NERVA
NERVA（Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application，火箭飛行器用核引擎）是美國原子能委員會(Atomic Energy Commission,簡稱AEC)和NASA旗下的項目，由航天核推進局(Space Nuclear Propulsion Office，簡稱SNPO)領導。整個項目於1972年終止，SNPO也於同年解散。
NERVA計劃論證了核熱力火箭可以成為太空探索的一項可現實可靠的工具。在1968年底，SNPO測試完成最新型號的NERVA引擎——NRX/XE後，認為NERVA可以用於載人火星任務。儘管NERVA引擎在測試後已經被認可可以勝任飛行任務，而且引擎也正準備整合入宇航器中，但在最終飛往火星的夢想實現前，NERVA隨同其他耗資巨大的太空任務被尼克遜政府取消。
NERVA曾被AEC，SNPO和NASA寄予厚望，而實際上，整個項目的成就也達到甚至超過它原先的目標。NERVA最主要的任務是「為太空任務提供核動力推進系統的科技基礎」。[1]
歷史
[編輯]洛斯阿拉莫斯實驗室於1952年開始研發核動力火箭。1955年，勞倫斯-利弗莫國家實驗室的副主任找到了一種方法得以大幅度減輕反應堆重量使得項目提速，之後該項目開始被稱之為「流浪狗計劃」。到1961年，由於「流浪狗計劃」的飛速進度，NASA的馬歇爾太空飛行中心開始考慮在他們的太空任務中使用核動力火箭。馬歇爾太空飛行中心計劃最早在1964年使用來自於洛斯阿拉莫斯實驗室研發的核動力火箭將核動力空間試驗機（RIFT：Reactor-In-Flight-Test ）發射升空。由於來自於此類太空任務的計劃與需求，一個被稱為「航天核推進局」（Space Nuclear Propulsion Office）的機構成立了。SNPO的建立使得AEC和NASA得以協同工作。由H. B. "Harry" Finger擔任SNPO的第一屆主任。Finger上任後做出了推遲發射RIFT的決定，並給核動力火箭引擎制定了十分嚴格精確的目標，在此之後RIFT才會被允許發射。
Finger緊接着挑選了Aerojet公司和Westinghouse公司參與研發NERVA引擎。與此同時，NERVA也會得到來自洛斯阿拉莫斯實驗室的科技支持。經過考慮，SNPO選擇了比沖825秒，推力75，000磅的KIWI-B4核動力火箭設計（Kiwi——鷸鴕，一種產自新西蘭的無翼鳥。）作為52英尺（從推力結構到噴嘴高22英尺）NERVA NRX（核動力火箭實驗：Nuclear Rocket Experimental）的藍本。流浪狗計劃的第二階段被稱為Phoebus（太陽神），而第三階段則是熟知的Pewee（京燕），有着更大的功率（4000 MW）、更高的功率密度和更長效的燃料。但這些工程都沒有成為最終的NERVA。最終可工作的NERVA（被稱為NERVA NRX）是基於KIWI的設計。而當Pewee引擎開始測試時，阿波羅計劃遭到了尼克遜政府大幅度的預算裁減。於是，將人類送上月球和火星計劃被無限期推遲。
NERVA的研發、設計和建造幾乎全部是在洛斯阿拉莫斯實驗室完成的。測試則是在位於內華達測試基地由SNPO特別建造的一座大型設施內進行的。儘管洛斯阿拉莫斯在60年代測試了一系列的KIWI和Phoebus引擎，但直到1966年2月，NASA的NERVA NPX/EST(Engine System Test:引擎系統測試)並沒有進行。整個測試的目標是：
- 論證在無外部能源的情況下啟動和重啟引擎的可行性
- 評估啟動、關機、冷卻以及重啟情況下控制系統的特性（穩定和控制模式）。
- 研究系統在過載運行下的穩定性。
- 研究引擎部件，尤其是反應堆在多次穩定和瞬間重啟下的耐用性。
所有的測試都成功完成了，而且第一台NERVA NRX連續運行了將近2個小時，包括28分鐘的全推力運行。這幾乎是之前的KIWI反應堆運行時間的兩倍。[1]
第二台NERVA引擎——NERVA XE被設計用來儘可能的成為一個完整的飛行系統，甚至包括使用飛行測試渦輪泵。 為了節省時間和金錢，一些不會影響系統性能的組件會被有選擇的拆卸下來。與此同時，一面輻射防護盾會被添加，用來保護外部的組件。引擎將會經受從低壓環境到真空室的點火和部分模擬點火實驗。
NERVA NRX/EST的測試項目包括以下內容：
- 評估引擎系統運行穩定性。
- 表面在發展飛行用引擎中沒有任何技術障礙。
- 評估完整的引擎自動啟動系統。
目標也包括測試位於Jackass Flats用於飛行引擎質檢和許可的新設施。引擎總共運行了115分鐘，包括28次啟動。NASA和SNPO認為「測試表明核動力火箭適合太空飛行任務，而且比衝量是傳統化學火箭的兩倍。」[1] 引擎的表現證明了它可以勝任NASA正在計劃中的火星任務。而測試設施也表面了其可以用於火箭引擎的飛行質檢和許可。
流浪狗/NERVA項目累計了17小時的運行時間包括6小時2000K以上的運行。儘管引擎、渦輪和液氫儲存罐沒有整合在一起，但NASA依舊決定製造可以工作的NERVA航天器。但這充滿危機的火星任務因預算問題在國會造成了一些小麻煩。支持太空計劃的新墨西哥州議員Clinton P. Anderson得了重病，而另一位有利的支持者Lyndon B. Johnson已經開始動搖而且決定不再擔任第二任期的職務。NASA的1969年預算遭到了國會的削減，之後的尼克遜政府不僅大幅削減了1970年的預算，也關閉了土星火箭的生產線並取消了阿波羅17號後的阿波羅任務。在失去用於將NERVA發射入軌的土星S-N火箭後，洛斯阿拉莫斯用Pewee和核反應堆繼續將流浪狗計劃進行了幾年，最終於1972年徹底終止。
測試中最嚴重的一次人員傷害事故是一次液氫爆炸。造成兩位工作人員的腳和鼓膜受傷。而在1959年的一次測試中，液氫被意外地使用殆盡，造成核心過熱後爆炸。為了防止輻射等意外，工作人員在等待了三周後才外出收集四散在內華達沙漠裏的碎片。
參考文獻
[編輯]- ^ 1.0 1.1 1.2 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.
