نيرفا

تُنتج محركات الصواريخ قوة الدفع عن طريق تسريع كتلة عاملة في اتجاه معاكس لمسارها المطلوب. في التصاميم التقليدية، يتم ذلك بتسخين سائل والسماح له بالخروج عبر فوهة الصاروخ . تُوفّر الطاقة اللازمة لتوليد الحرارة من خلال تفاعل كيميائي في الوقود، والذي قد يكون مختلطًا كما هو الحال في معظم صواريخ الوقود الصلب ، أو في خزانات منفصلة كما هو الحال في معظم صواريخ الوقود السائل . ^{[ 16 ]} يُعدّ اختيار أنواع الوقود المستخدمة مهمة معقدة تتطلب مراعاة طاقة التفاعل، وكتلة الوقود، وكتلة السائل العامل الناتج ، بالإضافة إلى اعتبارات عملية أخرى مثل الكثافة وسهولة ضخه. ^{[ 17 ]}

تستخدم محركات الصواريخ النووية مفاعلاً نووياً لتوفير الطاقة اللازمة لتسخين الوقود بدلاً من التفاعل الكيميائي. ولأن التفاعلات النووية أقوى بكثير من التفاعلات الكيميائية، يمكن استبدال كمية كبيرة من المواد الكيميائية بمفاعل صغير. وبما أن مصدر الحرارة مستقل عن كتلة الوقود، يمكن اختيار سائل التشغيل لتحقيق أقصى أداء لمهمة محددة، وليس بناءً على طاقة التفاعل الأساسية. ونظراً لانخفاض كتلته الجزيئية، يُستخدم الهيدروجين عادةً. هذه الخصائص مجتمعة تُمكّن المحرك النووي من التفوق على المحرك الكيميائي؛ إذ يهدف عادةً إلى تحقيق ضعف الدفع النوعي للمحرك الكيميائي على الأقل . ^{[ 18 ]}

بشكل عام، يشبه المحرك النووي المحرك الكيميائي السائل. فكلاهما يخزن المادة الفعالة في خزان كبير ويضخها إلى غرفة التفاعل باستخدام مضخة توربينية . ويكمن الاختلاف الرئيسي في أن غرفة التفاعل عادةً ما تكون أكبر، أي بحجم المفاعل. وقد برزت عوامل معقدة على الفور. أولها ضرورة إيجاد وسيلة للتحكم في درجة حرارة المفاعل وقدرته الإنتاجية. وثانيها ضرورة ابتكار وسيلة لتخزين الوقود الدافع. وكانت الوسيلة العملية الوحيدة لتخزين الهيدروجين هي في حالته السائلة، وهذا يتطلب درجات حرارة أقل من 20 كلفن (-253.2 درجة مئوية ) . وثالثها أن الهيدروجين سيُسخن إلى درجة حرارة تقارب 2500 كلفن (2230 درجة مئوية) ، مما يستلزم استخدام مواد قادرة على تحمل هذه الدرجات الحرارية ومقاومة التآكل الناتج عن الهيدروجين. ^{[ 19 ]}    

بالنسبة للوقود، تمّ النظر في البلوتونيوم-239 واليورانيوم -235 واليورانيوم -233 . تمّ استبعاد البلوتونيوم لسهولة تكوينه مركبات وعدم قدرته على الوصول إلى درجات حرارة عالية كاليورانيوم. اليورانيوم-233 أخفّ قليلاً من اليورانيوم-235، ويُطلق عددًا أكبر من النيوترونات لكلّ انشطار في المتوسط، ولديه احتمالية انشطار أعلى، لكنّ خصائصه الإشعاعية تجعل التعامل معه أكثر صعوبة، كما أنّه لم يكن متوفرًا بسهولة. لذلك تمّ اختيار اليورانيوم-235. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

بالنسبة للمواد الهيكلية في المفاعل، انحصر الخيار بين الجرافيت والمعادن. ^{[ 20 ]} من بين المعادن، برز التنجستن كخيارٍ مفضل، لكنه كان باهظ الثمن، وصعب التصنيع، وله خصائص نيوترونية غير مرغوب فيها. وللتغلب على هذه الخصائص، اقتُرح استخدام التنجستن-184 ، الذي لا يمتص النيوترونات. ^{[ 22 ]} من ناحية أخرى، كان الجرافيت رخيصًا، بل ويزداد صلابةً عند درجات حرارة تصل إلى 3300 كلفن (3030 درجة مئوية) ، ويتسامى بدلًا من أن ينصهر عند 3900 كلفن (3630 درجة مئوية) . لذلك، تم اختيار الجرافيت. ^{[ 23 ]}    

للتحكم في المفاعل، كان قلب المفاعل محاطًا بأسطوانات تحكم مطلية بالجرافيت أو البريليوم (مُهدئ للنيوترونات) من جهة، وبالبورون ( مُثبط للنيوترونات ) من الجهة الأخرى. ويمكن التحكم في قدرة المفاعل عن طريق تدوير هذه الأسطوانات. ^{[ 24 ]} ولزيادة قوة الدفع، يكفي زيادة تدفق الوقود. يُعد الهيدروجين، سواءً كان نقيًا أو في مركب مثل الأمونيا ، مُهدئًا نوويًا فعالًا، كما أن زيادة تدفقه تزيد من معدل التفاعلات في قلب المفاعل. هذه الزيادة في معدل التفاعل تُعادل التبريد الذي يوفره الهيدروجين. علاوة على ذلك، عندما يسخن الهيدروجين، يتمدد، مما يقلل من كمية الوقود في قلب المفاعل اللازمة لامتصاص الحرارة، وبالتالي تستقر درجة الحرارة. هذه التأثيرات المتعاكسة تُثبّت التفاعلية، ولذلك يكون محرك الصاروخ النووي مستقرًا للغاية بطبيعته، ويمكن التحكم في قوة الدفع بسهولة عن طريق تغيير تدفق الهيدروجين دون تغيير أسطوانات التحكم. ^{[ 25 ]}

