Википедија

Raptor (raketni motor)

Raptor (engl. Raptor) je prvi od cele familije raketnih motora koja je trenutno u fazi razvoja od strane američke aeronautičke kompanije Spejs eks (SpaceX). Ovaj motor biće korišćen u prvom i drugom stepenu raketa-nosača teške kategorije, koje su trenutno takođe u fazi razvoja. Motor će kao gorivo koristiti metan i tečni kiseonik[1], za razliku od motora Merlin 1 iste kompanije koji se trenutno koriste za pogon rakete Falkon 9, a koji kao gorivo koristi gorivo RP-1 i tečni kiseonik. U početnim fazama razvoja, kao gorivo se navodio tečni vodonik (LH2), ali je kasnije objavljeno da su se planovi promenili i da se kao gorivo koristi metan. U početku je planirano da motor Raptor ima preko deset puta veći potisak od motora Merlin 1D koji se trenutno koristi za pogon rakete Falkon 9, ali je to kasnije umanjeno i trenutno se planira da potisak bude tri puta veći.

Prvo paljenje skalirane verzije motora 25. septembra 2016. godine u Makgregoru

Planirano je da se razvije cela familija motora „koja će moći višekratno da se koristi i koja će se koristiti za pogon raketa-nosača kompanije Spejs eks namenski konstruisanih za istraživanje svemira i koje će u budućnosti biti prevozno sredstvo za kolonizaciju Marsa“.[2]

Razvoj se finansira iz privatnih sredstava kompanije Spejs eks, uz dodatna ulaganja Američkog ratnog vazduhoplovstva.[3][4]

Istorija

uredi

Motor Raptor se prvi put pominje 2009. godine kada je o njemu govorio Maks Vozof, inženjer kompanije Spejs eks.[5] U aprilu 2011. godine samo mali broj inženjera radio je na razvoju ovog motora, za koji se u to vreme navodilo da je namenjen za upotrebu u drugom ili trećem stepenu rakete-nosača i da će kao gorivo koristiti LH2/LOX.[6] Kasnije iste godine ponovo se pričalo o razvoju Raptora.[7] Konačno, u martu 2012. godine, u medijima se pojavila vest da se ozbiljno radi na razvoju motora, ali javnosti nisu prezentovani detalji o tehničkim specifikacijama.[8]

U oktobru 2012. godine, kompanija Spejs eks objavila je da radi punom parom na razvoju raketnog motora „koji će proizvoditi nekoliko puta više potiska od motora Merlin, i neće koristiti gorivo koje koristi ovaj motor – RP-1“, ali je odbila da pojasni koje će gorivo biti korišćeno.[9] Kompanija je najavila da će tehnički detalji biti dostupni u roku „od jedne do tri godine“ i da je novi motor namenjen za korišćenje u novoj raketi-nosaču, koja će koristiti više ovih motora za pogon, i koja će moći da dostavi teret mase 150 – 200.000 kilograma u NZO, čime bi nadmašila i raketu koju trenutno razvija agencija NASA za putovanje ljudi do asteroida i kasnije do Marsa – Svemirski lansirni sistem (SLS).[9]

Ovo je dopunjeno sledećeg meseca, u novembru 2012. godine, kada je izvršni direktor kompanije Ilon Mask objavio da odsek kompanije koji se bavi pogonskim jedinicama (motorima) kreće u novom smeru – okreće se razvoju raketnih motora koji će kao gorivo koristiti tečni metan.[1] Nadovezao se da će koncept novog motora, kojem je dat privremeni naziv Raptor (engl. Raptor), biti zasnovan na tečnom metanu kao pogonskom gorivu[1], i da je ovo gorivo najbolji izbor za planiranu kolonizaciju Marsa.[10]

