Проект Timberwind был направлен на разработку ядерных тепловых ракет . Первоначальное финансирование Стратегической оборонной инициативы с 1987 по 1991 год составило 139 миллионов долларов (по тогдашнему курсу). [1] Предложенная ракета была позже расширена до более крупной конструкции после того, как проект был передан в программу ВВС по космическим ядерным тепловым двигателям (SNTP).
Программа прошла аудит в 1992 году из-за проблем безопасности, поднятых Стивеном Афтергудом . [1] Эта строго засекреченная программа послужила мотивацией для запуска проекта FAS Government Secrecy . Осужденный шпион Стюарт Нозетт был обнаружен в главном списке доступа для проекта TIMBER WIND. [2]
Достижения в области высокотемпературных металлов, компьютерного моделирования и ядерной инженерии в целом привели к значительному улучшению производительности. В то время как двигатель NERVA, как предполагалось, должен был весить около 6803 кг, окончательный SNTP предлагал чуть более 1/3 тяги от двигателя весом всего 1650 кг, при этом удельный импульс был дополнительно улучшен с 930 до 1000 секунд. [ необходима цитата ]
В 1983 году Стратегическая оборонная инициатива («Звездные войны») определила миссии, которые могли бы выиграть от ракет, более мощных, чем химические ракеты, и некоторые, которые могли быть выполнены только более мощными ракетами. [3] Проект ядерного двигателя SP-100 был создан в феврале 1983 года с целью разработки ядерной ракетной системы мощностью 100 кВт. Концепция включала реактор с частицами/ шариками , концепцию, разработанную Джеймсом Р. Пауэллом в Брукхейвенской национальной лаборатории , которая обещала удельный импульс до 1000 секунд (9,8 км/с) и отношение тяги к весу от 25 до 35 для уровней тяги более 89 000 ньютонов (20 000 фунтов силы). [4]
С 1987 по 1991 год он финансировался как секретный проект под кодовым названием Project Timberwind, на который было потрачено 139 миллионов долларов. [5] Предлагаемый проект ракеты был передан в программу Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP) в Лаборатории Филлипса ВВС в октябре 1991 года. [6] НАСА провело исследования в рамках своей Инициативы по исследованию космоса (SEI) 1992 года, но посчитало, что SNTP предлагает недостаточное улучшение по сравнению с NERVA и не требуется ни для одной из миссий SEI. Программа SNTP была прекращена в январе 1994 года, [4] [7] после того, как было потрачено 200 миллионов долларов. [8]
В отличие от проекта TIMBER WIND, программа Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP) была направлена на разработку верхних ступеней для космических подъемных устройств, которые не будут работать в атмосфере Земли. SNTP не смогла достичь своей цели летных испытаний верхней ступени ядерного теплового двигателя и была прекращена в январе 1994 года. [13] Программа включала координацию усилий Министерства обороны, Министерства энергетики и их подрядчиков с рабочих площадок по всей территории США. Главным достижением программы стала координация одобрений Агентства по охране окружающей среды для наземных испытаний на двух возможных площадках. [14]
Планируемые наземные испытательные объекты, как предполагалось, обойдутся в 400 млн долларов дополнительного финансирования для завершения в 1992 году. [15] Менее 50 испытаний субмасштаба были запланированы на три-четыре года, после чего последовало расширение объекта для проведения от пяти до 25 1000-секундных полномасштабных испытаний двигателя мощностью 2000 МВт. [14]
Первоначально PIPET [Particle Bed Reactor Integral Performance Element Tester] задумывался как небольшой, недорогой, специфичный для SNTP эксперимент по тестированию и квалификации топлива PBR и топливных элементов. Требования других агентств, DOE и NASA, привели к созданию национального испытательного центра для топлива NTP, топливных элементов и двигателей. Его размер превысил возможности программы SNTP по обеспечению финансирования такого крупного строительного проекта. Хотя к программе SNTP были предъявлены требования по расширению масштабов центра, а руководство программы SNTP пыталось координировать поддержку и финансирование трех агентств, DoD-DOE-NASA, адекватной финансовой поддержки для национального наземного испытательного центра получено не было.
— Заключительный отчет SNTP, [13]
Программа также имела технические достижения, такие как разработка высокопрочных волокон и карбидных покрытий для композитов углерод-углерод . Конструкция горячей секции развивалась для использования всего углерод-углерода, чтобы максимизировать температуру на входе турбины и минимизировать вес. Углерод-углерод имеет гораздо более низкий ядерный нагрев, чем другие материалы-кандидаты, поэтому термические напряжения также были минимизированы. Компоненты прототипа турбины, использующие двумерное полярное армирующее переплетение, были изготовлены для использования в коррозионной, высокотемпературной водородной среде, обнаруженной в предлагаемом двигателе с реактором с частицами (PBR). [13] Концепция реактора с частицами требовала значительной радиационной защиты не только для полезной нагрузки, электроники и структуры транспортного средства, но и для предотвращения неприемлемого выкипания криогенного топлива. Было обнаружено , что охлаждаемый топливом композитный экран из вольфрама , который ослабляет гамма-лучи и поглощает тепловые нейтроны, и гидрида лития , который имеет большое сечение рассеяния для быстрых и тепловых нейтронов, хорошо работает при малой массе по сравнению со старыми экранами из гидрида бора, алюминия и титана (BATH). [16]
Sandia National Labs отвечала за квалификацию покрытого частицами топлива для использования в концепции ядерного теплового двигателя SNTP. [15]