تضمنت نيرفا درعًا واقيًا من الإشعاع لحماية الأفراد والمكونات الخارجية من إشعاع النيوترونات والفوتونات المكثف الذي كانت تنبعث منه. وقد طورت شركة أنظمة إيروجيت النووية مادة درع خفيفة الوزن وفعالة من خليط من كربيد البورون ( B₄ ج)، الألومنيوموهيدريد التيتانيوم(TiH₂ )، المعروف باسمBATHنسبةً إلى مكوناته. ^{[ 26 ] [ 27 ]} يُعدّ هيدريد التيتانيوم مُعدِّلاً ممتازاً للنيوترونات، بينما يُعدّ كربيد البورون مُمتصّاً ممتازاً لها. خُلطت المكونات الثلاثة على شكل مسحوق،بثقلتشكيلها بالشكل المطلوب. وُجد أن BATH قويّ، حيث تصلقوة الشدّفيه إلى190,000 كيلوباسكال (28,000رطل لكل بوصة مربعة)، وقادر على تحمّل درجات حرارة عالية، ويتمتّع بخصائص حماية فائقة من الإشعاع. ^{[ 28 ]} 

أنتجت مختبرات لوس ألاموس الدولية (LASL) سلسلة من التصاميم الأولية، لكل منها اسم رمزي خاص: العم توم، والعم تونغ، وكلب الصيد، وشيش. ^{[ 29 ]} وبحلول عام 1955، استقرت على تصميم بقدرة 1500 ميغاواط يُسمى "أولد بلاك جو". وفي عام 1956، أصبح هذا التصميم أساسًا لتصميم بقدرة 2700 ميغاواط، كان من المفترض أن يكون المرحلة العليا لصاروخ باليستي عابر للقارات. ^{[ 20 ]}

تم بناء المفاعلات النووية لمشروع روفر في المنطقة التقنية 18 (TA-18) التابعة لمختبر لوس أنجلوس الوطني (LASL)، والمعروفة أيضًا باسم موقع باخاريتو. خضعت المفاعلات لاختبارات عند طاقة منخفضة جدًا قبل شحنها إلى جاكاس فلاتس في موقع نيفادا للاختبارات . أجرى قسم N التابع لمختبر لوس أنجلوس الوطني اختبارات على عناصر الوقود وعلوم المواد الأخرى في المنطقة التقنية 46 (TA-46) باستخدام عدة أفران، ولاحقًا باستخدام الفرن النووي. ^{[ 30 ]}

بدأ العمل على مرافق الاختبار في جاكاس فلاتس في منتصف عام 1957. وكان لا بد من جلب جميع المواد واللوازم من لاس فيغاس . وتألفت خلية الاختبار (أ) من مجموعة من أسطوانات غاز الهيدروجين وجدار خرساني بسماكة متر واحد (3 أقدام) لحماية الأجهزة الإلكترونية من الإشعاع الناتج عن المفاعل. وكانت غرفة التحكم تقع على بُعد 3.2 كيلومتر ( ميلين) . وأُجري اختبار تشغيل للمفاعل مع وجود عمود الدخان في الهواء لضمان تبديد المنتجات المشعة بأمان. ^{[ 20 ]}  

كان مبنى صيانة وتفكيك المفاعل (R-MAD) في معظم جوانبه عبارة عن خلية ساخنة نموذجية تُستخدم في الصناعة النووية، بجدران خرسانية سميكة ونوافذ زجاجية رصاصية للمراقبة وأذرع تحكم عن بُعد. وكان استثنائيًا فقط بحجمه: 76 مترًا (250 قدمًا) طولًا، و 43 مترًا (140 قدمًا) عرضًا، و 19 مترًا (63 قدمًا) ارتفاعًا. وقد سمح هذا بنقل المحرك من وإلى المبنى بواسطة عربة سكة حديد. ^{[ 20 ]}   

كان يُطلق على خط سكة حديد "جاكاس والغرب" اسم "جاكاس والغرب" على سبيل الدعابة، وكان يُعتبر أقصر وأبطأ خط سكة حديد في العالم. ^{[ 31 ]} كان هناك قاطرتان، الأولى كهربائية تُتحكم عن بُعد (L-1)، والثانية تعمل بالديزل والكهرباء (L-2)، وتُتحكم يدويًا ولكنها مزودة بدروع واقية من الإشعاع حول كابينة القيادة . ^{[ 20 ]} كانت الأولى تُستخدم عادةً، بينما وُفرت الثانية كقاطرة احتياطية. ^{[ 32 ]} أُسكن عمال البناء في ميركوري، نيفادا . لاحقًا، نُقلت ثلاثون منزلًا متنقلًا إلى جاكاس فلاتس لإنشاء قرية سُميت "بويرفيل" نسبةً إلى المشرف، كيث بوير. اكتملت أعمال البناء في خريف عام 1958. ^{[ 20 ]} خططت وكالة ناسا لتطوير مُجتمع سكني يضم 2700 نسمة، مع 800 مسكن ومجمع تسوق خاص بهم بحلول عام 1967. ^{[ 33 ]}

