Projekt Timberwind

Projekt Timberwind syftade till att utveckla kärnvapenraketer . Den initiala finansieringen från Strategic Defense Initiative ("Star Wars") från 1987 till 1991 uppgick till 139 miljoner dollar (då år). Den föreslagna raketen utökades senare till en större design efter att projektet överfördes till Air Force Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP)-programmet.

Programmet genomgick en revision 1992 på grund av säkerhetsproblem som Steven Aftergood tog upp . Detta högklassiga program gav motivationen till att starta FAS Government Secrecy-projektet . Den dömde spionen Stewart Nozette befanns vara på huvudåtkomstlistan för TIMBER WIND-projektet.

Framsteg inom högtemperaturmetaller, datormodellering och kärnteknik i allmänhet resulterade i dramatiskt förbättrad prestanda. Medan NERVA- motorn beräknades väga cirka 6803 kg, erbjöd den slutliga SNTP-en drygt 1/3 av dragkraften från en motor på endast 1650 kg, samtidigt som den specifika impulsen förbättrades ytterligare från 930 till 1000 sekunder. ^{[ citat behövs ]}

Historia

1983 identifierade Strategic Defense Initiative ("Star Wars") uppdrag som kunde dra nytta av raketer som är kraftfullare än kemiska raketer, och några som bara kunde utföras av kraftfullare raketer. Ett nukleärt framdrivningsprojekt, SP-100, skapades i februari 1983 med syftet att utveckla ett 100 KW kärnraketsystem. Konceptet inkorporerade en partikel-/ stenbäddsreaktor , ett koncept utvecklat av James R. Powell vid Brookhaven National Laboratory , som utlovade en specifik impuls på upp till 1 000 sekunder (9,8 km/s) och ett förhållande mellan dragkraft och vikt på mellan 25 och 35 för dragkraftsnivåer större än 89 000 newton (20 000 lbf).

Från 1987 till 1991 finansierades det som ett hemligt projekt med kodnamnet Project Timber Wind, som spenderade 139 miljoner dollar. Det föreslagna raketprojektet överfördes till Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP)-programmet vid Air Force Phillips Laboratory i oktober 1991. NASA genomförde studier som en del av sitt 1992 Space Exploration Initiative (SEI) men ansåg att SNTP erbjöd otillräcklig förbättring jämfört med NERVA, och krävdes inte av några SEI-uppdrag. SNTP-programmet avslutades i januari 1994, efter att 200 miljoner dollar spenderats.

Timberwind Specifikationer

Timberwind 45 på Timberwind Centaur

Diameter: 13,94 fot (4,25 m), längd: 23,87 m
Antal motorer: 1
Vakuumkraft: 99208 lbf (441,3 kN)
Dragkraft vid havsnivå: 88305 lbf (392,8 kN)
Vakuumspecifik impuls: 1000 s
Havsnivåspecifik impuls: 890 s
Motormassa: 3300 lb (1500 kg)
Förhållande mellan dragkraft och vikt: 30
Brinntid: 449 s
Drivmedel: Kärnkraft/LH ₂

Timberwind 75 på Timberwind Titan

Scenens diameter: 6,1 m (20 fot) Längd: 45,50 m
Diameter ^{[ förtydligande behövs ]} : 5,67 fot (2,03 m) ^{[ citat behövs ]}
Antal motorer: 3
Motor:
- Vakuumkraft: 165347 lbf (735,5 kN)
- Dragkraft vid havsnivå: 147160 lbf (654,6 kN)
- Vakuumspecifik impuls: 1000 s
- Havsnivåspecifik impuls: 890 s
- Motormassa: 5500 lb (2500 kg)
- Förhållande mellan dragkraft och vikt: 30
Brinntid: 357 s
Drivmedel: Kärnkraft/LH ₂

Timberwind 250 steg och motor

Diameter: 28,50 fot (8,70 m). Längd: 30,00 m
Antal motorer: 1
- Vakuumkraft: 551 142 lbf (2 451,6 kN).
- Dragkraft vid havsnivå: 429 902 lbf (1 912,0 kN)
- Vakuumspecifik impuls: 1 000 s.
- Havsnivåspecifik impuls: 780 s.
- Motormassa: 8 300 kg (18 200 lb).
- Förhållande mellan dragkraft och vikt: 30
Brinntid: 493 s
Drivmedel: Kärnkraft/LH ₂

Space Nuclear Thermal Propulsion Program

SNTP-motor

Baslinjebränslepartikel

Typisk reaktormontering

Grafit turbinhjul

Integrerat CC tryckkärl & munstycke

PBR Upper Stage Applications

PBR Design metodik

I motsats till TIMBER WIND-projektet var programmet Space Nuclear Thermal Propulsion (SNTP) avsett att utveckla övre etapper för rymdlyft som inte skulle fungera i jordens atmosfär. SNTP misslyckades med att uppnå sitt mål att flygtesta ett kärntekniskt översteg och avslutades i januari 1994. Programmet innebar att samordna insatser från försvarsdepartementet, energidepartementet och deras entreprenörer från driftplatser över hela USA. genomförandet av programmet var att samordna miljöskyddsmyndighetens godkännanden för marktestning på två möjliga platser.