Termin Raptor prvi put se pominje 2009. godine od strane kompanije Spejs eks, i u početku se odnosio samo na razvoj raketnog motora za gornje stepene rakete (drugi, treći...)[5] – izjava iz 2012. Ilona Maska govori da se i dalje radilo samo o motoru za gornje stepene[11] – ali početkom 2014. godine kompanija potvrđuje da će se motor koristiti i u drugom stepenu rakete, ali i u prvom stepenu (jezgru) transportera za kolonizaciju Marsa, nove mega-rakete čiji će prečnik jezgra biti 10 metara. Svako od jezgara će koristiti devet motora Raptor grupisanih po sličnom principu kao što su motori Merlin raspoređeni kod jezgra rakete Falkon 9 v1.1 (tzv. „oktaveb“ konfiguracija).[10]

Informacije koje su predstavljene javnosti u novembru 2012. ukazuju da kompanija Spejs eks možda ima na umu da razvije familiju raketnih motora baziranih na dizajnu Raptora.[12] Ovo je kompanija potvrdila u oktobru 2013. godine.[2] Međutim, Gvejn Šotvel iz kompanije Spejs eks pojasnila je u martu 2014. godine da je fokus na konstrukciji motora Raptor u punoj veličini, i da nije planirano da se prethodno konstruišu manji modeli ovog motora.[13]

U oktobru 2013. Spejs eks je objavio da će testiranje motora Raptor biti sprovedeno u Svemirskom centru Stenis u okrugu Henkok u Misisipiju[14][15], i da će kompanija uložiti u izgradnju potrebne infrastrukture kako bi mogla da se vrše testiranja motora pogonjenih tečnim metanom.[16] U aprilu 2014. kompanija Spejs eks završila je potrebne radove kako bi testiranje moglo da se sprovede i očekivalo se da samo testiranje motora Raptor započne krajem maja 2014. godine.[17]

U oktobru 2013. je takođe prvi put objavljeno koliki će potisak proizvoditi novi motor – 2.940 kN[2] – mada je kompanija već početkom 2014. izjavila da će konačna verzija Raptora proizvoditi još veći potisak. U februaru 2014. Tom Mjuler (engl. Tom Mueller), šef odseka za razvoj raketnih motora u kompaniji Spejs eks, u intervjuu je izjavio da se Raptor razvija tako da raketa-nosač sa devet ovih motora može „da dostavi preko 100 tona tereta na površinu Marsa“, i da će motor biti moćniji nego što se ranije govorilo – proizvodiće više od 4.400 kN.[10][18] Mjuler je zatim u junu iste godine izneo detaljnije tehničke karakteristike, poput potiska od čak 6.900 kN na nivou mora, 8.200 kN u vakuumu, uz specifični impuls od 380 sekundi.[19]

Mask je na svom Tviter nalogu 26. septembra objavio dve fotografije prvih tetstova novog motora.[20][21] Tom prilikom objavio je i da je ciljani potisak u vakuumu 3 MN, sa pritiskom u komori za sagorevanje od 30 MPa i specifičnim impulsom od 382 sekunde.[22] Prečnik vakuumske verzije biće oko 4 metra, a objavio je i da će se koristiti višestepene pumpe.[23][24]

Konstrukcija

uredi
 
Poređenje dimenzija prvog stepena različitih raketa-nosača kompanije Spejs eks: (sleva) Falkon 9 v1.0 (iz 2010), Falkon 9 v1.1 (iz 2013) i prvi stepen prečnika 10 metara, sa 9 motora Raptor u „oktaveb“ konfiguraciji, koji će se koristiti kod transportera za kolonizaciju Marsa. Sa slike se može videti da mlaznica Raptora skoro ima prečnik kao ceo prvi stepen rakete Falkon 9.

