NERVA ( Eng. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application ) är ett gemensamt program av US Atomic Energy Commission och NASA för att skapa en kärnraketmotor (NRE), som varade till 1972.
NERVA visade att NRE var fullt fungerande och lämplig för rymdutforskning, och i slutet av 1968 bekräftade SNPO att den senaste modifieringen av NERVA, NRX/XE, uppfyllde kraven för en bemannad flygning till Mars . Även om NERVA-motorerna hade byggts och testats efter bästa förmåga och ansågs vara klara för rymdfarkoster, avbröts det mesta av det amerikanska rymdprogrammet av Nixons administration .
NERVA har klassats som ett mycket framgångsrikt program av AEC, SNPO och NASA, som uppfyller eller till och med överträffar dess mål. Huvudmålet med programmet var "att skapa en teknisk bas för kärnraketmotorsystem som kommer att användas vid design och utveckling av framdrivningssystem för rymduppdrag." [1] Så gott som alla[ vad? ] rymdprojekt som använder NRE är baserade på NERVA NRX- eller Pewee-designer.
Los Alamos började forskning om kärnraketframdrivning 1952, och accelererade den in i Project Rover 1955 när biträdande chef för Livermore National Laboratory hittade ett sätt att avsevärt minska reaktorns vikt. År 1961, efter Rovers oväntat snabba framsteg, inkluderade NASA kärnkraftsframdrivning i sina planer. Marshall planerade att använda en raket med ett RIFT ( Reactor-In-Flight-Test ) kärntekniskt skede för uppskjutning i början av 1964, och behovet av planering och kontroll ledde till bildandet av Space Nuclear Propulsion Office. SNPO bildades på ett sådant sätt att Atomic Energy Commission och NASA skulle arbeta tillsammans, och Harry Finger utsågs till dess första direktör. Finger tog beslutet att skjuta upp arbetet med RIFT och satte tydliga mål för att JRD skulle uppnås.
Finger valde Aerojet och Westinghouse för att utveckla NERVA-motorn. SNPO var beroende av Los Alamos Laboratory för att leverera teknologi till NERVA som en del av Project Rover. SNPO valde 75 000 pund dragkraft YARD KIWI-B4-designen som grund för 52-tums (22 fot från munstyckets ände) NERVA NRX ( Nuclear Rocket Experimental ). Den andra fasen av Roverprojektet blev känd som Phoebus och den tredje blev känd som Pewee, och visade högre effekt (4000 MW), effekttäthet och längre livslängd bränsle, men dessa program var inte NERVAs. Arbetsdesignen för NERVA (som heter NERVA NRX) baserades på KIWI; då hade Pewee-programmet, som hade börjat testas i Apollo- programmet, i stort sett minskats av Nixons administration. Planer på att skicka människor till månen och Mars har lagts på hyllan på obestämd tid.
Nästan all NERVAs forskning, design och tillverkning gjordes vid Los Alamos Laboratory. Testning utfördes på en stor anläggning som byggts av SNPO vid Nevada Nuclear Test Site . Även om flera KIWI- och Phoebus-motorer testades i Los Alamos under 1960-talet, började NERVA NRX/EST (Engine System Test) testning inte förrän i februari 1966.
Syftet med testerna var:
Alla testuppgifter genomfördes framgångsrikt och den första NERVA NRX kördes i nästan 2 timmar, inklusive 28 minuter med full effekt. Den överskred drifttiden för den tidigare KIWI-reaktorn med nästan två gånger [1] .
Den andra NERVA-motorn, NERVA XE, designades för att komma så nära ett komplett flygsystem som möjligt, ner till användningen av en turbopump. Komponenter som inte påverkar systemets prestanda valdes bland det som fanns på testplatsen för att spara pengar och tid, och strålskydd lades till för externa komponenter. Motorn omorienterades för att arbeta i ett utrymme med reducerat tryck, vilket delvis simulerade drift i vakuum.
