여 일련의 "콜드 플로우(cold flow)" 원자로 테스트를 수행했습니다.[80][81]Rift는 1963년 12월에 취소되었습니다.복직이 자주 거론되긴 했지만, 그런 일은 없었습니다.[61]

진동 문제를 해결하기 위해 일련의 설계 변경이 이루어졌습니다.1964년 5월 13일 키위 B4D 테스트에서 원자로는 자동으로 기동되어 진동 문제 없이 잠시 최대 출력으로 가동되었습니다.이후 8월 28일 키위 B4E 실험을 통해 원자로가 12분간 가동되었으며, 이 중 8개는 최대 출력 상태였습니다.9월 10일, 키위 B4E가 재가동되었고, 2분 30초 동안 전력을 다해 가동되었으며, 이는 핵 로켓 엔진이 정지되고 재가동되는 능력을 보여줍니다.[76]지난 9월에는 키위 B4 엔진과 LASL에서 테스트에 사용되는 키위 원자로인 파카(PARCA)로 테스트를 진행했습니다.두 원자로는 4.9미터(16피트), 2.7미터(9피트), 1.8미터(6피트) 간격으로 운영되었으며 반응성 측정이 수행되었습니다.이 실험은 한 원자로에서 생성된 중성자가 다른 원자로에서 실제로 핵분열을 일으키지만 그 효과는 미미하다는 것을 보여주었습니다: 각각 3센트, 12센트, 24센트.이 실험들은 핵 로켓 엔진들이 종종 화학 로켓 엔진들처럼 뭉쳐질 수 있다는 것을 보여주었습니다.[77][82][83]

네르바 NRX

네르바 원자력 로켓 엔진

SNPO는 NERBA NRX (Nuclear Rocket Experimental)의 베이스라인으로 330,000 뉴톤 (75,000 lbf) Kwi-B4 핵 열 로켓 설계 (특정 충격량 825초)를 선택했습니다.키위가 개념의 증명이었던 반면, NERBA NRX는 완전한 엔진의 원형이었습니다.그것은 드럼을 돌리고 엔진을 시동하기 위한 작동기, 그것의 움직임을 조절하기 위한 짐벌, 액체 수소에 의해 냉각된 노즐, 그리고 엔진, 탑재체, 그리고 승무원을 방사선으로부터 보호하기 위한 차폐가 필요하다는 것을 의미했습니다.Westinghouse는 비행 조건에 적합하도록 코어를 수정했습니다.약간의 연구 개발이 여전히 필요했습니다.사용 가능한 온도 센서는 필요한 수준보다 훨씬 낮은 1,980K(1,710°C)까지만 정확했습니다.고방사선 환경에서도 2,649K(2,376°C)의 정확도를 가진 새로운 센서가 개발되었습니다.Aerojet과 Westinghouse는 각 구성 요소의 성능을 이론적으로 예측하려고 시도했습니다.이를 실제 테스트 성능과 비교했습니다.시간이 지남에 따라 더 많은 것이 이해됨에 따라 이 둘은 융합되었습니다.1972년까지 대부분의 조건에서 NERBA 엔진의 성능을 정확하게 예측할 수 있었습니다.[84]

