NERVA

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

NERVA (англ. Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application) — совместная программа Комиссии по атомной энергии США и НАСА по созданию ядерного ракетного двигателя (ЯРД), продолжавшаяся до 1972 года.

NERVA продемонстрировал, что ЯРД вполне работоспособен и подходит для исследования космоса, и в конце 1968 года SNPO подтвердил, что новейшая модификация NERVA, NRX/XE, отвечает требованиям для пилотируемого полета на Марс. Хотя двигатели NERVA были построены и испытаны в максимально возможной степени и считались готовыми к установке на космический аппарат, бо́льшая часть американской космической программы была отменена администрацией президента Никсона.

NERVA была оценена AEC, SNPO и НАСА как высокоуспешная программа, достигшая или даже превысившая свои цели. Главная цель программы заключалась в «создании технической базы для систем ядерных ракетных двигателей, которые будут использоваться в разработке и развитии двигательных установок для космических миссий».[1] Практически все[какие?] космические проекты, использующие ЯРД, основаныК:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)[источник не указан 4793 дня] на конструкциях NERVA NRX или Pewee.





История

Лос-Аламосская лаборатория начала исследования ядерных ракетных двигателей в 1952 году, ускорив их в проекте Rover в 1955, когда заместитель директора Ливерморской национальной лаборатории нашёл путь значительного сокращения веса реактора. К 1961 году, после неожиданно быстрого прогресса Rover, НАСА включило ядерные двигатели в свои планы. Маршалл планировал использовать ракету с ядерной ступенью RIFT (Reactor-In-Flight-Test) для запуска в начале 1964 года, и необходимость планирования и контроля привела к образованию Space Nuclear Propulsion Office. SNPO был сформирован таким образом, что Комиссия по атомной энергии и НАСА Должны были работать совместно, и Гарри Фингер был назначен его первым директором. Фингер принял решение отложить работы по RIFT и определил чёткие цели для ЯРД, которые должны были быть достигнуты.

Фингер выбрал фирмы Аэроджет и Вестингауз для разработки двигателя NERVA. SNPO зависел от Лос-Аламосской лаборатории, поставлявшей технологии для NERVA как часть проекта Rover. SNPO выбрал дающую 75 000 фунтов тяги конструкцию ЯРД KIWI-B4, как основу для 52-дюймовой (22 фута от конца сопла) NERVA NRX (Nuclear Rocket Experimental — «ядерная ракета экспериментальная»). Вторая фаза проекта Rover стала называться Phoebus, а третья стала известна как Pewee, продемонстрировав более высокую мощность (4000 МВт), плотность распределения мощности и более долгоживущие топлива, но эти программы не относились к NERVA. Рабочая конструкция NERVA (названная NERVA NRX) была основана на KIWI; к тому времени программа Pewee, начавшая испытываться в программе «Аполлон», была в значительной степени сокращена администрацией Никсона. Планы по отправке людей на Луну и Марс были отложены на неопределённый срок.

Почти все исследования NERVA, его проектирование и изготовление проводилось в Лос-Аламосской лаборатории. Тестирование проводилось на большой установке, специально построенной SNPO на ядерном полигоне в Неваде. Хотя в Лос-Аламосе испытали несколько двигателей KIWI и Phoebus в течение 1960-х, тестировать NERVA NRX/EST (Engine System Test) не начинали до февраля 1966 года.

Целью испытаний было:

  1. Продемонстрировать возможность запуска и перезапуска двигателя без внешнего источника питания;
  2. Оценить характеристики системы управления (устойчивость и управляемость режима) во время запуска, остановки, время восстановления и перезагрузки для различных начальных условий;
  3. Исследовать стабильность работы системы в широком диапазоне;
  4. Исследовать возможности компонентов двигателя, особенно реактора, во время переходного и установившегося состояния работы с несколькими перезапусками.

Все тестовые задачи были успешно выполнены, и первый NERVA NRX эксплуатировался в течение почти 2 часов, в том числе 28 минут на полную мощность. Он превысил время работы предыдущего реактора KIWI почти в два раза[1].

