프로젝트 팀버윈드

Project Timberwind

프로젝트 팀버윈드는 핵 열로켓 개발을 목표로 했다.1987년부터 1991년까지 전략방위계획("스타워즈")의 초기 자금 규모는 총 1억3900만 달러(당시 1년)에 달했다.[1]제안된 로켓은 나중에 이 프로젝트가 공군 우주 핵 열 추진 프로그램으로 이전된 후 더 큰 설계로 확장되었다.

이 프로그램은 스티븐 애프터굿이 제기한 보안 우려로 1992년 감사를 받았다.[1]이 고도로 분류된 프로그램은 FAS Government Secrecy 프로젝트를 시작하는 동기를 제공했다.유죄 판결을 받은 스파이 스튜어트 노제트가 팀버 윈드 프로젝트의 마스터 접속 목록에 있는 것으로 밝혀졌다.[2]

일반적으로 고온 금속, 컴퓨터 모델링 및 원자력 공학 분야의 발전으로 성능이 크게 향상되었다.NERSA 엔진의 중량은 약 6803 kg으로 예상되었지만, 최종 SNTP는 1650 kg의 엔진에서 1/3을 조금 넘는 추력을 제공하는 한편, 930초에서 1000초까지 구체적인 충동을 더욱 개선했다.[citation needed]

역사

1983년 전략방위계획(이하 "스타워즈")은 화학 로켓보다 더 강력한 로켓의 혜택을 받을 수 있는 임무와 더 강력한 로켓만이 수행할 수 있는 임무들을 확인했다.[3]1983년 2월 100KW급 핵 로켓 시스템 개발을 목표로 원자력 추진 프로젝트인 SP-100이 만들어졌다.이 개념은 제임스 R에 의해 개발된 개념인 입자/피블 베드 원자로를 통합했다. 8만9000뉴턴(2만lbf) 이상의 추력 수준에 대해 최대 1000초(9.8km/s)의 특정한 충동과 25~35의 추력 대 중량 비율을 약속했던 브룩헤이븐 국립 연구소의 파월 박사는 이날 연구소에서 이같이 밝혔다.[4]

1987년부터 1991년까지 그것은 1억3900만 달러를 쓴 프로젝트 팀버 윈드로 명명된 비밀 프로젝트로서 자금 지원을 받았다.[5]제안된 로켓 프로젝트는 1991년 10월 공군 필립스 연구소의 우주 핵 열 추진(SNTP) 프로그램으로 이전되었다.[6]NASA는 1992년 우주탐사구상(SEI)의 일환으로 연구를 수행했지만 SNTP가 NERSA에 비해 불충분한 개선을 제공한다고 느꼈고, SEI 임무에는 필요하지 않았다.SNTP 프로그램은 1994년 1월 2억 달러가 지출된 후 종료되었다.[4][7][8]

팀버윈드 사양

팀버윈드 센타우르스의 팀버윈드 45

  • 지름: 13.94ft(4.25m), 길이:[9] 23.87m
  • 엔진 Nr : 1
  • 진공 추력: 99208lbf(441.3kN)
  • 해수면 추력: 88305파운드힘(392.8kN)
  • 진공 특정 임펄스: 1000초
  • 해수면 고유충동: 890초
  • 엔진 중량: 3300lb(1500 kg)
  • 스러스트 대 중량 비율: 30
  • 연소 시간: 449초
  • 추진체:핵/LH

팀버윈드 타이탄의 팀버윈드 75

  • 단계 직경: 6.1m(20ft) 길이: 45.50m[10]
  • 지름[clarification needed]: 5.67ft(2.03m)[citation needed]
  • 엔진 Nr: 3
  • 엔진:
    • 진공 추력: 165347lbf(735.5kN)
    • 해수면 추력: 147160파운드힘(654.6kN)
    • 진공 특정 임펄스: 1000초
    • 해수면 고유충동: 890초
    • 엔진 중량: 5500lb(2500 kg)
    • 스러스트 대 중량 비율: 30
  • 연소 시간: 357초
  • 추진체:핵/LH

목재바람 250단 및 엔진

  • 지름: 28.50 ft (8.70 m)길이: 30.00m[11]
  • 엔진 Nr : 1
    • 진공 추력: 551,142파운드힘(2,451.6 kN)
    • 해수면 추력: 429,902파운드힘(1,912.0kN)
    • 진공 특정 임펄스: 1,000초.
    • 해수면 특정 충동: 780초
    • 엔진 중량: 8,300kg(18,200lb)
    • 스러스트 대 중량 비율: 30
  • 연소 시간: 493초
  • 추진체:핵/LH

