El Proyecto Rover fue un proyecto estadounidense para desarrollar un propulsor termonuclear que funcionó de 1955 a 1973 en el Laboratorio Científico de Los Álamos (LASL). Comenzó como un proyecto de las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos para desarrollar una etapa superior de propulsión nuclear para un misil balístico intercontinental (ICBM). El proyecto se transfirió a la NASA en 1958, después de que la crisis del Sputnik desencadenara la Carrera Espacial. Fue gestionado por la Oficina de Propulsión Nuclear Espacial (SNPO), una agencia conjunta de la Comisión de Energía Atómica (AEC) y la NASA. El Proyecto Rover pasó a formar parte del proyecto Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application (NERVA) de la NASA y, en lo sucesivo, se ocupó de la investigación sobre el diseño de reactores nucleares para cohetes, mientras que NERVA se ocupó del desarrollo general y el despliegue de motores nucleares para cohetes, así como de la planificación de misiones espaciales.
Los reactores nucleares para el Proyecto Rover se construyeron en el Área Técnica 18 (TA-18) del LASL, también conocida como Pajarito Canyon Site. Allí se probaron a muy baja potencia y luego se enviaron al Área 25 (conocida como Jackass Flats) en el emplazamiento de pruebas de Nevada de la AEC. Las pruebas de los elementos combustibles y otras ciencias de los materiales fueron realizadas por la División N del LASL en TA-46 utilizando varios hornos y, más tarde, un reactor de pruebas personalizado, el Horno Nuclear. El Proyecto Rover dio lugar al desarrollo de tres tipos de reactores: Kiwi (1955 a 1964), Phoebus (1964 a 1969) y Pewee (1969 a 1972). Kiwi y Phoebus eran reactores grandes, mientras que Pewee era mucho más pequeño, ajustándose al menor presupuesto disponible después de 1968.
Los reactores se alimentaban con uranio altamente enriquecido, y el hidrógeno líquido se utilizaba como propulsor de cohetes y refrigerante del reactor. El grafito nuclear y el berilio se utilizaban como moderadores y reflectores de neutrones. Los motores se controlaban mediante tambores con grafito o berilio en un lado y boro (un veneno nuclear) en el otro, y el nivel de energía se ajustaba girando los tambores. Como el hidrógeno también actúa como moderador, al aumentar el flujo de propulsante también aumentaba la potencia del reactor sin necesidad de ajustar los tambores. Las pruebas del Proyecto Rover demostraron que los motores nucleares de los cohetes podían apagarse y volver a encenderse muchas veces sin dificultad, y que podían agruparse si se deseaba más empuje. Su impulso específico (eficiencia) era aproximadamente el doble que el de los cohetes químicos.
El cohete nuclear gozó de un fuerte apoyo político por parte del influyente presidente del Comité Conjunto de Energía Atómica del Congreso de los Estados Unidos, el senador Clinton P. Anderson de Nuevo México (donde se encontraba el LASL), y de sus aliados, los senadores Howard Cannon de Nevada y Margaret Chase Smith de Maine. Esto le permitió sobrevivir a múltiples intentos de cancelación que se hicieron cada vez más graves en el recorte de costes que prevaleció a medida que se intensificaba la guerra de Vietnam y después de que la carrera espacial terminara con el alunizaje del Apolo 11. Los proyectos Rover y NERVA fueron cancelados por su objeción en enero de 1973, y ninguno de los reactores llegó a volar.
Inicios
Primeros conceptos Durante la Segunda Guerra Mundial, algunos científicos del Laboratorio de Los Álamos del Proyecto Manhattan, entre ellos Stan Ulam, Frederick Reines y Frederic de Hoffmann, especularon con el desarrollo de cohetes de propulsión nuclear.En 1947, Ulam y Cornelius Joseph «C. J.» Everett escribieron un artículo en el que consideraban el uso de bombas atómicas como medio de propulsión de cohetes, el cual se convirtió en la base del Proyecto Orión. En diciembre de 1945, Theodore von Karman y Hsue-Shen Tsien redactaron un informe para las Fuerzas Aéreas del Ejército de Estados Unidos. Aunque coincidían en que aún no era práctico, Tsien especulaba con la posibilidad de que algún día los cohetes de propulsión nuclear tuvieran potencia suficiente para poner satélites en órbita.