Второй двигатель NERVA, NERVA XE, был разработан так, чтобы прийти как можно ближе к полной системе полета, вплоть до использования турбонасоса. Компоненты, которые не влияют на производительность системы, было решено выбирать из того, что было доступно на полигоне, чтобы сохранить деньги и время, а также была добавлена радиационная защита для внешних компонентов. Двигатель был переориентирован для работы в отсеке пониженного давления, частично имитирующем работу в вакууме.

Целью испытаний NERVA NRX/EST было:

  1. Продемонстрировать оперативные возможности двигателя;
  2. Показать, что технологические сложности больше не являются барьером для полёта ракеты с ЯРД;
  3. Продемонстрировать полностью автоматический запуск двигателя.

Цели также включали испытания нового устройства на полигоне для его квалификации и принятия. Общее время работы двигателя составило 115 минут, произведено 28 пусков. НАСА и SNPO заявили, что испытания «подтвердили, что ядерный двигатель подходит для применения космической техники и в состоянии работать с удельным импульсом в два раза больше чем химическая система»[1]. Двигатель считался пригодным для полёта на Марс, планировавшегося НАСА.

Программа Rover/NERVA составила 17 часов работы двигателей, включая 6 часов при температуре выше 2000 К. Хотя двигатель, турбины и бак для жидкого водорода никогда не собирались в одно устройство, NERVA считался НАСА готовой к использованию на транспорте конструкцией. В Конгрессе произошёл небольшой политический кризис, так как программа исследования Марса создавала опасность для национального бюджета. Клинтон П. Андерсон, сенатор от штата Нью-Мексико, активно защищавший программу, тяжело заболел. Линдон Б. Джонсон, ещё один мощный сторонник освоения человеком космического пространства, решил не баллотироваться на второй срок и был значительно политически ослаблен. Финансирование программы было несколько сокращено в 1969 году, а новая администрация Никсона сократила его ещё больше в 1970-м, прекратив производство ракет «Сатурн» и отменив полёты по программе «Аполлон» после «Аполлона-17». Без ракеты Saturn S-N, которая должна была выносить NERVA на орбиту, В Лос-Аламосе продолжали программу Rover ещё несколько лет с двигателями Pewee и Nuclear Furnace вплоть до 1972 года.

Наиболее серьёзным инцидентом во время испытаний был взрыв водорода, при котором два сотрудника получили травмы ног и барабанных перепонок. В 1959 году жидкий водород случайно вышел из двигателя; реактор перегрелся и его осколки разлетелись по пустыне Невада. Персонал после трёхнедельного ожидания собрал их без происшествий.

NERVA в космической программе

Планы НАСА, включающие NERVA, состояли в визите на Марс к 1978-му и постоянную лунную базу к 1981 году. Ракеты с NERVA предполагалось использовать как «буксиры» для снабжения нескольких космических станций на орбитах вокруг Земли и Луны и постоянной лунной базы. Ракета NERVA была бы также атомной верхней ступенью для ракеты «Сатурн SN», что позволило бы ей иметь гораздо большую грузоподъемность, до 340 000 фунтов на низкой околоземной орбите.

Большие ракеты NERVA I постепенно сменились в планах на меньшие NERVA II, так как эффективность увеличилась и отношение тяги к весу выросло, и KIWI постепенно сменились на Pewee и Pewee 2 по мере сокращения финансирования.

Система RIFT состояла из S-IC на первой ступени, S-II на второй и S-N (Saturn-Nuclear) на третьей ступени. Space Nuclear Propulsion Office планировал построить десять систем RIFT, шесть для наземных тестов и четыре для полётных, но это было отложено после 1966 года. Ядерный носитель Saturn C-5 мог бы выносить в космос в два или три раза больше полезной нагрузки, чем его химическая версия, был бы достаточен для подъёма космических станций массой 340 000 фунтов и пополнения орбитальных баз топлива. Вернер фон Браун также предлагал пилотируемую миссию к Марсу, использующую NERVA и вращающийся для создания искусственной тяжести аппарат. Многие из планов НАСА по полётам на Марс 1960-х и ранних 1970-х предусматривали ракеты с NERVA.