NERBA 엔진의 첫 시험은 1964년 9월 24일 NERBA A2였습니다.Aerojet와 Westinghouse는 조심스럽게 전력을 점진적으로 증가시켜 2 MW, 570 MW, 940 MW로 각 레벨에서 1~2분 동안 계측기를 점검한 후 1,096 MW로 최대 전력으로 증가했습니다. 원자로는 결함 없이 작동했고 수소가 고갈되어 40초 후에야 가동을 중단할 수 있었습니다.이 실험에서 NERBA는 설계된 특정 충격량이 811초(7.95km/s)임을 입증했습니다. 고체 추진 로켓은 최대 충격량이 약 300초(2.9km/s)이며 액체 추진제를 사용하는 화학 로켓은 450초(4.4km/s) 이상을 달성하는 경우가 거의 없습니다.에어로젯과 웨스팅하우스의 임원들은 너무나 기뻐서 월스트리트 저널에 시험 사진과 함께 "화성으로!"라는 자막이 달린 전면 광고를 실었습니다.원자로는 10월 15일에 재가동 되었습니다.이것은 원래 노즐을 시험하기 위한 것이었지만, 설계 최대치인 2,270 K(2,000 °C)에 근접했기 때문에 떨어졌습니다.대신 터보펌프를 테스트했습니다.엔진은 40 MW까지 동력이 공급되었고, 제어 드럼은 제자리에 고정되었고 터보펌프는 40 MW로 동력을 안정적으로 유지하기 위해 사용되었습니다. 완벽하게 작동했습니다.컴퓨터 시뮬레이션은 정확했고, 전체 프로젝트는 예정보다 빨리 진행되었습니다.[85][86]

테스트 셀 C에서 ETS-1

다음 테스트는 1965년 4월 23일 NERBA A3였습니다.이 테스트는 엔진이 최대 출력으로 작동되고 재시동될 수 있는지 확인하기 위한 것입니다.엔진은 8분 동안 작동했는데, 그 중 3분 반은 최대 출력으로 작동한 후, 기기들이 수소가 엔진에 너무 많이 들어간다는 것을 표시했습니다.스크램이 주문되었지만 냉각수 라인이 막혔습니다.라인의 막힘이 해소되기 전까지 전력은 1,165 MW까지 증가하였고, 엔진은 정상적으로 종료되었습니다.연료 클러스터를 고정하는 타이 로드의 무결성에 대한 우려가 있었습니다.그들은 473 K (200 °C)에서 작동하기로 되어 있었고, 최대 651 K (378 °C)였습니다.센서는 타이 로드가 센서가 기록할 수 있는 최대치인 1,095K(822°C)에 달했다고 기록했습니다.나중에 실험실 테스트를 통해 막대가 1,370K (1,100 °C)에 이르렀을 수 있음이 확인되었습니다.노즐에 구멍이 뚫린 것처럼 보이는 것도 있었지만, 이것은 그을음으로 밝혀졌습니다.견고한 엔진은 손상이 없어 시험을 계속 진행하였으며, 1,072 MW로 13분간 시험을 진행하였습니다. 다시 한번 시험시간은 수소사용량에 의해서만 제한되었습니다.[85][86]

NASA의 NERBA NRX/EST(엔진 시스템 테스트)의 테스트는 1966년 2월 3일에 시작되었습니다.[87]목표는 다음과 같습니다.

  1. 외부 전원 없이 엔진 시동 및 재시동 가능성을 시연합니다.
  2. 다양한 초기 조건에 대해 시동, 정지, 냉각 및 재시동 중 제어 시스템 특성(안정성 및 제어 모드)을 평가합니다.
  3. 광범위한 작동 범위에 걸쳐 시스템 안정성을 조사합니다.
  4. 여러 번의 재시동을 통해 과도 및 정상 상태 작동 중 엔진 구성 요소(특히 원자로)의 내구성을 조사합니다.[88]

NRX/EST는 2월 3일과 11일에 중간 출력 레벨에서 실행되었으며, 3월 3일에 최대 출력(1,055 MW) 테스트가 진행되었으며, 3월 16일과 25일에 엔진 지속 시간 테스트가 진행되었습니다.엔진은 11번 시동이 걸렸습니다.[87]모든 테스트 목표는 성공적으로 달성되었으며, NRX/EST는 최대 출력 28분을 포함하여 총 2시간 가까이 작동하였습니다.기존 키위 원자로의 가동 시간을 2배 가까이 초과한 것입니다.[88]