بحلول عام 1957، كان مشروع صاروخ أطلس يسير على نحو جيد، وكادت الحاجة إلى مرحلة نووية علوية أن تختفي تمامًا. ^{[ 34 ]} في 2 أكتوبر 1957، اقترحت هيئة الطاقة الذرية خفض ميزانيته. ^{[ 35 ]} بعد يومين، أطلق الاتحاد السوفيتي سبوتنيك 1 ، أول قمر صناعي. أثار هذا النجاح المفاجئ مخاوف وتطلعات العالم أجمع. فقد أثبت قدرة الاتحاد السوفيتي على إيصال أسلحة نووية عبر مسافات عابرة للقارات، وتحدى المفاهيم الأمريكية الراسخة للتفوق العسكري والاقتصادي والتكنولوجي. ^{[ 36 ]} أدى ذلك إلى أزمة سبوتنيك ، وأشعل فتيل سباق الفضاء . ^{[ 37 ]} استجاب الرئيس دوايت د. أيزنهاور بإنشاء وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة (ARPA) للإشراف على تطوير الصواريخ والتكنولوجيا العسكرية، والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (NASA) لتوجيه تطوير الصواريخ المدنية. استوعبت ناسا اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) كجزء من تأسيسها، إلى جانب العديد من البرامج العسكرية السابقة. ^{[ 38 ]}

لطالما أبدت اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) اهتمامًا بالتكنولوجيا النووية. ففي عام 1951، بدأت بدراسة إمكانية امتلاك مفاعل نووي خاص بها لمشروع الدفع النووي للطائرات (ANP)، واختارت مختبر لويس لدفع الطائرات التابع لها في أوهايو لتصميمه وبنائه وإدارته. وقع الاختيار على موقع في مصنع بلوم بروك للذخائر القريب، ^{[ 39 ]} وحصلت اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية على موافقة هيئة الطاقة الذرية الأمريكية، وبدأ بناء مفاعل بلوم بروك في سبتمبر 1956. ^{[ 40 ]} وكان آبي سيلفرشتاين، مدير مختبر لويس، حريصًا بشكل خاص على تولي إدارة مشروع روفر. ^{[ 41 ]}

اجتمع دونالد أ. كوارلز ، نائب وزير الدفاع ، مع تي. كيث غلينان ، المدير الجديد لوكالة ناسا ، وهيو درايدن ، نائب غلينان، في 20 أغسطس 1958، ^{[ 41 ]} وهو اليوم التالي لأداء غلينان ودرايدن اليمين الدستورية في البيت الأبيض ، ^{[ 42 ]} وكان مشروع روفر أول بند على جدول الأعمال. كان كوارلز حريصًا على نقل مسؤولية روفر إلى ناسا، نظرًا لأن المشروع لم يعد له غرض عسكري. ^{[ 15 ]} نُقلت مسؤولية المكونات غير النووية لمشروع روفر رسميًا من القوات الجوية الأمريكية إلى ناسا في 1 أكتوبر 1958، ^{[ 43 ]} وهو اليوم الذي بدأت فيه ناسا عملياتها رسميًا وتولت مسؤولية برنامج الفضاء المدني الأمريكي. ^{[ 44 ]}

Project Rover became a joint NASA–AEC project.^[43] Silverstein, whom Glennan had brought to Washington, DC, to organise NASA's spaceflight program,^[45] appointed Harold Finger to oversee the nuclear rocket development as head of NASA's Office of Space Reactors.^[15] Senator Anderson had doubts about Finger's suitability for the job. He felt that Finger lacked enthusiasm for it. Glenn met with Anderson on 13 April 1959, and convinced him that Finger would do a good job.^[46] On 29 August 1960, NASA created the Space Nuclear Propulsion Office (SNPO) to oversee the nuclear rocket project.^[47] Finger was appointed as its manager, with Milton Klein from AEC as his deputy.^[48] Finger was also the Director of Nuclear Systems in the NASA Office of Advanced Research and Technology.^[49] A formal "Agreement Between NASA and AEC on Management of Nuclear Rocket Engine Contracts" was signed by NASA Deputy Administrator Robert Seamans and AEC General Manager Alvin Luedecke on 1 February 1961. This was followed by an "Inter-Agency Agreement on the Program for the Development of Space Nuclear Rocket Propulsion (Project Rover)", which they signed on 28 July 1961.^[49] SNPO also assumed responsibility for SNAP, Armstrong becoming assistant to the director of the Reactor Development Division at AEC, and Lieutenant Colonel G. M. Anderson, formerly the SNAP project officer in the disbanded ANP Office, became chief of the SNAP Branch in the new division.^[48] It soon became apparent that there were considerable cultural differences between NASA and AEC.^[15]