Syftet med NERVA NRX/EST-försöken var:
Målen inkluderade också fälttestning av den nya enheten för kvalificering och acceptans. Motorns totala drifttid var 115 minuter, 28 starter gjordes. NASA och SNPO uppgav att testerna "bekräftade att kärnkraftsmotorn är lämplig för rymdtillämpningar och kan fungera med en specifik impuls dubbelt så stor som ett kemiskt system" [1] . Motorn ansågs lämplig för ett uppdrag till Mars planerat av NASA.
Rover/NERVA-programmet uppgick till totalt 17 timmars motordrift, inklusive 6 timmar vid temperaturer över 2000 K. Även om motorn, turbinerna och tanken för flytande väte aldrig var sammansatta till en enhet, ansågs NERVA av NASA vara en fordonsfärdig design . Det var en mindre politisk kris i kongressen då Mars-utforskningsprogrammet äventyrade den nationella budgeten. Clinton P. Anderson, en senator från New Mexico som aktivt försvarade programmet, blev allvarligt sjuk. Lyndon B. Johnson , en annan mäktig förespråkare för mänskligt rymdutforskning, valde att inte kandidera för en andra mandatperiod och var mycket försvagad politiskt. Finansieringen av programmet skars ner något 1969, och den nya Nixon-administrationen skar ner det ytterligare 1970, vilket avslutade produktionen av Saturnusraketerna och avbröt Apolloprogrammet efter Apollo 17 . Utan Saturn SN-raketen för att föra NERVA in i omloppsbana blev projektet svårfångat. Los Alamos fortsatte Rover-programmet i flera år till med Pewee- och kärnugnsmotorer fram till 1972 .
Den allvarligaste incidenten under testningen var en väteexplosion, där två anställda fick skador på sina ben och trumhinnor. 1959 kom flytande väte av misstag från en motor; reaktorn överhettades och dess fragment utspridda över Nevadaöknen. Personalen, efter tre veckors väntan, samlade ihop dem utan incidenter.
NASA:s planer, inklusive NERVA, var att besöka Mars 1978 och en permanent månbas 1981. NERVA-raketerna var tänkta att användas som "dragbåtar" för att försörja flera rymdstationer i omloppsbana runt jorden och månen och en permanent månbas. NERVA-raketen skulle också vara ett kärnkraftsdrivet övre steg för Saturn SN-raketen, vilket gör att den kan ha en mycket högre nyttolastkapacitet, upp till 154 ton i låg omloppsbana om jorden.
De stora NERVA I-raketerna ändrades gradvis till de mindre NERVA II-erna allt eftersom effektiviteten ökade och dragkraft-till-vikt-förhållandet ökade, och KIWI ersattes gradvis av Pewee och Pewee 2 allt eftersom finansieringen minskade.
RIFT-systemet bestod av S-IC i det första steget, S-II i det andra och SN (Saturn-Nuclear) i det tredje steget. Space Nuclear Propulsion Office planerade att bygga tio RIFT-system, sex för marktestning och fyra för flygtester, men detta försenades efter 1966. Saturn C-5 kärnkraftsuppskjutningsfarkosten kunde bära två eller tre gånger nyttolasten av sin kemiska version ut i rymden, tillräckligt för att lyfta 340 000 pund rymdstationer och fylla på orbitalbränslebaser. Wernher von Braun föreslog också ett bemannat uppdrag till Mars med hjälp av NERVA och ett roterande fordon för att skapa artificiell gravitation. Många av NASA:s Mars-uppdragsplaner under 1960-talet och början av 1970-talet krävde NERVA-raketer.
Marsuppdragen var ansvariga för nedgången av NERVA [2] . Kongressmedlemmar från båda politiska partierna beslutade att ett bemannat uppdrag till Mars skulle vara ett tyst åtagande för USA att stödja den kostsamma rymdkapplöpningen i årtionden . Varje år försenades RIFT-programmet och NERVAs mål blev mer komplexa. Trots allt, även om NERVA-motorn gick igenom många framgångsrika tester och hade starkt stöd från kongressen, lämnade den aldrig jorden.