Deltagande eller samverkande byråer
namn	Plats	Ansvar
Brookhaven National Laboratory	Upton, NY	Testning av reaktormaterial och komponenter; termisk-hydraulisk och neutronisk analys; reaktordesignstudier
Babcock och Wilcox	Lynchburg, VA	Reaktordesigntestning, tillverkning och montering
Sandia National Labs	Albuquerque, NM	Kärnsäkerhet, kärnteknisk instrumentering och drift, modellering av reaktorstyrsystem, kärnvapenprovning
Aerojet Propulsion Division	Sacramento, CA	Utveckling av alternativa material för bränsleelement
Hercules Aerospace Corporation	Magna, UT	Design och tillverkning av motorns nedre struktur och munstycke
Garrett Fluid Systems Division	Tempe, AZ och San Tan, AZ	Design och tillverkning av attitydkontrollsystem, drivmedelsflödeskontrollsystem och turbopumpaggregat
AiResearch Los Angeles Division of Allied Signal	Torrance, CA	Test av turbinhjul
Grumman Space Electronics Division	Bethpage, NY	Fordonsdesign och tillverkning, systemintegration
Raytheon Services Nevada	Las Vegas, NV	Facility and Coolant Supply System (CSS) engineering, anläggningskonstruktionsledning
Reynolds Electrical and Engineering Company, Inc	Las Vegas, NV	Anläggningsbyggande
Fluor-Daniel, Inc.	Irvine, CA	ETS-teknik (Efluent Treatment System).
Sandia National Labs	Saddle Mountain Test Site eller QUEST eller LOFT Sites	Förberedelse av testplats, planering och utförande av marktester av motorer, provning av kärnkomponenter
[REDAKTERAD]	Washington, DC	Programledning
DoE:s huvudkontor	Washington, DC	Programledning, kärnsäkerhetssäkring
DoE Nevada Test Site	Las Vegas, NV	Markprovning
DoE Idaho National Engineering Lab	Idaho Falls, ID	Markprovning
US Air Force Phillips Lab	Albuquerque, NM	Programledning
US Army Corps of Engineers	Huntsville, AL	ETS ingenjörsledning
Los Alamos National Laboratory	Los Alamos, NM	Bränsle- och materialprovning
Marshall Space Flight Center (NASA)	Huntsville, AL	Material- och komponentsimulering/testning
Western Test Range/Western Space & Missile Center (USAF)	Vandenberg AFB, CA	Programgranskning
Arnold Engineering Development Center	Manchester, TN	Vätgasflödestestning
UNC Manufacturing Company	Uncasville, CT	Materialtillverkning
Grumman Corporation - Calverton Facility	Long Island, NY	Vätgasprovning

De planerade marktestanläggningarna beräknades kosta 400 miljoner USD i ytterligare finansiering för att slutföra 1992. Färre än 50 subskaletester planerades under tre till fyra år, följt av anläggningsutbyggnader för att rymma fem till 25 1000 sekunders fullskaletester av en 2000MW motor.

Från början var PIPET [Particle Bed Reactor Integral Performance Element Tester] tänkt som ett litet, billigt, SNTP-specifikt experiment för att testa och kvalificera PBR-bränsle och bränsleelement. Kraven från andra myndigheter, DOE och NASA, resulterade i en nationell testanläggning för NTP-bränsle, bränsleelement och motorer. Dess storlek ökade SNTP-programmets förmåga att säkra medel för ett så stort byggprojekt. Även om kraven ställdes på SNTP-programmet för att utöka anläggningens räckvidd och SNTP-programmets ledning försökte samordna tri-byrån, DoD-DOE-NASA, stöd och finansiering, erhölls inte tillräckligt finansieringsstöd för den nationella marktestanläggningen.

— SNTP-slutrapport,

Programmet hade också tekniska landvinningar, som att utveckla höghållfasta fibrer och karbidbeläggningar för kol-kolkompositer . Den heta sektionsdesignen utvecklades för att använda all kol-kol för att maximera turbinens inloppstemperatur och minimera vikten. Carbon-Carbon har mycket lägre kärnvärme än andra kandidatmaterial, så termiska spänningar minimerades också. Prototyp av turbinkomponenter som använder en 2-D polär förstärkningsväv tillverkades för användning i den korrosiva, högtemperaturvätemiljö som finns i den föreslagna partikelbäddsreaktorn (PBR)-drivna motorn. Partikelbäddsreaktorkonceptet krävde betydande strålskydd, inte bara för nyttolasten, elektroniken och strukturen hos fordonet, utan också för att förhindra oacceptabel avkokning av det kryogena drivmedlet. En drivmedelskyld, kompositsköld av volfram , som dämpar gammastrålar och absorberar termiska neutroner, och litiumhydrid , som har ett stort spridningstvärsnitt för snabba och termiska neutroner visade sig fungera bra med låg massa jämfört med äldre boraluminium titanhydrid (BATH) sköldar.

Sandia National Labs ansvarade för kvalificeringen av det belagda partikelbränslet för användning i SNTP:s nukleära termiska framdrivningskoncept.

SNTP-jämförelse av utfalls- och expansionscykler
	Proffs	Lura
Blödningscykel	Lägsta systemkomplexitet Minimal reaktor intern VVS & grenrör Utveckling av reaktor och anläggningsbalans (BOP) är frånkopplad Snabb uppstart lätt att uppnå	Utveckling av högtempturbiner och matningsledningar krävs
Delflödesexpandercykel	Toppmodern turbinteknik kan användas Högre Isp (~0,5 %)	Kopplad reaktor- och BOP-utveckling ökar programmatisk risk Dedikerade bränsleelement för att leverera energi för att driva turbinen är av unik design och kräver ytterligare utveckling

externa länkar