كان مقر مكتب برامج الفضاء النووي (SNPO) يقع في نفس موقع مقر هيئة الطاقة الذرية (AEC) في جيرمانتاون، ميريلاند . ^{[ 47 ]} أنشأ فينغر مكاتب فرعية في ألبوكيرك، نيو مكسيكو (SNPO-A) للتواصل مع مختبر لوس أنجلوس للعلوم (LASL)، وفي كليفلاند، أوهايو (SNPO-C) للتنسيق مع مركز لويس للأبحاث، الذي تم تفعيله في أكتوبر 1961. في فبراير 1962، أعلنت ناسا عن إنشاء محطة تطوير الصواريخ النووية (NRDS) في جاكاس فلاتس، وفي يونيو تم إنشاء فرع لمكتب برامج الفضاء النووي في لاس فيغاس (SNPO-N) لإدارتها. بحلول نهاية عام 1963، كان هناك 13 موظفًا من ناسا في مقر مكتب برامج الفضاء النووي، و59 في SNPO-C، و30 في SNPO-N. ^{[ 49 ]} كان موظفو SNPO مزيجًا من موظفي ناسا وهيئة الطاقة الذرية الذين شملت مسؤولياتهم "تخطيط وتقييم البرامج والموارد، وتبرير وتوزيع موارد البرنامج، وتحديد ومراقبة متطلبات البرنامج الشاملة، ومراقبة التقدم المحرز والمشاكل والإبلاغ عنها لإدارة ناسا وهيئة الطاقة الذرية، وإعداد الشهادة للكونغرس " . ^{[ 50 ]}

دعا فينغر الشركات الصناعية لتقديم عروض لتطوير المحرك النووي لتطبيقات المركبات الصاروخية (NERVA) استنادًا إلى محرك كيوي الذي طورته مختبرات لوس ألاموس العلمية (LASL). ^{[ 51 ]} وكان من المقرر إعلان الفائز في 1 مارس 1961، ليتمكن مجلس إدارة كينيدي الجديد من اتخاذ قرار بشأن المضي قدمًا في المشروع . ^{[ 52 ] [ 53 ]} وقدّمت ثماني شركات عروضها: إيروجيت ، دوغلاس ، غلين إل. مارتن ، لوكهيد ، نورث أمريكان ، روكيتداين، ثيوكول، وويستنغهاوس . وقام مجلس مشترك بين ناسا وهيئة الطاقة الذرية بتقييم العروض. وصنّف المجلس عرض نورث أمريكان كأفضل عرض بشكل عام، إلا أن عرضي ويستنغهاوس وإيروجيت كانا أفضل للمفاعل والمحرك على التوالي عند النظر فيهما بشكل منفصل. ^{[ 54 ]} بعد أن وعدت شركة إيروجيت مدير وكالة ناسا، جيمس إي. ويب ، بتخصيص أفضل كوادرها لمشروع نيرفا، تحدث ويب إلى لجنة الاختيار وأخبرهم أنه على الرغم من عدم رغبته في التأثير على قرارهم، إلا أن شركة نورث أمريكان ملتزمة التزامًا راسخًا بمشروع أبولو ، وقد تنظر اللجنة في دمج عروض أخرى. ^{[ 55 ]} في 8 يونيو، أعلن ويب اختيار شركتي إيروجيت وويستنجهاوس. ^{[ 53 ]} أصبحت إيروجيت المقاول الرئيسي، بينما أصبحت ويستنجهاوس المقاول الفرعي الرئيسي. ^{[ 56 ]} قامت الشركتان بتوظيف مكثف، وبحلول عام 1963، كان لدى ويستنجهاوس 1100 موظف يعملون على مشروع نيرفا. ^{[ 54 ]}

في مارس 1961، أعلن الرئيس جون إف. كينيدي إلغاء مشروع الدفع النووي للطائرات، بالتزامن مع اقتراب مفاعل بلوم بروك التابع لناسا من الاكتمال، ^{[ 57 ]} وبدا لفترة وجيزة أن مشروع نيرفا سيُلغى قريبًا. قدّرت ناسا أن تكلفة نيرفا ستصل في نهاية المطاف إلى 800 مليون دولار (مع أن هيئة الطاقة الذرية قدّرت أنها ستكون أقل بكثير)، ^{[ 58 ]} وجادل مكتب الميزانية بأن نيرفا لا جدوى منها إلا في سياق هبوط مأهول على سطح القمر أو رحلات جوية أعمق في النظام الشمسي ، وهما أمران لم تلتزم بهما الإدارة. ثم، في 12 أبريل، أطلق الاتحاد السوفيتي يوري غاغارين إلى المدار على متن فوستوك 1 ، مُظهرًا مرة أخرى تفوقه التكنولوجي. بعد بضعة أيام، شنّ كينيدي غزو خليج الخنازير الكارثي في ​​كوبا، مُلحقًا هزيمة أخرى بالولايات المتحدة. ^{[ 59 ]} وفي 25 مايو، ألقى خطابًا أمام جلسة مشتركة للكونغرس . أعلن قائلاً: "أولاً، أعتقد أن على هذه الأمة أن تلتزم بتحقيق هدف إنزال إنسان على سطح القمر وإعادته سالماً إلى الأرض قبل نهاية هذا العقد". ثم أضاف: "ثانياً، سيساهم مبلغ إضافي قدره 23 مليون دولار، إلى جانب 7 ملايين دولار متوفرة بالفعل، في تسريع تطوير الصاروخ النووي للمركبة الجوالة. وهذا يبشر بإمكانية توفير وسيلة في يوم من الأيام لاستكشاف الفضاء بشكل أكثر إثارة وطموحاً، ربما إلى ما وراء القمر، وربما إلى نهاية المجموعة الشمسية نفسها". ^{[ 60 ]}