다음 목표는 원자로를 장시간 계속 가동하는 것이었습니다.NRX A5는 1966년 6월 8일에 시작되어 15분 30초 동안 전력으로 운행됩니다.냉각이 진행되는 동안 새 한 마리가 노즐에 떨어져 질소나 헬륨 가스에 질식되어 중심부로 떨어졌습니다.엔진이 재가동되면 다시 꺼지기 전에 추진체 라인을 막거나 불균일한 가열이 생길 수 있다는 우려가 있었기 때문에 웨스팅하우스 엔지니어들은 텔레비전 카메라와 진공호스를 조작했고 콘크리트 벽 뒤에 있던 새를 안전하게 제거할 수 있었습니다.엔진은 6월 23일에 재시동되어 14분 30초 동안 최대 출력으로 작동합니다.심각한 부식이 발생하여 약 $2.20의 반응성이 손실되었지만 엔진은 여전히 재시동될 수 있었지만 엔지니어들은 핵심을 검사하기를 원했습니다.[89][90]

NRX A6 테스트의 목표로 한 시간이 정해졌습니다.이것은 테스트 셀 A의 용량을 넘어서는 것이었기 때문에 테스트는 이제 테스트 셀 C로 이동했습니다.따라서 NRX A5는 테스트 셀 A를 사용한 마지막 테스트였습니다.1966년 12월 7일에 원자로가 가동되었으나, 전기 부품의 결함으로 인해 시험 시작 75초 만에 정지 명령을 받았습니다.궂은 날씨 때문에 연기가 이어졌습니다.NRX A6는 12월 15일에 다시 시작했습니다.그것은 2,270 K (2,000 °C) 이상의 챔버 온도와 4,089 킬로파스칼 (593.1 psi)의 압력과 초당 32.7 킬로그램 (4,330 lb/min)의 유량으로 최대 출력 (1,125 MW)으로 작동했습니다.액체 질소로 원자로를 냉각하는 데 75.3시간이 걸렸습니다.검사 결과 베릴륨 반사판이 열응력으로 인해 균열이 발생한 것으로 확인되었습니다.이 실험은 더 강력한 NERBA II 엔진을 만들 계획을 포기하게 만들었습니다.더 많은 추진력이 필요할 경우, NERVAI 엔진이 더 오래 작동되거나 군집될 수 있습니다.[89][90]

네르박스

A6 테스트의 성공으로 SNPO는 계획된 후속 테스트 A7 및 A8을 취소하고 ETS-1을 완료하는 데 집중했습니다.이전의 모든 테스트에서는 엔진이 위쪽으로 점화되었으며, ETS-1은 엔진이 아래쪽으로 점화되어 공간의 진공 상태에서 부분적으로 점화되는 것을 시뮬레이션하기 위해 감압 구획으로 방향을 변경할 수 있습니다.시험대는 대기압이 약 6.9킬로파스칼(1.00psi) 감소하여 고도 6만 피트(18,000 m)에 도달한 것과 맞먹었습니다.배기가스에 물을 주입하면 과열증기가 발생해 빠른 속도로 뿜어져 나와 진공상태가 됩니다.[91][92]

네르바 제어실

ETS-1은 예산의 축소로 인해 Aerojet이 예상보다 더 오랜 시간이 걸렸고 기술적인 문제로 인해 Aerojet이 완성되었습니다.중성자를 조사하면 방사성이 되지 않는 순수 알루미늄으로 만들어졌고, 이를 시원하게 유지하기 위한 물보라가 있었습니다.고무 개스킷은 방사능 환경에서 끈적거리는 물질로 변하기 때문에 문제가 되었습니다. 금속 개스킷을 사용해야 했습니다.가장 어려운 부분은 배기덕트였는데, 배기덕트는 화학로켓 제품보다 훨씬 높은 온도를 처리해야 했습니다.철골 작업은 앨러게니 테크놀로지스가 맡았고, 에어 프리히터 컴퍼니가 파이프를 제작했습니다.이 작업에는 강철 54,000kg(120,000lb), 용접 와이어 3900kg(8,700lb), 용접 10.5km(6.5mi)가 필요했습니다.테스트 중에 234개의 튜브는 최대 11,000,000 리터(3,000,000 US gal)의 물을 운반해야 합니다.케이블 배선 비용을 절감하기 위해 Aerojet은 제어실을 240미터(800피트) 떨어진 벙커로 옮겼습니다.[91]