Марсианские миссии стали причиной упадка NERVA[2]. Члены Конгресса из обеих политических партий решили, что пилотируемый полет на Марс будет молчаливым обязательством для Соединенных Штатов в течение десятилетий поддерживать дорогостоящую космическую гонку. Ежегодно программа RIFT задерживалась и цели NERVA усложнялись. В конце концов, хотя двигатель NERVA прошёл много успешных испытаний и имел мощную поддержку Конгресса, он никогда не покидал Землю.

Характеристики

  • Диаметр: 10,55 м
  • Длина: 43,69 м
  • Сухая масса: 34019 кг
  • Полная масса: 178321 кг
  • Тяга в вакууме: 333,6 кН
  • Удельный импульс (в вакууме): 850 с (8,09 кН·с/кг)
  • Удельный импульс (на уровне моря): 380 с (3,73 кН·с/кг)
  • Время работы: 1200 с
  • Рабочее тело: жидкий водород
  • Двигатели: 1 Nerva-2

См. также

Напишите отзыв о статье "NERVA"

Примечания

  1. 1 2 3 Robbins, W.H. and Finger, H.B. An Historical Perspective of the NERVA Nuclear Rocket Engine Technology Program. NASA Contractor Report 187154/AIAA-91-3451, NASA Lewis Research Center, NASA, July 1991.
  2. Dewar, James. «To The End Of The Solar System: The Story Of The Nuclear Rocket», Apogee, 2003. ISBN 978-1-894959-68-1

Ссылки

  • [science.compulenta.ru/659896/ НАСА призывают строить ядерный марсианский корабль] 8 февраля 2012
  • To the End of the Solar System: The Story Of the Nuclear Rocket / James Dewar (2008) ISBN 978-1-894-95968-1
  • [history.nasa.gov/SP-4533/Plum%20Brook%20Complete.pdf NASA’s Nuclear Frontier] The Plum Brook Reactor Facility — 188 page monograph
  • [www.daviddarling.info/encyclopedia/N/NERVA.html NERVA] in David Darling’s Internet Encyclopedia of Science
  • [www.astronautix.com/engines/nerva.htm Nerva] на Encyclopedia Astronautica
  • [www.bisbos.com/rocketscience/spacecraft/nerva/reactor.html Spacecraft: Project Nerva] (недоступная ссылка с 12-08-2013 (3908 дней) — историякопия)
  • Nuclear Propulsion in Space, 1968 (film)