سُميت المرحلة الأولى من مشروع روفر، كيوي، نسبةً إلى طائر الكيوي النيوزيلندي . ^{[ 20 ]} لا يستطيع طائر الكيوي الطيران، ولم تكن محركات كيوي الصاروخية مصممةً لذلك أيضًا. كانت وظيفتها التحقق من التصميم واختبار سلوك المواد المستخدمة. ^{[ 23 ]} طوّر برنامج كيوي سلسلة من المحركات النووية التجريبية غير القابلة للطيران، وكان التركيز الأساسي على تحسين تقنية المفاعلات المبردة بالهيدروجين. ^{[ 74 ]} في سلسلة اختبارات كيوي أ التي أُجريت بين يوليو 1959 وأكتوبر 1960، تم بناء ثلاثة مفاعلات واختبارها. اعتُبرت كيوي أ ناجحةً كإثبات لمفهوم محركات الصواريخ النووية. فقد أثبتت إمكانية تسخين الهيدروجين في مفاعل نووي إلى درجات الحرارة المطلوبة للدفع الفضائي، وإمكانية التحكم في المفاعل. ^{[ 75 ]}

كانت الخطوة التالية سلسلة اختبارات كيوي ب، التي بدأت باختبار كيوي ب1أ في 7 ديسمبر 1961. وقد مثّل هذا الاختبار تطويرًا لمحرك كيوي أ، مع إدخال سلسلة من التحسينات. أسفر الاختبار الثاني في السلسلة، كيوي ب1ب في 1 سبتمبر 1962، عن أضرار هيكلية بالغة في المفاعل، حيث قُذفت مكونات وحدة الوقود أثناء رفع طاقته إلى أقصى حد. وكشف اختبار كيوي ب4أ اللاحق بكامل طاقته في 30 نوفمبر 1962، إلى جانب سلسلة من اختبارات التدفق البارد، أن المشكلة تكمن في الاهتزازات التي تحدث عند تسخين الهيدروجين أثناء رفع طاقة المفاعل إلى أقصى حد، وليس أثناء تشغيله بكامل طاقته. ^{[ 76 ]} على عكس المحرك الكيميائي الذي كان من المرجح أن ينفجر بعد تعرضه لأضرار كارثية، ظل محرك الصاروخ النووي مستقرًا وقابلًا للتحكم حتى عند اختباره حتى التدمير. أثبتت الاختبارات أن محرك الصاروخ النووي سيكون متينًا وموثوقًا به في الفضاء. ^{[ 77 ]}

زار كينيدي مختبر لوس ألاموس الوطني (LASL) في 7 ديسمبر 1962 للاطلاع على تفاصيل مشروع روفر. ^{[ 78 ]} وكانت هذه أول زيارة لرئيس أمريكي لمختبر أسلحة نووية. وقد اصطحب معه وفداً كبيراً ضم ليندون جونسون ، وماكجورج بوندي ، وجيروم ويزنر ، وهارولد براون ، ودونالد هورنيغ ، وجلين سيبورغ ، وروبرت سيمانز، وهارولد فينغر، وكلينتون أندرسون، وهوارد كانون ، وآلان بايبل . وفي اليوم التالي، توجهوا جواً إلى جاكاس فلاتس، ليصبح كينيدي بذلك الرئيس الوحيد الذي يزور موقعاً للتجارب النووية. حصل مشروع روفر على 187 مليون دولار في عام 1962، وكانت هيئة الطاقة الذرية ووكالة ناسا تطلبان 360 مليون دولار إضافية في عام 1963. لفت كينيدي الانتباه إلى الصعوبات المالية التي واجهتها إدارته، وسأل عن العلاقة بين مشروع روفر وبرنامج أبولو. فأجاب فينغر بأنه بمثابة بوليصة تأمين، ويمكن استخدامه في مهمات أبولو اللاحقة أو ما بعدها، مثل إنشاء قاعدة على سطح القمر أو مهمة إلى المريخ. جادل ويزنر، بدعم من براون وهورنيغ، بأنه إذا لم يكن من الممكن إطلاق مهمة إلى المريخ قبل ثمانينيات القرن العشرين، فإنه يمكن تأجيل مشروع RIFT إلى سبعينيات القرن العشرين. وأشار سيمانز إلى أن مثل هذا الموقف قد أدى إلى أزمة سبوتنيك وفقدان الولايات المتحدة لهيبتها ونفوذها. ^{[ 79 ]}