우주 핵 열 추진 프로그램

SNTP 엔진
기준 연료 입자
일반 원자로 조립체
흑연 터빈 휠
통합 C-C 압력 용기 & 노즐
PBR 상위 단계 응용 프로그램
PBR 설계 방법론[12]

팀버 윈드 프로젝트와 대조적으로, 우주 핵 열 추진 프로그램(SNTP)은 지구 대기권 내에서 작동하지 않는 우주 리프트를 위한 상층 스테이지를 개발하기 위한 것이었다.SNTP는 핵 열상단 시험 비행 목적을 달성하지 못하여 1994년 1월에 종료되었다.[13]이 프로그램에는 미국 전역의 운영 현장에서 국방부, 에너지부, 그리고 그 하청업자들 전반의 조정 노력이 포함되었다. 이 프로그램의 주요 성과는 가능한 두 곳의 지반 시험에 대한 환경보호국 승인을 조정하는 것이었다.[14]

참여 기관 또는 협력[14] 기관
이름 위치 책임
브룩헤이븐 국립 연구소 뉴욕주 업턴 원자로 재료 및 구성품 시험, 열유압 및 중성자 분석, 원자로 설계 연구[12]
밥콕스 & 윌콕스 버지니아 주 린치버그 원자로 설계시험, 제작 및 조립
샌디아 국립 연구소 앨버커키, NM 원자력 안전, 원자력 계측 및 운용, 원자로 제어 시스템 모델링, 핵실험
에어로젯 추진 사단 새크라멘토, CA 연료 요소 대체 재료 개발
헤라클레스 항공 우주 공사 마그나, UT 엔진 하부 구조 및 노즐의 설계 및 제작
개럿 유체 시스템 부서 템페, AZ 및 산탄, AZ 자세 제어 시스템, 추진제 유량 제어 시스템 및 터보펌프 어셈블리의 설계 및 제작
아이리서치 로스앤젤레스 연합신호부 토런스, CA 터빈 휠 테스트
그루먼 우주 전자 사업부 뉴욕 주 베스페이지 차량 설계 및 제작, 시스템 통합
레이시온 서비스 네바다 주 라스베이거스, NV 설비 및 냉각수 공급 시스템(CSS) 엔지니어링, 설비 공사 관리
레이놀즈 전기 및 엔지니어링 회사, Inc. 라스베이거스, NV 시설공사
불소다니엘, 주식회사 어바인, CA ETS(배출물 처리 시스템) 엔지니어링
샌디아 국립 연구소 Saddle Mountain 테스트 사이트 또는 QUEST 또는 LOFT 사이트 엔진 지상 시험, 핵 부품 시험의 시험 장소 준비, 계획 및 성능
[빨간색] 워싱턴 DC 프로그램 관리
DoE 본사 워싱턴 DC 프로그램 관리, 원자력 안전 보장
DoE 네바다 시험장 라스베이거스, NV 지상시험
DoE 아이다호 국립 공학 연구소 아이다호 폭포, ID 지상시험
미 공군 필립스 연구소 앨버커키, NM 프로그램 관리
미국 육군 공병대 앨런 헌츠빌 ETS 엔지니어링 관리
로스 알라모스 국립 연구소 로스 알라모스, NM 연료 및 재료 테스트
마셜 우주 비행 센터(NASA) 앨런 헌츠빌 재료 및 구성 요소 시뮬레이션/테스트
서부 시험 범위/서부 우주 및 미사일 센터(USAF) 반덴버그 AFB, CA 프로그램 검토
아놀드 엔지니어링 개발 센터 TN 맨체스터 수소유량시험
UNC 제조 회사 운차스빌, CT 재료제조
Grumman Corporation - Calverton 설비 뉴욕 주 롱아일랜드 수소시험

계획된 지상 시험 시설은 1992년에 완공되기까지 4억 달러의 추가 자금이 소요될 것으로 추정되었다.[15]3~4년에 걸쳐 50개 미만의 하위 규모 테스트가 계획되었고, 2000년에 대한 5~25000초의 전체 규모 테스트를 수용하기 위한 설비 확장이 뒤따랐다.MW 엔진.[14]

초기에는 PIPET[입자형 침대 원자로 일체형 성능 요소 테스터]가 PBR 연료 및 연료 요소의 시험과 적격성을 위한 소규모 SNTP 고유 실험으로 구상되었다.다른 기관인 DOE와 NASA의 요구는 NTP 연료, 연료 요소 및 엔진에 대한 국가적인 시험 시설을 만들었다.그 규모에 따라 SNTP 프로그램은 대규모 건설 프로젝트를 위한 자금을 확보할 수 있는 것이다.SNTP 프로그램에 시설의 범위를 확대하라는 요구가 제기되었고 SNTP 프로그램의 경영진은 3개 기관, DoD-DOE-NASA, 지원 및 자금후원을 조정하려고 했지만, 국가 지상 시험 시설에 대한 적절한 자금후원은 얻지 못했다.