두 번째 NERBA 엔진인 NERBA XE는 비행 설계 터보펌프를 사용할 정도로 완전한 비행 시스템에 최대한 가깝게 설계되었습니다.시간과 비용을 절약하기 위해 Jackass Flats에서 사용할 수 있는 엔진 성능에 영향을 미치지 않는 구성 요소를 선택했습니다.외부 부품을 보호하기 위해 방사선 차폐 장치가 추가되었습니다.[93]시험 목적에는 Jackass Flats에서 ETS-1을 사용하여 비행 엔진 자격 및 합격 여부를 시험하는 것이 포함되었습니다.[94]총 러닝타임은 28번의 스타트를 포함하여 115분이었습니다.NASA와 SNPO는 이 실험이 "핵 로켓 엔진이 우주 비행에 적합하고 화학 로켓 시스템의 두 배에 달하는 특정한 충격으로 작동할 수 있다는 것을 확인했다"고 생각했습니다.[95]이 엔진은 나사가 계획하고 있는 화성 임무에 적합한 것으로 여겨졌습니다.이 시설은 또한 비행 자격과 두 계약자의 로켓 엔진 수용에 적합한 것으로 여겨졌습니다.[95]

시리즈의 마지막 테스트는 XE 프라임이었습니다.이 엔진은 길이가 6.9미터(23피트), 직경이 2.59미터(8피트 6인치), 무게가 약 18,144킬로그램(40,001파운드)이었습니다.710초(7.0km/s)의 특정 충격과 함께 246,663 뉴톤(55,452 lbf)의 공칭 추력을 생성하도록 설계되었습니다.원자로가 최대 출력인 약 1,140 MW로 작동할 때, 챔버 온도는 2,272 K (2,000 °C), 챔버 압력은 3,861 kilopascal (560.0 psi), 유량은 초당 35.8 kg (4,740 lb/min)이었고, 그 중 0.4 kg (53 lb/min)이 냉각 시스템으로 전환되었습니다.[1]1968년 12월 4일에서 1969년 9월 11일 사이에 일련의 실험이 수행되었으며, 그 동안 원자로는 24번 시동되었고,[92] 1,680초 동안 최대 출력으로 가동되었습니다.[1]

원자로 및 엔진시험요약

리액터 시험일자 시작 평균
전권
(MW)		 시간:
전권
(s)		 추진제
온도
(챔버)(K)		 추진제
온도
(출구) (K)		 체임버
압력.
(kPa)		 유량
(kg/s)		 진공.
특정한
충동
(s)
네르바 A2 1964년9월 2 1096 40 2119 2229 4006 34.3 811
네르바 A3 1965년4월 3 1093 990 2189 >2400 3930 33.3 >841
NRX EST 1966년2월 11 1144 830 2292 >2400 4047 39.3 >841
NRX A5 1966년6월 2 1120 580 2287 >2400 4047 32.6 >841
NRX A6 1967년11월 2 1199 3623 2406 2558 4151 32.7 869
XE 프라임 1969년 3월 28 1137 1680 2267 >2400 3806 32.8 >841

출처:

취소

NERBA NRX/EST 테스트 당시 NASA의 NERBA 계획에는 1978년까지 화성을 방문하고 1981년까지 영구 달 기지를 방문하며 목성, 토성 및 외부 행성에 대한 심우주 탐사가 포함되었습니다.NERBA 로켓은 나중에 이름 붙여진 우주 수송 시스템의 구성 요소로서 지구 저궤도 (LEO)에서 더 높은 궤도로 탑재체를 운반하고 지구와 달 주변 궤도에 있는 여러 개의 우주 정거장을 다시 공급하며 영구적인 달 기지를 지원하도록 설계된 핵 "터그"에 사용될 것입니다.NERBA 로켓은 또한 토성 로켓의 핵 추진 상부 단계가 될 수 있는데, 이것은 개량된 토성이 LEO에 150,000 kg (340,000 lb)의 탑재체를 발사할 수 있게 해줍니다.[97][98][99][100]

1970년 예술가의 컨셉은 NASA의 통합 프로그램에서 우주왕복선, 핵왕복선, 우주 예인선의 사용을 보여줍니다.

호닉 대통령 과학자문위원회(PSAC) 위원장과 같은 비판자들로부터 네르바를 방어하기 위해서는 베트남 전쟁의 비용 상승이 예산을 압박함에 따라 일련의 관료적이고 정치적인 싸움이 필요했습니다.의회는 1967년 예산에서 NERBA II의 자금을 지원했지만 존슨 대통령은 자신의 메디케어 입법을 위해 앤더슨 상원의원의 지원이 필요했기 때문에 1967년 2월 7일 자신의 비상금에서 NERBA II를 위한 자금을 제공했습니다.[101]1967년 핑거의 뒤를 이어 SNPO의 수장이 된 클라인은 하원 과학우주위원회 앞에서 NERBA II에 대한 2시간 동안의 심문에 직면했습니다.결국 위원회는 나사의 예산을 삭감했습니다.NERBA II의 자금 지원으로 4억 달러를 절감할 수 있었습니다. 주로 테스트에 필요한 새로운 시설에서 말이죠.이번에는 AEC와 NASA가 묵인했는데, NRX A6 시험에서 NERBA I이 NERBA II에 기대되는 임무를 수행할 수 있다는 것이 입증되었기 때문입니다.[102]이듬해, 웹은 의회가 나사의 예산을 38억 달러로 삭감한 후, 나사의 간접비를 지불하기 위해 NERBAI로부터 돈을 받으려 했습니다.존슨은 NERBAI의 자금을 복구했지만 NASA의 자금은 복구하지 못했습니다.[103]

NERBA는 많은 제안된 미션들을 가지고 있었습니다.NASA는 태양계의 "그랜드 투어"에 토성 V와 네르바를 사용하는 것을 고려했습니다.1976년과 1980년 사이에 174년마다 발생하는 드문 정렬의 행성들이 발견되었는데, 이것은 우주선이 목성, 토성, 천왕성 그리고 해왕성을 방문할 수 있게 해주었습니다.NERBA를 사용하면, 그 우주선은 24,000 킬로그램까지 무게가 나갈 수 있습니다.이것은 NERBA가 단지 825초 (8.09 km/s)의 특정한 충격을 가지고 있다고 가정하는 것이었습니다; 900초 (8.8 km/s)의 가능성이 더 높았고, 그것으로 Skylab 크기의 77,000 킬로그램 (170,000 lb) 우주 정거장을 달 주위의 궤도에 올려놓을 수 있었습니다.NERBA가 핵왕복선에 동력을 공급함으로써 달로의 반복적인 여행이 이루어질 수 있습니다.물론 클라인이 외교적으로 언급을 피했던 화성 탐사도 있었는데,[104] 아폴로 11호의 달 착륙 후에도 의회와 일반 대중들에게 인기가 없다는 사실을 알고 있었기 때문입니다.[105]

Project Rover 및 NERBA 예산(수백만 달러)
프로그램요소 AEC 나사
키위 21.9 136.9
네르바 334.4 346.5
리프트 19.1
연구 및 기술 200.7 138.7
NRDS 운영 75.3 19.9
장비의무 43.4
시설. 82.8 30.9
총 873.5 567.7