في يناير 1963، أصبح السيناتور أندرسون رئيسًا للجنة علوم الطيران والفضاء في مجلس الشيوخ الأمريكي . والتقى سرًا مع كينيدي، الذي وافق على طلب اعتماد مخصصات إضافية لمشروع RIFT إذا أمكن تطبيق "حل سريع" لمشكلة اهتزازات مفاعل كيوي، وهو الحل الذي وعد به سيبورغ. في هذه الأثناء، دعا فينغر إلى اجتماع، وأعلن أنه لن يكون هناك "حل سريع". وانتقد الهيكل الإداري لمختبر لوس ألاموس الوطني (LASL)، ودعا إلى تبني هيكل إدارة مشاريع . وأراد إجراء تحقيق شامل في مشكلة الاهتزازات، ومعرفة السبب بشكل قاطع قبل اتخاذ أي إجراء تصحيحي. وتم تكليف ثلاثة من موظفي مكتب برامج علوم الفضاء (المعروفين في مختبر لوس ألاموس الوطني باسم "الفئران العمياء الثلاثة") بالعمل في المختبر لضمان تنفيذ تعليماته. وشكّل فينغر فريقًا من متخصصي الاهتزازات من مراكز ناسا الأخرى، وبالتعاون مع موظفين من مختبر لوس ألاموس الوطني، وشركتي إيروجيت وويستنغهاوس، أجرى سلسلة من اختبارات "التدفق البارد" للمفاعل باستخدام عناصر وقود خالية من المواد الانشطارية. ^{[ 80 ] [ 81 ]} تم إلغاء برنامج RIFT في ديسمبر 1963. وعلى الرغم من كثرة النقاش حول إعادة بثه، إلا أنه لم يحدث قط. ^{[ 61 ]}

أُجريت سلسلة من التعديلات التصميمية لمعالجة مشكلة الاهتزاز. في اختبار كيوي B4D الذي أُجري في 13 مايو 1964، تم تشغيل المفاعل تلقائيًا وبكامل طاقته لفترة وجيزة دون أي مشاكل اهتزاز. تبع ذلك اختبار كيوي B4E في 28 أغسطس، حيث تم تشغيل المفاعل لمدة 12 دقيقة، 8 منها بكامل طاقته. في 10 سبتمبر، أُعيد تشغيل كيوي B4E، وعمل بكامل طاقته لمدة دقيقتين ونصف، مما أثبت قدرة محرك الصاروخ النووي على الإيقاف وإعادة التشغيل. ^{[ 76 ]} في سبتمبر، أُجريت اختبارات على محرك كيوي B4 ومفاعل باركا، وهو مفاعل كيوي يُستخدم للاختبار في مختبر لوس ألاموس الوطني (LASL). تم تشغيل المفاعلين على مسافات 4.9 متر (16 قدمًا) ، و 2.7 متر (9 أقدام) ، و 1.8 متر (6 أقدام) ، وتم قياس التفاعلية. أظهرت هذه الاختبارات أن النيوترونات الناتجة عن مفاعل نووي واحد تسببت بالفعل في حدوث انشطارات في مفاعل آخر، لكن التأثير كان ضئيلاً: 3 و12 و24 سنتًا على التوالي. وأثبتت الاختبارات إمكانية تجميع محركات الصواريخ النووية، كما هو الحال غالبًا مع المحركات الكيميائية. ^{[ 77 ] [ 82 ] [ 83 ]}   

اختارت منظمة SNPO تصميم الصاروخ النووي الحراري Kiwi-B4 بقوة دفع 330,000 نيوتن (75,000 رطل) (مع دافع نوعي يبلغ 825 ثانية) كأساس لمشروع NERVA NRX (تجربة مفاعل NERVA ^{[ 84 ]} ). وبينما كان Kiwi بمثابة إثبات للمفهوم، كان NERVA NRX نموذجًا أوليًا لمحرك كامل. هذا يعني أنه سيحتاج إلى مشغلات لتدوير الأسطوانات وبدء تشغيل المحرك، ومحاور للتحكم في حركته، وفوهة مبردة بالهيدروجين السائل، ودروع لحماية المحرك والحمولة والطاقم من الإشعاع. قامت شركة Westinghouse بتعديل النوى لجعلها أكثر متانة في ظروف الطيران. ومع ذلك، كان لا يزال هناك حاجة إلى بعض البحث والتطوير. كانت أجهزة استشعار درجة الحرارة المتوفرة دقيقة حتى 1,980 كلفن (1,710 درجة مئوية) فقط ، وهو أقل بكثير من المطلوب. طُوِّرت مستشعرات جديدة بدقة تصل إلى 2649 كلفن (2376 درجة مئوية) ، حتى في بيئة ذات إشعاع عالٍ. حاولت شركتا إيروجيت وويستنجهاوس التنبؤ نظريًا بأداء كل مكون، ثم قورن هذا التنبؤ بالأداء الفعلي في الاختبارات. ومع مرور الوقت، تقاربت النتائج مع ازدياد فهمنا للمحرك. وبحلول عام 1972، أصبح من الممكن التنبؤ بدقة بأداء محرك نيرفا في معظم الظروف. ^{[ 85 ]}     

The first test of a NERVA engine was of NERVA A2 on 24 September 1964. Aerojet and Westinghouse cautiously increased the power incrementally, to 2 MW, 570 MW, 940 MW, running for a minute or two at each level to check the instruments, before finally increasing to full power at 1,096 MW. The reactor ran flawlessly, and only had to be shut down after 40 seconds because the hydrogen was running out. The test demonstrated that NERVA had the designed specific impulse of 811 seconds (7.95 km/s); solid-propellant rockets have a maximum impulse of around 300 seconds (2.9 km/s) and chemical rockets with liquid propellant seldom achieve more than 450 seconds (4.4 km/s). Executives at Aerojet and Westinghouse were so pleased they took out a full-page ad in the Wall Street Journal with a picture of the test and the caption: "On to Mars!" The reactor was restarted on 15 October. Originally this was intended to test the nozzle, but that was dropped as it was close to its design maximum of 2,270 K (2,000 °C). Instead, the turbopump was tested. The engine was powered up to 40 MW, the control drums were locked in place, and the turbopump was used to keep the power steady at 40 MW. It worked perfectly. The computer simulations had been correct, and the whole project was ahead of schedule.^[86][87]