— SNTP Final Report, [13]

이 프로그램은 고강도 섬유 개발과 탄소복합재용 카바이드 코팅 등 기술적 성과도 거뒀다.핫섹션 디자인은 모든 탄소-탄소를 사용하여 터빈 입구 온도를 극대화하고 무게를 최소화하도록 진화했다.탄소-탄소는 다른 후보 물질에 비해 핵 가열량이 훨씬 낮아 열 응력 또한 최소화했다.2-D 극지 보강재 직물을 사용하는 시제품 터빈 구성부품은 제안된 입자층 원자로(PBR) 동력 엔진에서 발견되는 부식성, 고온 수소 환경에 사용하기 위해 제작되었다.[13]입자층 원자로 개념은 차량의 페이로드, 전자장치 및 구조뿐만 아니라 극저온 추진체의 허용할 수 없는 소화를 방지하기 위해 상당한 방사선 차폐가 필요했다.감마선을 감쇠시키고 열 중성자를 흡수하는 텅스텐의 추진제 냉각 복합 실드와 고속 및 열 중성자를 위한 산란 단면이 큰 리튬 하이드라이드(Hydride)는 기존 보론 알루미늄 티타늄 하이드라이드(BAST) 실드에 비해 질량이 낮은 것으로 나타났다.[16]

샌디아 국립 연구소는 SNTP 핵 열 추진 개념에 사용할 코팅된 입자 연료의 자격을 확인하는 책임을 맡았다.[15]

SNTP 블리딩 및 익스팬더 사이클 비교
프로 사기
블리딩 사이클
  1. 시스템 복잡성 최소화
  2. 최소 원자로 내부 배관 및 다지관
  3. 원자로 개발 및 발전소 잔액(BOP) 분리
  4. 빠른 시작을 쉽게 달성
 고온 터빈 및 공급 라인 개발 필요
부분 흐름 확장기 사이클
  1. 최첨단 터빈 기술을 사용할 수 있음
  2. 상위 Isp(~0.5%)
  1. 결합된 원자로와 BOP 개발로 프로그램 위험 증가
  2. 터빈을 구동하기 위한 에너지를 공급하기 위한 전용 연료 소자는 고유한 설계로 추가 개발이 필요함

참조

  1. ^ a b Lieberman, Robert (December 1992). "Audit Report on the TIMBER WIND Special Access Program" (PDF). Department of Defense. Archived (PDF) from the original on 20 May 2012. Retrieved 28 July 2012.
  2. ^ Aftergood, Steven (October 2009). "Nozette and Nuclear Rocketry". Federation of American Scientists. Archived from the original on 26 May 2012. Retrieved 28 July 2012.
  3. ^ 해슬렛 1995, 페이지 3-1.
  4. ^ a b Haslett 1995, 페이지 1–1, 2-1–2-5.
  5. ^ 리버만 1992페이지 3-4페이지
  6. ^ 해슬렛 1995, 페이지 2-4.
  7. ^ 밀러 & 베넷 1993, 페이지 143–149. 오류: 대상
  8. ^ 해슬렛 1995, 페이지 3-7.
  9. ^ 팀버윈드 센타우루스
  10. ^ a b 팀버윈 타이탄
  11. ^ 팀버윈드 로켓
  12. ^ a b Ludewig, H. (1996), "Design of particle bed reactors for the space nuclear thermal propulsion program", Progress in Nuclear Energy, 30 (1): 1–65, doi:10.1016/0149-1970(95)00080-4
  13. ^ a b c Haslett, R.A. (1995), Space Nuclear Thermal Propulsion Program Final Report, archived from the original on 2013-04-08, retrieved 2012-07-28
  14. ^ a b c "Final Environmental Impact Statement (EIS) for the Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP) Program". U.S. Defense Technical Information Center. September 1991. Archived from the original on 3 March 2016. Retrieved 7 Aug 2012.
  15. ^ a b Kingsbury, Nancy (October 1992). "Space Nuclear Propulsion: History, Cost, and Status of Programs" (PDF). U.S. Government Accountability Office. Archived (PDF) from the original on 23 September 2014. Retrieved 4 Aug 2012.
  16. ^ Gruneisen, S.J. (1991), Shielding Requirements for Particle Bed Propulsion Systems, archived from the original on 2013-04-08, retrieved 2012-08-19

외부 링크