1969년 1월 20일 리처드 닉슨이 존슨을 대신하여 대통령이 되었고, 비용 절감이 오늘의 순서가 되었습니다.미 항공우주국의 프로그램 자금은 연방 예산을 위해 의회에 의해 다소 삭감되었고, 새턴 V 생산 라인을 폐쇄했습니다.[107]1970년 1월 4일, NASA 국장 토마스 O. 페인은 새턴 V를 스카이랩에 탑재하기 위해 아폴로 20호의 발사를 취소한다고 발표했습니다.[108]1970년 9월 아폴로 18호와 19호가 취소되었습니다.[109]그러나 NERBA는 남아있었습니다. 클라인은 우주왕복선이 NERBA 엔진을 궤도로 들어올린 후 연료와 탑재체를 가지고 돌아오는 계획을 승인했습니다.NERBA가 다시 시작할 수 있었기 때문에 이는 반복될 수 있었습니다.[104][110]NERBA는 이제 우주왕복선이 필요했지만, 우주왕복선은 NERBA가 필요하지 않았습니다.[111]네르바는 여전히 상원에서 앤더슨과 캐넌의 확고한 지지를 받고 있었지만, 앤더슨은 늙고 지쳐 있었고, 이제 그의 많은 임무를 캐넌에게 위임했습니다.NERBA는 1970 회계연도(FY)에 8,800만 달러, 1971 회계연도에 8,500만 달러를 지원받았으며, NASA와 AEC로부터 공동으로 자금을 지원받았습니다.[112]

1970년 12월, 경영예산국은 NERBA와 Skylab의 취소를 권고했지만, 닉슨은 그것을 꺼렸습니다. 그들의 취소는 주로 1972년 선거에서 닉슨이 계속할 필요가 있다고 느꼈던 캘리포니아 주에서 20,000개의 일자리를 잃을 수 있었기 때문입니다.[113][114]그는 그것을 낮은 자금 수준으로 유지하고 대신 아폴로 17호를 취소하기로 결정했습니다.아폴로 17호에 대한 우려는 비용보다는 실패할 경우의 정치적 여파에 대한 것이었고, 이는 결국 선거 이후인 1972년 12월로 연기함으로써 해결되었습니다.[115]Nixon이 NERBA를 1971년에 죽이려 했을 때, Anderson 상원의원과 Margaret Chase Smith 상원의원은 Nixon의 애완동물 프로젝트인 Boeing 2707 초음속 수송기(SST)를 대신 죽였습니다.이것은 대통령에게 엄청난 패배였습니다.[116]1972 회계연도 예산에서, 우주왕복선을 위한 자금은 삭감되었지만, NERBA와 아폴로 17호는 살아남았습니다.[117]NERBA의 예산 요구액은 1,740만 달러에 불과했지만, 의회는 6,900만 달러를 배정했고, 닉슨은 그 중 2,900만 달러만 지출했습니다.[112][a]

의회는 1972년에 다시 NERBA를 지지했습니다.스미스와 캐넌이 이끄는 초당파 연합은 10년간 약 2억 5천만 달러의 비용이 들 것으로 추정되는 왕복선의 화물칸에 들어갈 소형 NERBA 엔진에 1억 달러를 책정했습니다.그들은 NERBA 기금을 다른 나사의 활동에 지불하기 위해 재프로그래밍하는 것은 더 이상 없을 것이라는 규정을 추가했습니다.닉슨 행정부는 어쨌든 네르바를 취소하기로 결정했습니다.1973년 1월 5일, NASA는 NERBA가 종료되었다고 발표했습니다.LASL과 SNPO의 직원들은 깜짝 놀랐습니다. 작은 NERBA를 만드는 프로젝트는 잘 진행되고 있었습니다.해고는 즉시 시작되었고, SNPO는 6월에 폐지되었습니다.[118]17년의 연구 개발 끝에 Project Nova와 NERBA는 약 14억 달러를 지출했지만 NERBA는 비행한 적이 없었습니다.[119]