The next test was of NERVA A3 on 23 April 1965. This test was intended to verify that the engine could be run and restarted at full power. The engine was operated for eight minutes, three and a half of them at full power, before the instruments indicated that too much hydrogen was going into the engine. A scram was ordered, but a coolant line became clogged. Power increased to 1,165 MW before the line unclogged, and the engine shut down gracefully. There were fears for the integrity of the tie rods that held the fuel clusters together. They were supposed to operate at 473 K (200 °C), with a maximum of 651 K (378 °C). The sensors recorded that the tie rods had reached 1,095 K (822 °C), which was the maximum that the sensors could record. Laboratory tests later confirmed that the rods might have reached 1,370 K (1,100 °C). There was also what appeared to be a hole in the nozzle, but this turned out to be soot. The robust engine was undamaged, so the test continued, and the engine was run for thirteen minutes at 1,072 MW. Once again, the test time was limited only by the available hydrogen.^[86][87]

بدأ اختبار نظام محرك ناسا NERVA NRX/EST (اختبار نظام المحرك) في 3 فبراير 1966. ^{[ 88 ]} وكانت الأهداف كالتالي:

1. أثبت إمكانية تشغيل وإعادة تشغيل المحرك بدون مصدر طاقة خارجي.
2. قم بتقييم خصائص نظام التحكم (الاستقرار ووضع التحكم) أثناء بدء التشغيل والإيقاف والتبريد وإعادة التشغيل لمجموعة متنوعة من الظروف الأولية.
3. قم بدراسة استقرار النظام على نطاق تشغيل واسع.
4. دراسة قدرة مكونات المحرك على التحمل، وخاصة المفاعل، أثناء التشغيل العابر والتشغيل المستقر مع عمليات إعادة تشغيل متعددة. ^{[ 89 ]}

تم تشغيل مفاعل NRX/EST بمستويات طاقة متوسطة في 3 و11 فبراير، مع اختبار طاقة كاملة (1055 ميغاواط) في 3 مارس، تلاه اختبارات مدة تشغيل المحرك في 16 و25 مارس. تم تشغيل المحرك إحدى عشرة مرة. ^{[ 88 ]} وقد تحققت جميع أهداف الاختبار بنجاح، وعمل مفاعل NRX/EST لمدة ساعتين تقريبًا، بما في ذلك 28 دقيقة بكامل طاقته. وقد تجاوز وقت تشغيله وقت تشغيل مفاعلات كيوي السابقة بما يقارب الضعف. ^{[ 89 ]}

كان الهدف التالي هو تشغيل المفاعلات بشكل متواصل لفترة طويلة. بدأ تشغيل مفاعل NRX A5 في 8 يونيو 1966، وعمل بكامل طاقته لمدة خمس عشرة دقيقة ونصف. أثناء التبريد، هبط طائر على الفوهة واختنق بغاز النيتروجين أو الهيليوم، فسقط على قلب المفاعل. خشي المهندسون من أن يسد الطائر أنابيب الوقود أو يتسبب في تسخين غير متساوٍ قبل أن يُطرد عند إعادة تشغيل المحرك، لذا قاموا بتركيب كاميرا تلفزيونية وخرطوم شفط، وتمكنوا من إزالة الطائر بأمان خلف جدار خرساني. أُعيد تشغيل المحرك في 23 يونيو وعمل بكامل طاقته لمدة أربع عشرة دقيقة ونصف أخرى. على الرغم من وجود تآكل شديد، مما أدى إلى فقدان حوالي 2.20 من التفاعلية، كان من الممكن إعادة تشغيل المحرك، لكن المهندسين أرادوا فحص قلب المفاعل. ^{[ 90 ] [ 91 ]}

تم تحديد ساعة واحدة كهدف لاختبار NRX A6. تجاوز هذا الوقت قدرة خلية الاختبار A، فانتقل الاختبار إلى خلية الاختبار C المزودة بأوعية ديوار عملاقة. وبذلك، كان اختبار NRX A5 آخر اختبار يُجرى باستخدام خلية الاختبار A. بدأ تشغيل المفاعل في 7 ديسمبر 1966، ولكن صدر أمر بإيقافه بعد 75 ثانية من بدء الاختبار بسبب عطل في أحد المكونات الكهربائية. تبع ذلك تأجيل الاختبار بسبب سوء الأحوال الجوية. أُعيد تشغيل NRX A6 في 15 ديسمبر. عمل المفاعل بكامل طاقته (1125 ميغاواط) مع درجة حرارة غرفة تزيد عن 2270 كلفن (2000 درجة مئوية) وضغط 4089 كيلوباسكال (593.1 رطل لكل بوصة مربعة ) ، ومعدل تدفق 32.7 كيلوغرام في الثانية (4330 رطل/دقيقة) . استغرق تبريد المفاعل بالنيتروجين السائل 75.3 ساعة. أظهر الفحص أن عاكس البريليوم قد تصدّع نتيجة الإجهاد الحراري. وقد أدى هذا الاختبار إلى التخلي عن خطط بناء محرك نيرفا 2 الأكثر قوة. في حال الحاجة إلى قوة دفع أكبر، يمكن تشغيل محرك نيرفا 1 لفترة أطول، أو تجميعه في مجموعات. ^{[ 90 ] [ 91 ]}    

