El proyecto Timberwind tenía como objetivo desarrollar cohetes térmicos nucleares . La financiación inicial de la Iniciativa de Defensa Estratégica desde 1987 hasta 1991 ascendió a 139 millones de dólares (en ese entonces). [1] El cohete propuesto se amplió posteriormente a un diseño más grande después de que el proyecto se transfiriera al programa de Propulsión Térmica Nuclear Espacial (SNTP) de la Fuerza Aérea.
El programa fue sometido a una auditoría en 1992 debido a las preocupaciones de seguridad planteadas por Steven Aftergood . [1] Este programa altamente clasificado proporcionó la motivación para iniciar el proyecto FAS Government Secrecy . Se descubrió que el espía convicto Stewart Nozette estaba en la lista maestra de acceso para el proyecto TIMBER WIND. [2]
Los avances en metales de alta temperatura, modelado por computadora e ingeniería nuclear en general dieron como resultado un rendimiento mejorado drásticamente. Mientras que se había proyectado que el motor NERVA pesaría alrededor de 6803 kg, el SNTP final ofrecía poco más de 1/3 del empuje de un motor de solo 1650 kg, al tiempo que mejoraba aún más el impulso específico de 930 a 1000 segundos. [ cita requerida ]
En 1983, la Iniciativa de Defensa Estratégica ("Star Wars") identificó misiones que podrían beneficiarse de cohetes más potentes que los cohetes químicos, y algunas que solo podrían ser llevadas a cabo por cohetes más potentes. [3] En febrero de 1983 se creó un proyecto de propulsión nuclear, SP-100, con el objetivo de desarrollar un sistema de cohete nuclear de 100 KW. El concepto incorporaba un reactor de lecho de partículas/guijarros , un concepto desarrollado por James R. Powell en el Laboratorio Nacional de Brookhaven , que prometía un impulso específico de hasta 1.000 segundos (9,8 km/s) y una relación empuje/peso de entre 25 y 35 para niveles de empuje superiores a 89.000 newtons (20.000 lbf). [4]
De 1987 a 1991 se financió como un proyecto secreto con el nombre en código de Proyecto Timberwind, que gastó 139 millones de dólares. [5] El proyecto de cohete propuesto fue transferido al programa de Propulsión Térmica Nuclear Espacial (SNTP) en el Laboratorio Phillips de la Fuerza Aérea en octubre de 1991. [6] La NASA realizó estudios como parte de su Iniciativa de Exploración Espacial (SEI) de 1992, pero consideró que el SNTP ofrecía una mejora insuficiente con respecto a NERVA y no era necesario para ninguna misión SEI. El programa SNTP finalizó en enero de 1994, [4] [7] después de gastar 200 millones de dólares. [8]
A diferencia del proyecto TIMBER WIND, el programa de Propulsión Térmica Nuclear Espacial (SNTP) tenía como objetivo desarrollar etapas superiores para el transporte espacial que no operaran dentro de la atmósfera terrestre. El SNTP no logró su objetivo de probar en vuelo una etapa superior térmica nuclear y fue cancelado en enero de 1994. [13] El programa implicó la coordinación de esfuerzos entre el Departamento de Defensa, el Departamento de Energía y sus contratistas desde sitios operativos en todo Estados Unidos. Un logro importante del programa fue coordinar las aprobaciones de la Agencia de Protección Ambiental para pruebas en tierra en dos posibles sitios. [14]
Se estimó que las instalaciones de pruebas terrestres planificadas costarían 400 millones de dólares de financiación adicional para completarse en 1992. [15] Se planificaron menos de 50 pruebas a escala inferior durante tres a cuatro años, seguidas de ampliaciones de las instalaciones para dar cabida a entre cinco y 25 pruebas a escala real de 1000 segundos de un motor de 2000 MW. [14]
Inicialmente, el PIPET [Particle Bed Reactor Integral Performance Element Tester] fue concebido como un experimento pequeño, de bajo costo y específico del SNTP para probar y calificar el combustible y los elementos de combustible del PBR. Las demandas de otras agencias, el DOE y la NASA, dieron como resultado una instalación de prueba nacional para combustible, elementos de combustible y motores del NTP. Su tamaño superó la capacidad del Programa SNTP para asegurar los fondos para un proyecto de construcción de tal envergadura. Aunque se le exigió al Programa SNTP que ampliara el alcance de la instalación y la administración del Programa SNTP intentó coordinar el apoyo y la financiación de las tres agencias, DoD-DOE-NASA, no se obtuvo el apoyo financiero adecuado para la instalación nacional de pruebas terrestres.
— Informe final del SNTP, [13]
El programa también tuvo logros técnicos, como el desarrollo de fibras de alta resistencia y recubrimientos de carburo para compuestos de carbono-carbono . El diseño de la sección caliente evolucionó para utilizar todo carbono-carbono para maximizar la temperatura de entrada de la turbina y minimizar el peso. El carbono-carbono tiene un calentamiento nuclear mucho menor que otros materiales candidatos, por lo que también se minimizaron las tensiones térmicas. Se fabricaron componentes de turbina prototipo que emplean un tejido de refuerzo polar 2-D para su uso en el entorno de hidrógeno corrosivo y de alta temperatura que se encuentra en el motor impulsado por reactor de lecho de partículas (PBR) propuesto. [13] El concepto de reactor de lecho de partículas requirió un blindaje significativo contra la radiación, no solo para la carga útil, la electrónica y la estructura del vehículo, sino también para evitar la ebullición inaceptable del propulsor criogénico. Se descubrió que un escudo compuesto de tungsteno , que atenúa los rayos gamma y absorbe los neutrones térmicos, e hidruro de litio , que tiene una gran sección transversal de dispersión para neutrones rápidos y térmicos, enfriado por propulsor, funcionaba bien con baja masa en comparación con escudos más antiguos de hidruro de titanio, aluminio y boro (BATH). [16]
Sandia National Labs fue responsable de la calificación del combustible de partículas recubiertas para su uso en el concepto de propulsión térmica nuclear SNTP. [15]