En 1947, el Laboratorio de Aerofísica de North American Aviation publicó un amplio documento en el que se analizaban muchos de los problemas que planteaba la utilización de reactores nucleares para propulsar aviones y cohetes. El estudio se centraba específicamente en un avión con una autonomía de 16.000 kilómetros y una carga útil de 3.600 kilogramos, y abarcaba las turbobombas, la estructura, los depósitos, la aerodinámica y el diseño del reactor nuclear. Se concluyó con que el hidrógeno era el mejor propulsante y que el grafito sería el mejor moderador de neutrones, pero asumieron una temperatura de funcionamiento de 3.150 °C (5.700 °F), que estaba más allá de las capacidades de los materiales disponibles. La conclusión fue que los cohetes de propulsión nuclear aún no eran prácticos.
La revelación pública de la energía atómica al final de la guerra generó una gran cantidad de especulaciones, y en el Reino Unido, Val Cleaver, ingeniero jefe de la división de cohetes de De Havilland, y Leslie Shepard, físico nuclear de la Universidad de Cambridge, consideraron independientemente el problema de la propulsión nuclear de cohetes. Ellos colaboraron y, en una serie de artículos publicados en el Journal of the British Interplanetary Society en 1948 y 1949, esbozaron el diseño de un cohete de propulsión nuclear con un intercambiador de calor de grafito de núcleo sólido. Concluyeron a regañadientes que los cohetes nucleares eran esenciales para la exploración del espacio profundo, pero que aún no eran técnicamente viables.
Informe Bussard En 1953, Robert W. Bussard, un físico que trabajaba en el proyecto de Energía Nuclear para la Propulsión de Aeronaves (NEPA) en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, escribió un estudio detallado. Había leído los trabajos de Cleaver y Shepard, los de Tsien y un informe de febrero de 1952 de los ingenieros de Consolidated Vultee. Utilizó datos y análisis de cohetes químicos existentes, junto con las especificaciones de los componentes existentes. Sus cálculos se basaban en el estado actual de los reactores nucleares. Las conclusiones pesimistas del Consolidated Vultee se debían, en parte, a que sólo se había tenido en cuenta un reducido abanico de posibilidades.
El resultado, Nuclear Energy for Rocket Propulsion, afirmaba que el uso de la propulsión nuclear en cohetes no está limitado por consideraciones de energía de combustión y, por tanto, pueden utilizarse propulsores de bajo peso molecular, como el hidrógeno puro. Mientras que un motor convencional podría producir una velocidad de escape de 2.500 metros por segundo (8.300 pies/s), un motor nuclear alimentado con hidrógeno podría alcanzar una velocidad de escape de 6.900 metros por segundo (22.700 pies/s) en las mismas condiciones. Se propuso un reactor moderado por grafito debido a la capacidad del grafito para soportar altas temperaturas y concluyó que los elementos combustibles necesitarían un revestimiento protector para resistir la corrosión por el propulsante de hidrógeno.
El estudio de Bussard tuvo poca repercusión al principio, principalmente porque sólo se imprimieron 29 ejemplares y estaba clasificado como Restricted Data, por lo que sólo podía leerlo alguien con la autorización de seguridad necesaria. En diciembre de 1953, se publicó en el Journal of Reactor Science and Technology de Oak Ridge. Aunque seguía siendo clasificado, esto le dio una mayor difusión. Darol Froman, director adjunto del Laboratorio Científico de Los Álamos (LASL), y Herbert York, director del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California en Livermore, se mostraron interesados y crearon comités para investigar la propulsión nuclear de cohetes. Froman llevó a Bussard a Los Álamos para que le ayudara durante una semana al mes.