Motor Raptor za gorivo će koristiti tečni metan i tečni kiseonik, i uz to njegov rad biće zasnovan na ciklusu sagorevanja po fazama[11], koji se razlikuje od otvorenog ciklusa gasnog generatora i koji se trenutno koristi u motorima Merlin.[11] Glavni motor spejs-šatla takođe koristi ciklus sagorevanja po fazama[25], kao i nekoliko raketnih motora razvijenih u Rusiji.[11]

Pored toga, Raptor će koristiti ciklus sagorevanja po fazama „punog protoka“, gde će 100% oksidansa pokretati turbo-pumpu kiseonika, dok će 100% goriva pokretati turbo-pumpu metana. Oba toka – oksidansa i goriva – biće u gasnoj fazi pre nego što stignu u komoru za sagorevanje. Pre ovog motora, samo dva motora su uspešno testirana sa ciklusom sagorevanja „punog protoka“, poput onog koji će biti osnova Raptora – sovjetski RD-270, razvijen i uspešno testiran 1960ih, i eksperimentalni motor razvijen od strane američke kompanije Roketdajn početkom 21. veka.[10]

Cilj inženjera kompanije Spejs eks je da motor Raptor proizvodi 8.200 kN potiska u vakuumu – 6.900 kN potiska pri poletanju na nivou mora[26] – uz specifični impuls u vakuumu od 380 sekundi i 321 sekunde na nivou mora.[10][18] Ove vrednosti nisu konačne i biće vremenom mofifikovane u skladu sa rezultatima testiranja motora i razvoja unutar kompanije Spejs eks.[26]

Još neke od karakteristika ciklusa sagorevanja „punog protoka“ za koje se inženjeri nadaju da će poboljšati performanse i pouzdanost su:[10]

  • eliminisanje zaptivača koji se nalaze između goriva i oksidansa u turbo-pumpi, a koji može otkazati kod raketnih motora klasične konstrukcije
  • u sistemu pumpi pritisak je manji, čime se produžava radni vek sistema i dodatno umanjuje rizik od kvara
  • primenom ovog tipa sagorevanja može se povećati pritisak u komori za sagorevanje, čime se ili postižu bolje performanse motora, ili se „koriste gasovi niže temperature, i tako se dobijaju iste performanse kao kod klasičnog ciklusa sagorevanja po fazama ali uz znatno smanjenje naprezanja materijala, i tako eliminiše zamor metala ili mu se znatno smanjuje ukupna masa“.[10]

Poređenje sa drugim raketnim motorima

uredi
Ime motora Potisak u vakuumu
(kilonjutna (kN))		 Specifični impuls
u vakuumu (sekundi)		 Odnos mase
i potiska
SpaceX Raptor
(ciljano[26])		 3.000 363 još nepoznato
Blue Origin BE-4 2.400[27] još nepoznato još nepoznato
SpaceX Merlin 1D 801[28] 309[29] 150
SpaceX Merlin 1C 610 304[30] 96
RD-170 7.887 338 82
RD-180 4.150 338 78
RD-270 6.710 322 153,24
Glavni motor spejs-šatla 2.280 453[31] 73[32]
Roketdajn F-1 (Saturn V) 7.740 304[33] 83