مع نجاح اختبار A6، ألغت SNPO الاختبارات اللاحقة المخطط لها A7 وA8، وركزت على إكمال اختبار ETS-1. في جميع الاختبارات السابقة، كان المحرك يُطلق النار للأعلى؛ أما اختبار ETS-1 فسيتيح إعادة توجيه المحرك لإطلاق النار للأسفل داخل حجرة ذات ضغط منخفض، لمحاكاة إطلاق النار في فراغ الفضاء جزئيًا. وفرت منصة الاختبار ضغطًا جويًا منخفضًا يبلغ حوالي 6.9 كيلوباسكال (1.00 رطل لكل بوصة مربعة) ، أي ما يعادل التواجد على ارتفاع 60,000 قدم (18,000 متر) . تم ذلك عن طريق حقن الماء في العادم، مما أدى إلى توليد بخار شديد التسخين يندفع للخارج بسرعات عالية، مُحدثًا فراغًا. ^{[ 92 ] [ 93 ]}  

استغرق مشروع ETS-1 وقتًا أطول من المتوقع بالنسبة لشركة Aerojet لإكماله، ويعود ذلك جزئيًا إلى تقلص الميزانيات، فضلًا عن التحديات التقنية. فقد بُني من الألومنيوم النقي، الذي لا يشع عند تعرضه للنيوترونات، كما زُوّد بنظام رش مائي لتبريده. وشكّلت الحشيات المطاطية مشكلة، إذ كانت تميل إلى التحلل في البيئات المشعة، ما استدعى استخدام حشيات معدنية. وكان الجزء الأكثر تحديًا هو قنوات العادم، التي كان من المطلوب أن تتحمل درجات حرارة أعلى بكثير من نظيراتها في الصواريخ الكيميائية. وقد تولت شركة Allegheny Technologies أعمال الصلب ، بينما قامت شركة Air Preheater Company بتصنيع الأنابيب. تطلّب العمل 54,000 كيلوغرام (120,000 رطل) من الصلب، و 3,900 كيلوغرام (8,700 رطل) من أسلاك اللحام، و 10.5 كيلومترات (6.5 ميل) من اللحامات. خلال الاختبار، كان على الأنابيب الـ 234 أن تحمل ما يصل إلى 11 مليون لتر (3 ملايين جالون أمريكي ) من الماء. ولتوفير تكاليف الكابلات، نقلت شركة إيروجيت غرفة التحكم إلى ملجأ يبعد 240 مترًا (800 قدم) . ^{[ 92 ]}      

صُمم محرك نيرفا الثاني، نيرفا إكس إي، ليكون أقرب ما يكون إلى نظام طيران متكامل، حتى أنه استخدم مضخة توربينية مصممة خصيصًا للطيران. ولتوفير الوقت والمال، تم اختيار المكونات التي لا تؤثر على أداء المحرك من المكونات المتوفرة في جاكاس فلاتس. كما أُضيف درع واقٍ من الإشعاع لحماية المكونات الخارجية. ^{[ 94 ]} شملت أهداف الاختبار اختبار استخدام نظام ETS-1 في جاكاس فلاتس لتأهيل محرك الطيران وقبوله. ^{[ 95 ]} بلغ إجمالي وقت التشغيل 115 دقيقة، بما في ذلك 28 عملية تشغيل. رأت ناسا ومكتب برامج الفضاء النووي (SNPO) أن الاختبار "أكد أن محرك الصاروخ النووي مناسب لتطبيقات رحلات الفضاء، وقادر على العمل بدفع نوعي ضعف دفع أنظمة الصواريخ الكيميائية". ^{[ 96 ]} اعتُبر المحرك مناسبًا لمهام المريخ التي تخطط لها ناسا. كما اعتُبرت المنشأة مناسبة لتأهيل محركات الصواريخ من المتعاقدين وقبولها. ^{[ 96 ]}

كان الاختبار الأخير في هذه السلسلة هو محرك XE Prime. بلغ طول هذا المحرك 6.9 متر (23 قدمًا) ، وقطره 2.59 متر (8 أقدام و6 بوصات) ، ووزنه حوالي 18,144 كيلوغرامًا (40,001 رطل) . صُمم هذا المحرك لإنتاج قوة دفع اسمية قدرها 246,663 نيوتن (55,452 رطل _قوة ) مع دافع نوعي قدره 710 ثانية (7.0 كم/ث) . عندما كان المفاعل يعمل بكامل طاقته، حوالي 1140 ميغاواط، كانت درجة حرارة الحجرة 2272 كلفن (2000 درجة مئوية) ، وضغط الحجرة 3861 كيلوباسكال (560.0 رطل/بوصة مربعة) ، ومعدل التدفق 35.8 كيلوغرام في الثانية (4740 رطل/دقيقة) ، منها 0.4 كيلوغرام في الثانية (53 رطل/دقيقة) تم تحويلها إلى نظام التبريد. ^{[ 1 ]} أُجريت سلسلة من التجارب بين 4 ديسمبر 1968 و11 سبتمبر 1969، حيث تم تشغيل المفاعل 24 مرة، ^{[ 93 ]} وعمل بكامل طاقته لمدة 1680 ثانية. ^{[ 1 ]}           

المصدر: ^{[ 97 ]}