Отрывок, характеризующий NERVA

– Граф, Петр Кирилыч! Вы как здесь? – сказал чей то голос. Пьер оглянулся.
Борис Друбецкой, обчищая рукой коленки, которые он запачкал (вероятно, тоже прикладываясь к иконе), улыбаясь подходил к Пьеру. Борис был одет элегантно, с оттенком походной воинственности. На нем был длинный сюртук и плеть через плечо, так же, как у Кутузова.
Кутузов между тем подошел к деревне и сел в тени ближайшего дома на лавку, которую бегом принес один казак, а другой поспешно покрыл ковриком. Огромная блестящая свита окружила главнокомандующего.
Икона тронулась дальше, сопутствуемая толпой. Пьер шагах в тридцати от Кутузова остановился, разговаривая с Борисом.
Пьер объяснил свое намерение участвовать в сражении и осмотреть позицию.
– Вот как сделайте, – сказал Борис. – Je vous ferai les honneurs du camp. [Я вас буду угощать лагерем.] Лучше всего вы увидите все оттуда, где будет граф Бенигсен. Я ведь при нем состою. Я ему доложу. А если хотите объехать позицию, то поедемте с нами: мы сейчас едем на левый фланг. А потом вернемся, и милости прошу у меня ночевать, и партию составим. Вы ведь знакомы с Дмитрием Сергеичем? Он вот тут стоит, – он указал третий дом в Горках.
– Но мне бы хотелось видеть правый фланг; говорят, он очень силен, – сказал Пьер. – Я бы хотел проехать от Москвы реки и всю позицию.
– Ну, это после можете, а главный – левый фланг…
– Да, да. А где полк князя Болконского, не можете вы указать мне? – спросил Пьер.
– Андрея Николаевича? мы мимо проедем, я вас проведу к нему.
– Что ж левый фланг? – спросил Пьер.
– По правде вам сказать, entre nous, [между нами,] левый фланг наш бог знает в каком положении, – сказал Борис, доверчиво понижая голос, – граф Бенигсен совсем не то предполагал. Он предполагал укрепить вон тот курган, совсем не так… но, – Борис пожал плечами. – Светлейший не захотел, или ему наговорили. Ведь… – И Борис не договорил, потому что в это время к Пьеру подошел Кайсаров, адъютант Кутузова. – А! Паисий Сергеич, – сказал Борис, с свободной улыбкой обращаясь к Кайсарову, – А я вот стараюсь объяснить графу позицию. Удивительно, как мог светлейший так верно угадать замыслы французов!
– Вы про левый фланг? – сказал Кайсаров.
– Да, да, именно. Левый фланг наш теперь очень, очень силен.
Несмотря на то, что Кутузов выгонял всех лишних из штаба, Борис после перемен, произведенных Кутузовым, сумел удержаться при главной квартире. Борис пристроился к графу Бенигсену. Граф Бенигсен, как и все люди, при которых находился Борис, считал молодого князя Друбецкого неоцененным человеком.
В начальствовании армией были две резкие, определенные партии: партия Кутузова и партия Бенигсена, начальника штаба. Борис находился при этой последней партии, и никто так, как он, не умел, воздавая раболепное уважение Кутузову, давать чувствовать, что старик плох и что все дело ведется Бенигсеном. Теперь наступила решительная минута сражения, которая должна была или уничтожить Кутузова и передать власть Бенигсену, или, ежели бы даже Кутузов выиграл сражение, дать почувствовать, что все сделано Бенигсеном. Во всяком случае, за завтрашний день должны были быть розданы большие награды и выдвинуты вперед новые люди. И вследствие этого Борис находился в раздраженном оживлении весь этот день.
За Кайсаровым к Пьеру еще подошли другие из его знакомых, и он не успевал отвечать на расспросы о Москве, которыми они засыпали его, и не успевал выслушивать рассказов, которые ему делали. На всех лицах выражались оживление и тревога. Но Пьеру казалось, что причина возбуждения, выражавшегося на некоторых из этих лиц, лежала больше в вопросах личного успеха, и у него не выходило из головы то другое выражение возбуждения, которое он видел на других лицах и которое говорило о вопросах не личных, а общих, вопросах жизни и смерти. Кутузов заметил фигуру Пьера и группу, собравшуюся около него.
– Позовите его ко мне, – сказал Кутузов. Адъютант передал желание светлейшего, и Пьер направился к скамейке. Но еще прежде него к Кутузову подошел рядовой ополченец. Это был Долохов.
– Этот как тут? – спросил Пьер.
– Это такая бестия, везде пролезет! – отвечали Пьеру. – Ведь он разжалован. Теперь ему выскочить надо. Какие то проекты подавал и в цепь неприятельскую ночью лазил… но молодец!..
Пьер, сняв шляпу, почтительно наклонился перед Кутузовым.
– Я решил, что, ежели я доложу вашей светлости, вы можете прогнать меня или сказать, что вам известно то, что я докладываю, и тогда меня не убудет… – говорил Долохов.
– Так, так.
– А ежели я прав, то я принесу пользу отечеству, для которого я готов умереть.
– Так… так…
– И ежели вашей светлости понадобится человек, который бы не жалел своей шкуры, то извольте вспомнить обо мне… Может быть, я пригожусь вашей светлости.
– Так… так… – повторил Кутузов, смеющимся, суживающимся глазом глядя на Пьера.
В это время Борис, с своей придворной ловкостью, выдвинулся рядом с Пьером в близость начальства и с самым естественным видом и не громко, как бы продолжая начатый разговор, сказал Пьеру:
– Ополченцы – те прямо надели чистые, белые рубахи, чтобы приготовиться к смерти. Какое геройство, граф!
Борис сказал это Пьеру, очевидно, для того, чтобы быть услышанным светлейшим. Он знал, что Кутузов обратит внимание на эти слова, и действительно светлейший обратился к нему:
– Ты что говоришь про ополченье? – сказал он Борису.
– Они, ваша светлость, готовясь к завтрашнему дню, к смерти, надели белые рубахи.
– А!.. Чудесный, бесподобный народ! – сказал Кутузов и, закрыв глаза, покачал головой. – Бесподобный народ! – повторил он со вздохом.
– Хотите пороху понюхать? – сказал он Пьеру. – Да, приятный запах. Имею честь быть обожателем супруги вашей, здорова она? Мой привал к вашим услугам. – И, как это часто бывает с старыми людьми, Кутузов стал рассеянно оглядываться, как будто забыв все, что ему нужно было сказать или сделать.
Очевидно, вспомнив то, что он искал, он подманил к себе Андрея Сергеича Кайсарова, брата своего адъютанта.
– Как, как, как стихи то Марина, как стихи, как? Что на Геракова написал: «Будешь в корпусе учитель… Скажи, скажи, – заговорил Кутузов, очевидно, собираясь посмеяться. Кайсаров прочел… Кутузов, улыбаясь, кивал головой в такт стихов.
Когда Пьер отошел от Кутузова, Долохов, подвинувшись к нему, взял его за руку.
– Очень рад встретить вас здесь, граф, – сказал он ему громко и не стесняясь присутствием посторонних, с особенной решительностью и торжественностью. – Накануне дня, в который бог знает кому из нас суждено остаться в живых, я рад случаю сказать вам, что я жалею о тех недоразумениях, которые были между нами, и желал бы, чтобы вы не имели против меня ничего. Прошу вас простить меня.
Пьер, улыбаясь, глядел на Долохова, не зная, что сказать ему. Долохов со слезами, выступившими ему на глаза, обнял и поцеловал Пьера.
Борис что то сказал своему генералу, и граф Бенигсен обратился к Пьеру и предложил ехать с собою вместе по линии.
– Вам это будет интересно, – сказал он.
– Да, очень интересно, – сказал Пьер.
Через полчаса Кутузов уехал в Татаринову, и Бенигсен со свитой, в числе которой был и Пьер, поехал по линии.


