Raptor ożył. Pierwszy rozruch pełnowymiarowej wersji nowego silnika SpaceX

8 lutego 2019, 12:41
raptor1
Fot. Elon Musk via Twitter

W ośrodku doświadczalnym SpaceX nieopodal miasta Waco w stanie Teksas przeprowadzono serię pierwszych testowych aktywacji pełnowymiarowej wersji silnika rakietowego Raptor. Nowy system napędowy, rozwijany z myślą o zasileniu obydwu segmentów przyszłej superciężkiej rakiety firmy Elona Muska (Super Heavy, dawniej BFR), w dniu 3 lutego br. pomyślnie przeszedł inauguracyjny kilkusekundowy rozruch na stanowisku testowym. Zaledwie kilka dni później nastąpiła natomiast druga próba, poddająca testowaną jednostkę napędową odpowiednio większemu obciążeniu.

Szumnie zapowiadany inauguracyjny rozruch pełnoskalowej wersji nowego silnika SpaceX doszedł do skutku wieczorem 3 lutego br. w ośrodku doświadczalnym firmy w miejscowości McGregor, położonej nieopodal miasta Waco w Teksasie. W czasie zaledwie dwusekundowej pracy na poziomie 60 proc. swojej deklarowanej wydajności Raptor wygenerował siłę ciągu przekraczającą 1,16 MN (czyli wartość odpowiadającą udźwigowi 116 ton masy roboczej). Jest to wynik, jakiego nie osiągnął wcześniej żaden z dotąd wyprodukowanych silników rakietowych firmy astronautycznej Elona Muska. Wciąż jednak pozostający daleko poniżej niezbędnych 170 ton udźwigu, jakie powinien zapewnić każdy z 31 silników projektowanego segmentu głównego rakiety nośnej Super Heavy.

Niedługo potem, rankiem 7 lutego br., na profilach Elona Muska w mediach społecznościowych pojawiła się jednak informacja o ponownym próbnym odpaleniu Raptora, które pozwoliło poprawić otrzymane wcześniej rezultaty. Jak podano, drugie podejście zakończyło się uzyskaniem ciśnienia w komorze spalania na poziomie 257 barów oraz wartości siły ciągu przekraczającej 1,687 MN (172 tony), właściwie dopełniając kluczowego wymogu efektywności dla jednostki napędowej systemu Super Heavy. Choć nie ujawniono, jak długo testowany Raptor pracował w czasie drugiego rozruchu, ani w jakim stopniu był wówczas obciążony, podkreślono uzyskanie dobrego wyniku pomimo braku schłodzenia mieszanki paliwowej (sugerując, że kriogeniczny materiał pędny powinien zapewnić dodatkowe 10 do 20 procent skoku wydajności silnika).

Docelowym zakresem oczekiwań względem operacyjnej wersji silnika Raptor są parametry na poziomie 2 MN ciągu (przy 2,5 MN dla wersji obsługującej górny segment superciężkiego systemu nośnego) oraz 300 barów ciśnienia gazów w komorze spalania. Mieszanką paliwową wykorzystywaną do generowania ciągu będzie charakterystyczna kombinacja ciekłego metanu i ciekłego tlenu (methalox), oferująca kompromis między zapewnieniem jak najwyższych parametrów efektywności spalania (m.in. wysokiego impulsu właściwego) a kryteriami bezpiecznego napędzania oraz stopniem skomplikowania użycia i produkcji materiału pędnego (zakłada się na przyszłość pozyskiwanie metanu z surowców dostępnych na Marsie).

Raptor, przeznaczony do napędzania obydwu segmentów systemu nośnego Super Heavy (pojazd Starship, pełniący rolę górnego członu, będzie korzystał z 7 takich silników), działa w oparciu o cykl spalania etapowego z pełnym przepływem (FFSCC – Full Flow Staged Combustion Cycle). Jego specyfiką jest zastosowanie dwóch układów wstępnego spalania (preburner) w cyklu zamkniętym, do których trafia osobno część paliwa i utleniacza w postaci silnie nasyconych gazów, zasilających działanie dwóch oddzielnych turbopomp przed wtłoczeniem mieszanki do głównej komory silnika. Pozwala to turbinom pracować w warunkach niższej temperatury, zmniejszając obciążenie kluczowych podzespołów i wydłużając ich żywotność. Kosztem takiego działania jest wyższy stopień technicznego skomplikowania silnika.

Raptor jest przedstawiany jako pierwszy tego typu mechanizm działający w oparciu o dwie komory wstępnego spalania, osobno dla utleniacza i paliwa. Nie jest to jednak pierwszy w ogóle projekt silnika integrującego zamknięty cykl spalania etapowego. Jak dotąd na świecie powstały dwie inne takie konstrukcje – radziecki RD-270, zaprojektowany jeszcze w latach 60. XX wieku oraz demonstrator technologiczny firmy Aerojet Rocketdyne z lat 2000 (Intergated Powerhead Demonstrator). Jak dotąd jednak żaden napęd tego typu nie wszedł do użycia.

Pierwsze loty testowe z użyciem Raptora mogą nastąpić już w perspektywie 2020 roku. Na ten termin SpaceX zaplanował przystąpienie do prób powietrznych trójsilnikowego prototypu pojazdu Starship (Starhopper). Sam Elon Musk przyznaje jednak, że wypełnienie tego harmonogramu jest bardzo ambitnym zamierzeniem. Docelowo cały system nośny ma być gotowy już w 2023 roku do przeprowadzenia kluczowego załogowego lotu w kierunku księżyca z japońskim miliarderem Yusaku Maezawa i ośmioma innymi pasażerami na pokładzie.

Space24
Space24
KomentarzeLiczba komentarzy: 23
ale czad
sobota, 16 lutego 2019, 23:16

Boże drogi.Jeden oszołomek pisze, że RD-180 to usmańska konstrukcja nie wiadomo dlaczego produkowana w USA, drugi, że SRB to "silnik". I jak tu się dziwić, że znaczna część młodych miłośników krowich placków twierdzi, że ziemia jest płaska.

VVS
sobota, 16 lutego 2019, 10:30

W ciągu 7 ostatnich lat było 50 startów rakiet kosmicznych z RD-180 do USA. U srb i innych ile?

AB
piątek, 15 lutego 2019, 19:18

@ Davien. A po się ograniczać do silników chemicznych? Ty dajesz silniki F -1A (najlepiej osiem, jak było przewidywane w rakiecie NOVA), w członie pierwszy, a ja rozwijaną i wielokrotnie odpalona w latach 60 atomową NERVĘ (około 900 isp) w członie trzecim i mamy marsjańskĄ rakietę jak ta lala :)

Davien
piątek, 15 lutego 2019, 16:20

Panie VVS, jakbym chciał brac nigdzie nie uzywane silniki( no bo nie zdążył poleciec w kosmos) to bym wział F-1A o ciagu prawie 900ton z lat 60-tych, nawiasem mówiąc w podobnym do F-1A stanie jest obecnie RD-171MW

AB
czwartek, 14 lutego 2019, 21:00

@VVS SRB jest jak najbardziej silnikiem. Był użyty jako pierwszy stopień w rakiecie Ares 1 (rakieta odbyła jeden lot). Nowa generacja SRB ma być używana jako pierwszy stopień rakiety OmegA, jak i w kolejnych odmianach SLSa (tu jako bostery). Poza tym używanie silników stało paliwowych, jest czymś zupełnie normalnym na przykład europejska Vega, chiński Zhuque-1 (no temu się akurat wybuchło) i oczywiście różnorakie rakiety międzykontynentalne.