مشروع تيمبرويند

كان مشروع تيمبرويند مشروعًا لتطوير صواريخ نووية حرارية . بلغ التمويل الأولي من مبادرة الدفاع الاستراتيجي للفترة من عام 1987 إلى عام 1991 ما مجموعه 139 مليون دولار (في ذلك العام). ^{[ 1 ]} تم توسيع تصميم الصاروخ المقترح لاحقًا ليصبح أكبر حجمًا بعد نقل المشروع إلى برنامج الدفع النووي الحراري الفضائي التابع للقوات الجوية.

خضع البرنامج لتدقيق في عام 1992 بسبب مخاوف أمنية أثارها ستيفن أفترغود . ^{[ 1 ]} وقد شكّل هذا البرنامج شديد السرية الدافع وراء بدء مشروع السرية الحكومية التابع لوكالة الاستخبارات الخارجية . وتبين أن الجاسوس المدان ستيوارت نوزيت كان مدرجًا في قائمة الوصول الرئيسية لمشروع تيمبر ويند . ^{[ 2 ]}

أدت التطورات في مجال المعادن المقاومة للحرارة العالية، والنمذجة الحاسوبية، والهندسة النووية عمومًا، إلى تحسين الأداء بشكل ملحوظ. فبينما كان من المتوقع أن يزن محرك نيرفا  حوالي 6803 كيلوغرامات، قدم محرك SNTP النهائي ما يزيد قليلاً عن ثلث قوة الدفع التي كان يوفرها محرك يزن 1650 كيلوغرامًا فقط (  أقل من ربع الكتلة )، مع تحسين الدفع النوعي من 930 إلى 1000 ثانية.

في عام 1983، حددت مبادرة الدفاع الاستراتيجي ("حرب النجوم") مهامًا يمكن أن تستفيد من صواريخ أقوى من الصواريخ الكيميائية، وبعضها لا يمكن تنفيذه إلا بصواريخ أقوى. ^{[ 3 ]} وفي فبراير 1983، أُنشئ مشروع الدفع النووي SP-100 بهدف تطوير نظام صاروخي نووي بقدرة 100 كيلوواط. تضمن المفهوم مفاعلًا يعمل بطبقة من الجسيمات/الحصى ، وهو مفهوم طوره جيمس ر. باول في مختبر بروكهافن الوطني ، والذي وعد بدفع نوعي يصل إلى 1000 ثانية (9.8 كم/ث) ونسبة دفع إلى وزن تتراوح بين 25 و35 لمستويات دفع تتجاوز 89000 نيوتن (20000 رطل) . ^{[ 4 ]}  

في الفترة من عام 1987 إلى عام 1991، مُوِّل المشروع سرًا تحت اسم "مشروع تيمبرويند"، وبلغت تكلفته 139 مليون دولار. ^{[ 5 ]} نُقل مشروع الصاروخ المقترح إلى برنامج الدفع النووي الحراري الفضائي (SNTP) في مختبر فيليبس التابع للقوات الجوية في أكتوبر 1991. ^{[ 6 ]} أجرت وكالة ناسا دراسات كجزء من مبادرة استكشاف الفضاء (SEI) لعام 1992، لكنها رأت أن برنامج SNTP لم يُقدِّم تحسينًا كافيًا مقارنةً ببرنامج NERVA، ولم يكن مطلوبًا لأي من مهمات SEI. أُنهي برنامج SNTP في يناير 1994، ^{[ 4 ] [ 7 ]} بعد إنفاق 200 مليون دولار. ^{[ 8 ]}

على النقيض من مشروع تيمبر ويند، كان برنامج الدفع النووي الحراري الفضائي (SNTP) يهدف إلى تطوير مراحل عليا للرفع الفضائي لا تعمل داخل الغلاف الجوي للأرض. وقد فشل برنامج SNTP في تحقيق هدفه المتمثل في اختبار مرحلة عليا نووية حرارية في رحلة فضائية، وتم إيقافه في يناير 1994. ^{[ 13 ]} تضمن البرنامج تنسيق الجهود بين وزارة الدفاع ووزارة الطاقة ومتعاقديهما من مواقع تشغيلية في جميع أنحاء الولايات المتحدة. ومن أبرز إنجازات البرنامج تنسيق الموافقات من وكالة حماية البيئة لإجراء اختبارات أرضية في موقعين محتملين. ^{[ 14 ]}