Бенигсен от Горок спустился по большой дороге к мосту, на который Пьеру указывал офицер с кургана как на центр позиции и у которого на берегу лежали ряды скошенной, пахнувшей сеном травы. Через мост они проехали в село Бородино, оттуда повернули влево и мимо огромного количества войск и пушек выехали к высокому кургану, на котором копали землю ополченцы. Это был редут, еще не имевший названия, потом получивший название редута Раевского, или курганной батареи.
Пьер не обратил особенного внимания на этот редут. Он не знал, что это место будет для него памятнее всех мест Бородинского поля. Потом они поехали через овраг к Семеновскому, в котором солдаты растаскивали последние бревна изб и овинов. Потом под гору и на гору они проехали вперед через поломанную, выбитую, как градом, рожь, по вновь проложенной артиллерией по колчам пашни дороге на флеши [род укрепления. (Примеч. Л.Н. Толстого.) ], тоже тогда еще копаемые.
Бенигсен остановился на флешах и стал смотреть вперед на (бывший еще вчера нашим) Шевардинский редут, на котором виднелось несколько всадников. Офицеры говорили, что там был Наполеон или Мюрат. И все жадно смотрели на эту кучку всадников. Пьер тоже смотрел туда, стараясь угадать, который из этих чуть видневшихся людей был Наполеон. Наконец всадники съехали с кургана и скрылись.
Бенигсен обратился к подошедшему к нему генералу и стал пояснять все положение наших войск. Пьер слушал слова Бенигсена, напрягая все свои умственные силы к тому, чтоб понять сущность предстоящего сражения, но с огорчением чувствовал, что умственные способности его для этого были недостаточны. Он ничего не понимал. Бенигсен перестал говорить, и заметив фигуру прислушивавшегося Пьера, сказал вдруг, обращаясь к нему:
– Вам, я думаю, неинтересно?
– Ах, напротив, очень интересно, – повторил Пьер не совсем правдиво.
С флеш они поехали еще левее дорогою, вьющеюся по частому, невысокому березовому лесу. В середине этого
леса выскочил перед ними на дорогу коричневый с белыми ногами заяц и, испуганный топотом большого количества лошадей, так растерялся, что долго прыгал по дороге впереди их, возбуждая общее внимание и смех, и, только когда в несколько голосов крикнули на него, бросился в сторону и скрылся в чаще. Проехав версты две по лесу, они выехали на поляну, на которой стояли войска корпуса Тучкова, долженствовавшего защищать левый фланг.