Vidi još

uredi

Reference

uredi
  1. ^ a b v Todd, David (20. 11. 2012). „Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars”. FlightGlobal Hyperbola. Pristupljeno 22. 11. 2012. „'"We are going to do methane." Musk announced as he described his future plans for reusable launch vehicles including those designed to take astronauts to Mars within 15 years, "The energy cost of methane is the lowest and it has a slight Isp (Specific Impulse) advantage over Kerosene," said Musk adding, "And it does not have the pain in the ass factor that hydrogen has".'” 
  2. ^ a b v Leone, Dan (25. 10. 2013). „SpaceX Could Begin Testing Methane-fueled Engine at Stennis Next Year”. Space News. Arhivirano iz originala 11. 01. 2014. g. Pristupljeno 26. 10. 2013. 
  3. ^ Gwynne Shotwell (17. 3. 2015). „STATEMENT OF GWYNNE SHOTWELL, PRESIDENT & CHIEF OPERATING OFFICER, SPACE EXPLORATION TECHNOLOGIES CORP. (SPACEX)” (PDF). Congressional testimony. US House of Representatives, COMMITTEE ON ARMED SERVICES SUBCOMMITTEE ON STRATEGIC FORCES. str. 14—15. Pristupljeno 11. 1. 2016. „'SpaceX has already begun self-funded development and testing on our next-generation Raptor engine. ... Raptor development ... will not require external development funds related to this engine.'” 
  4. ^ „NASA-SpaceX testing partnership going strong” (PDF). Lagniappe, John C. Stennis Space Center. NASA. septembar 2015. Pristupljeno 10. 1. 2016. „'this project is strictly private industry development for commercial use'” 
  5. ^ a b „Long term SpaceX vehicle plans”. HobbySpace.com. Arhivirano iz originala 14. 2. 2010. g. Pristupljeno 13. 7. 2009. 
  6. ^ „Notes: Space Access'11: Thurs. - Afternoon session - Part 2: SpaceX”. RLV and Space Transport News. 7. 4. 2011. Arhivirano iz originala 20. 3. 2012. g. Pristupljeno 8. 4. 2011. 
  7. ^ „SpaceX Raptor LH2/LOX engine”. RLV and Space Transport News. 8. 8. 2011. Arhivirano iz originala 2. 11. 2011. g. Pristupljeno 9. 8. 2011. 
  8. ^ Rosenberg, Zach (16. 3. 2012). „SpaceX readies upgraded engines”. Flightglobal. Pristupljeno 17. 3. 2012. „'SpaceX is in the midst of a variety of ambitious engine programmes, including the Merlin 2, a significant modification of the Merlin 1 series, and the Raptor upper stage engine. Details of both projects are tightly held.'” 
  9. ^ a b Rosenberg, Zach (15. 10. 2012). „SpaceX aims big with massive new rocket”. Flightglobal. Pristupljeno 17. 10. 2012. 
  10. ^ a b v g d đ e Belluscio, Alejandro G. (7. 3. 2014). „SpaceX advances drive for Mars rocket via Raptor power”. NASAspaceflight.com. Pristupljeno 7. 3. 2014. 
  11. ^ a b v g Todd, David (22. 11. 2012). „SpaceX’s Mars rocket to be methane-fuelled”. Flightglobal. Pristupljeno 5. 12. 2012. „'Musk said Lox and methane would be SpaceX’s propellants of choice on a mission to Mars, which has long been his stated goal. SpaceX’s initial work will be to build a Lox/methane rocket for a future upper stage, codenamed Raptor. The design of this engine would be a departure from the “open cycle” gas generator system that the current Merlin 1 engine series uses. Instead, the new rocket engine would use a much more efficient “staged combustion” cycle that many Russian rocket engines use.'” 
  12. ^ Todd, David (20. 11. 2012). „Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars”. FlightGlobal Hyperbola. Pristupljeno 22. 11. 2012. „'The new Raptor upper stage engine is likely to be only the first engine in a series of lox/methane engines.'” 
  13. ^ Gwynne Shotwell (21. 3. 2014). Broadcast 2212: Special Edition, interview with Gwynne Shotwell (audio file). The Space Show. Korisna informacija se nalazi na: 21:25–22:10. 2212. Arhivirano iz originala (mp3) 22. 3. 2014. g. Pristupljeno 22. 3. 2014. „'our focus is the full Raptor size'” 