Aprobación El estudio de Robert Bussard también atrajo la atención de John von Neumann, y éste formó un comité ad hoc sobre Propulsión Nuclear de Misiles. Mark Mills, director adjunto de Livermore, fue su presidente, y sus otros miembros fueron Norris Bradbury, de LASL; Edward Teller y Herbert York, de Livermore; Abe Silverstein, director asociado del Laboratorio de Propulsión de Vuelo Lewis del Comité Asesor Nacional para la Aeronáutica (NACA); y Allen F. Donovan, de Ramo-Wooldridge.
Tras escuchar las opiniones sobre varios diseños, el comité de Mills recomendó que se procediera al desarrollo, con el objetivo de producir una etapa superior nuclear para un misil balístico intercontinental (ICBM). York creó una nueva división en Livermore, y Bradbury creó otra llamada División N en Los Álamos bajo la dirección de Raemer Schreiber, para proseguir con ello. En marzo de 1956, el Proyecto de Armas Especiales para las Fuerzas Armadas (AFSWP) recomendó asignar 100 millones de dólares (1121 millones de dólares en 2023) al proyecto del motor cohete nuclear en tres años para que los dos laboratorios realizaran estudios de viabilidad y construyeran instalaciones de prueba.
Eger V. Murphree y Herbert Loper, de la Comisión de Energía Atómica (AEC), se mostraron más cautos. El programa de misiles Atlas avanzaba a buen ritmo y, si tenía éxito, tendría alcance suficiente para alcanzar objetivos en la mayor parte de la Unión Soviética. Al mismo tiempo, las cabezas nucleares eran cada vez más pequeñas, ligeras y potentes. Los argumentos a favor de una nueva tecnología que prometía cargas más pesadas y distancias más largas parecían insignificantes. Sin embargo, el cohete nuclear había adquirido un poderoso patrocinador político en el senador Clinton P. Anderson de Nuevo México (donde se encontraba el LASL), vicepresidente del Comité Conjunto de Energía Atómica (JCAE) del Congreso de Estados Unidos, que era cercano a von Neumann, Bradbury y Ulam. De esa manera se consiguió financiación.
Todo el trabajo sobre el cohete nuclear se consolidó en Los Álamos, donde se le dio el nombre en clave de Proyecto Rover; a Livermore se le asignó la responsabilidad del desarrollo del ramjet nuclear, que recibió el nombre en clave de Proyecto Pluto. El Proyecto Rover estaba dirigido por un oficial de la USAF en servicio activo de la comisión de servicio de la AEC, el teniente coronel Harold R. Schmidt. Respondía ante otro oficial de la USAF en comisión de servicio, el coronel Jack L. Armstrong, que también estaba a cargo de los proyectos Pluto y del sistema nuclear de potencia auxiliar (SNAP).
Conceptos de diseño En principio, el diseño de un motor cohete térmico nuclear es bastante sencillo: una turbobomba impulsaría hidrógeno a través de un reactor nuclear, donde sería calentado por el reactor a temperaturas muy elevadas y luego expulsado a través de una tobera de cohete para producir empuje. En seguida surgieron complicaciones: el primero era que había que encontrar un medio de controlar la temperatura y la potencia del reactor. En segundo lugar, había que encontrar un medio para almacenar el propulsante. La única forma práctica de almacenar hidrógeno era en forma líquida, lo que requería una temperatura inferior a 20 K (-253,2 °C). La tercera era que el hidrógeno se calentaría a una temperatura de unos 2.500 K (2.230 °C), y se necesitarían materiales que pudieran soportar tales temperaturas y resistir la corrosión por hidrógeno. izquierda|miniaturadeimagen|Esquema del motor cohete Kiwi.