قُدِّرت تكلفة مرافق الاختبار الأرضية المخطط لها بـ 400 مليون دولار من التمويل الإضافي لإكمالها في عام 1992. ^{[ 15 ]} وتم التخطيط لإجراء أقل من 50 اختبارًا مصغرًا على مدى ثلاث إلى أربع سنوات، تليها توسعات للمرافق لاستيعاب ما بين 5 إلى 25 اختبارًا كامل النطاق لمدة 1000 ثانية لمحرك بقدرة 2000 ميغاواط. ^{[ 14 ]}

في البداية، صُمم جهاز اختبار عناصر الأداء المتكاملة لمفاعل طبقة الجسيمات (PIPET) ليكون تجربة صغيرة ومنخفضة التكلفة خاصة ببرنامج اختبار البلازما الوطني (SNTP) لاختبار وتأهيل وقود ومكونات وقود مفاعل طبقة الجسيمات. إلا أن مطالب وكالات أخرى، كوزارة الطاقة ووكالة ناسا، أدت إلى إنشاء منشأة اختبار وطنية لوقود ومكونات وقود ومحركات برنامج اختبار البلازما الوطني. وقد تجاوز حجم هذه المنشأة قدرة برنامج اختبار البلازما الوطني على تأمين التمويل اللازم لمشروع بناء بهذا الحجم. ورغم المطالبات التي وُجهت لبرنامج اختبار البلازما الوطني بتوسيع نطاق المنشأة، وسعي إدارة البرنامج لتنسيق الدعم والتمويل بين الوكالات الثلاث (وزارة الدفاع، ووزارة الطاقة، ووكالة ناسا)، إلا أنه لم يتم الحصول على التمويل الكافي لمنشأة الاختبار الأرضية الوطنية.

حقق البرنامج إنجازات تقنية أيضًا، مثل تطوير ألياف عالية المتانة، وطلاءات كربيد للمركبات الكربونية . وقد تطور تصميم الجزء الساخن ليستخدم الكربون بالكامل لزيادة درجة حرارة مدخل التوربين إلى أقصى حد وتقليل الوزن إلى أدنى حد. يتميز الكربون بانخفاض التسخين النووي مقارنةً بالمواد المرشحة الأخرى، مما قلل الإجهادات الحرارية أيضًا. صُنعت مكونات توربينية نموذجية باستخدام نسيج تقوية قطبي ثنائي الأبعاد لاستخدامها في بيئة الهيدروجين المسببة للتآكل وذات درجة الحرارة العالية الموجودة في المحرك المقترح الذي يعمل بمفاعل طبقة الجسيمات (PBR). ^{[ 13 ]} تطلب مفهوم مفاعل طبقة الجسيمات حماية إشعاعية كبيرة، ليس فقط للحمولة والإلكترونيات وهيكل المركبة، ولكن أيضًا لمنع التبخر غير المقبول للوقود المبرد. وُجد أن درعًا مركبًا مبردًا بالوقود، مصنوعًا من التنجستن الذي يخفف أشعة جاما ويمتص النيوترونات الحرارية، وهيدريد الليثيوم الذي يتميز بمقطع عرضي كبير لتشتيت النيوترونات السريعة والحرارية، يؤدي أداءً جيدًا بكتلة منخفضة مقارنةً بدروع بورون ألومنيوم تيتانيوم هيدريد (BATH) القديمة. ^{[ 16 ]}

كانت مختبرات سانديا الوطنية مسؤولة عن تأهيل وقود الجسيمات المغلفة لاستخدامه في مفهوم الدفع الحراري النووي SNTP. ^{[ 15 ]}

• رابط موسوعة رواد الفضاء حول Timberwind 45
• رابط موسوعة رواد الفضاء حول Timberwind 75
• رابط موسوعة أسترونوتيكا حول طائرة تيمبرويند 250
• التقرير النهائي لبرنامج الدفع الحراري النووي الفضائي