  14. ^ „NASA Stennis Space Center to Test SpaceX Next Generation Rocket Engines Systems”. Mississippi Development Authority. 23. 10. 2013. Arhivirano iz originala 03. 12. 2013. g. Pristupljeno 27. 10. 2013. 
  15. ^ „Cochran: Space-X Decision Bodes Well for Job Growth in South Mississippi”. Senator Cochran. 23. 10. 2013. Arhivirano iz originala 29. 10. 2013. g. Pristupljeno 27. 10. 2013. 
  16. ^ Messier, Doug (23. 10. 2013). „SpaceX to Conduct Raptor Engine Testing in Mississippi”. Parabolic Arc. Arhivirano iz originala 24. 10. 2013. g. Pristupljeno 23. 10. 2013. 
  17. ^ Guess, Natalie (21. 4. 2014). „NASA, SpaceX Cut Ribbon To Launch Testing Partnership”. MS EIGS. Arhivirano iz originala 08. 07. 2015. g. Pristupljeno 22. 4. 2014. 
  18. ^ a b „SpaceX propulsion chief elevates crowd in Santa Barbara”. Pacific Business Times. 19. 2. 2014. Pristupljeno 22. 2. 2014. 
  19. ^ Butler, Amy; Svitak, Amy. „AR1 vs. Raptor: New rocket program will likely pit kerosene against methane” (2014-06-09). Aviation Week & Space Technology. „'SpaceX is developing the Raptor as a reusable engine for a heavy-lift Mars vehicle, the first stage of which will feature 705 metric tons of thrust, making it 'slightly larger than the Apollo F-1 engine,' Tom Mueller, SpaceX vice president of propulsion development, said during a space propulsion conference last month in Cologne, Germany. The vacuum version is targeting 840 metric tons of thrust with 380 sec. of specific impulse. The company is testing subscale components using the E-2 test stand at NASA's Stennis Space Center in Mississippi, says Stennis spokeswoman Rebecca Strecker. ... Mueller said many people ask why the company switch to methane for its Mars rocket. With reusability in mind, SpaceX's cost studies revealed that 'by far the most cost-effective propellant to use is methane,' he said, which would be easier than hydrogen to manufacture on Mars.'” 
  20. ^ Musk, Elon (26. 9. 2016). „SpaceX propulsion just achieved first firing of the Raptor interplanetary transport engine”. Twitter.com. Arhivirano iz originala 26. 9. 2016. g. Pristupljeno 26. 9. 2016. 
  21. ^ Musk, Elon (26. 9. 2016). „Mach diamonds”. Twitter.com. Arhivirano iz originala 26. 9. 2016. g. Pristupljeno 26. 9. 2016. 
  22. ^ Musk, Elon (26. 9. 2016). „Production Raptor goal is specific impulse of 382 seconds and thrust of 3 MN (~310 metric tons) at 300 bar”. Twitter.com. Arhivirano iz originala 26. 9. 2016. g. Pristupljeno 26. 9. 2016. 
  23. ^ Musk, Elon (26. 9. 2016). „based on your other specs, is that like a ~14 foot diameter nozzle? Elon Musk: pretty close”. Twitter.com. Arhivirano iz originala 26. 9. 2016. g. Pristupljeno 26. 9. 2016. 
  24. ^ Musk, Elon (26. 9. 2016). „Sweet Jesus, that means you are pumping to 45-50 MPa... Surely this will be using multiple stage pumps? Elon Musk: yes”. Twitter.com. Arhivirano iz originala 26. 9. 2016. g. Pristupljeno 26. 9. 2016. 
  25. ^ „Space Shuttle Main Engines”. NASA. Pristupljeno 6. 3. 2013. 
  26. ^ a b v Bergin, Chris (29. 8. 2014). „Battle of the Heavyweight Rockets -- SLS could face Exploration Class rival”. NASAspaceflight.com. Pristupljeno 30. 8. 2014. 
  27. ^ Ferster, Warren (17. 9. 2014). „ULA To Invest in Blue Origin Engine as RD-180 Replacement”. Space News. Arhivirano iz originala 18. 09. 2014. g. Pristupljeno 19. 9. 2014. 
  28. ^ „SpaceX Falcon 9 product page”. Arhivirano iz originala 01. 05. 2013. g. Pristupljeno 8. 8. 2013. 
  29. ^ „Falcon Heavy Merlin Engines”. SpaceX. 12. 4. 2013. Arhivirano iz originala 14. 11. 2015. g. Pristupljeno 12. 7. 2014. 
  30. ^ „Merlin 1C”. Astronautix.com. Pristupljeno 2. 11. 2013. 
  31. ^ „SSME”. Astronautix.com. Pristupljeno 2. 11. 2013. 
  32. ^ „Encyclopedia Astronautica: SSME”. Pristupljeno 7. 7. 2014. 
  33. ^ „F-1”. Astronautix.com. Pristupljeno 2. 11. 2013. 
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Раптор_(ракетни_мотор)&oldid=27419226”