NERVA 후 연구

1983년, 전략 방위 계획("Strategic Defense Initiative")은 화학 로켓보다 더 강력한 로켓으로부터 이익을 얻을 수 있는 임무들과 더 강력한 로켓에 의해서만 수행될 수 있는 몇몇 임무들을 확인했습니다.[120]SP-100은 1983년 2월 100KW급 핵로켓 시스템 개발을 목표로 개발된 원자력 추진 프로젝트입니다.이 개념은 입자/페블베드 원자로를 통합한 것으로, 제임스 R이 개발한 개념입니다. 브룩헤이븐 국립 연구소의 파월은 89,000 뉴톤(20,000 lbf) 이상의 추력 수준에 대해 최대 1,000초(9.8 km/s)의 특정 충격과 25-35의 추력 대 중량비를 약속했습니다.[121]

쌍모달 원자력 열로켓에 대한 작가의 느낌

1987년부터 1991년까지 이것은 1억 3천 9백만 달러를 지출한 Project Timber Wind라는 비밀 프로젝트로 자금이 지원되었습니다.[122]제안된 로켓 프로젝트는 1991년 10월 공군 필립스 연구소의 우주 핵 열 추진(SNTP) 프로그램으로 이전되었습니다.[123]NASA는 1992년 우주 탐사 계획(SEI)의 일환으로 연구를 수행했지만 SNTP가 NERBA에 비해 충분한 개선을 제공하지 못했으며 SEI 임무에 필요하지 않다고 느꼈습니다.SNTP 프로그램은 2억 달러가 투입된 [121][124]후 1994년 1월에 종료되었습니다.[125]

2013년, 지구 궤도에서 화성 궤도로 갔다가 돌아오는 행성 간 여행을 위한 엔진이 핵 열 로켓(NTR) 엔진에 초점을 맞추어 MSFC에서 연구되었습니다.[126]NTR은 최첨단 화학 엔진보다 최소 2배 이상 효율적이기 때문에 더 빠른 이송 시간과 화물 용량 증가를 가능하게 합니다.NTR 엔진의 경우 3-4개월 정도로 추정되는 짧은 비행 기간은 화학 엔진의 경우 8-9개월 정도인 것에 [127]비해 승무원이 잠재적으로 유해하고 우주선을 보호하기 어려운 상태로 노출되는 시간을 줄일 수 있습니다.[128][129]Mars Design Reference Architecture (DRA)에서 NTR 엔진이 선정되었습니다.[130]

DRACO(Rocket to Agile Cisunar Operations) 우주선을 위한 아티스트 컨셉의 시연

2019년 5월 22일, 의회는 핵 열 추진 로켓 개발을 위한 1억 2,500만 달러의 자금 지원을 승인했습니다.[131][132]2020년 10월 19일, 시애틀에 본사를 둔 울트라 세이프 핵 테크놀로지스(Ultra Safe Nuclear Technologies)는 분석 역학 협회(AMA)가 관리하는 NASA 후원 NTR 연구의 일환으로 고분석 저농축 우라늄(HAEU) ZrC 캡슐화 연료 입자를 사용한 NTR 설계 개념을 NASA에 전달했습니다.[133][134]2023년 1월, NASA와 DARPA는 화성으로의 승무원 NASA 임무에서 사용할 핵 추진 능력을 개발하기 위해 우주에서 시험할 핵 열 로켓 엔진 개발에 협력할 것이라고 발표했습니다.[135]2023년, DARPA는 DRACO(Demonstration Rocket for Agile Cisunar Operations) 원자로와 연료를 BWXT에서 공급할 것이라고 발표했습니다.[136]

참고 항목

각주

  1. ^ 1974년의 의회 예산 및 금지법으로, 의회는 대통령의 이러한 능력을 박탈할 것입니다.[112]

메모들

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참고문헌

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 NERBA와 관련된 미디어가 있습니다.