Прво паљење скалиране верзије мотора 25. септембра 2016. године у Макгрегору
Раптор (енгл.Raptor) је први од целе фамилије ракетних мотора која је тренутно у фази развоја од стране америчке аеронаутичке компаније Спејс екс (SpaceX). Овај мотор биће коришћен у првом и другом степену ракета-носача тешке категорије, које су тренутно такође у фази развоја. Мотор ће као гориво користити метан и течни кисеоник[1], за разлику од мотора Мерлин 1 исте компаније који се тренутно користе за погон ракете Фалкон 9, а који као гориво користи гориво РП-1 и течни кисеоник. У почетним фазама развоја, као гориво се наводио течни водоник (LH2), али је касније објављено да су се планови променили и да се као гориво користи метан. У почетку је планирано да мотор Раптор има преко десет пута већи потисак од мотора Мерлин 1D који се тренутно користи за погон ракете Фалкон 9, али је то касније умањено и тренутно се планира да потисак буде три пута већи.
Планирано је да се развије цела фамилија мотора „која ће моћи вишекратно да се користи и која ће се користити за погон ракета-носача компаније Спејс екс наменски конструисаних за истраживање свемира и које ће у будућности бити превозно средство за колонизацијуМарса“.[2]
Мотор Раптор се први пут помиње 2009. године када је о њему говорио Макс Возоф, инжењер компаније Спејс екс.[5] У априлу 2011. године само мали број инжењера радио је на развоју овог мотора, за који се у то време наводило да је намењен за употребу у другом или трећем степену ракете-носача и да ће као гориво користити LH2/LOX.[6] Касније исте године поново се причало о развоју Раптора.[7] Коначно, у марту 2012. године, у медијима се појавила вест да се озбиљно ради на развоју мотора, али јавности нису презентовани детаљи о техничким спецификацијама.[8]
У октобру 2012. године, компанија Спејс екс објавила је да ради пуном паром на развоју ракетног мотора „који ће производити неколико пута више потиска од мотора Мерлин, и неће користити гориво које користи овај мотор – РП-1“, али је одбила да појасни које ће гориво бити коришћено.[9] Компанија је најавила да ће технички детаљи бити доступни у року „од једне до три године“ и да је нови мотор намењен за коришћење у новој ракети-носачу, која ће користити више ових мотора за погон, и која ће моћи да достави терет масе 150 – 200.000 килограма у НЗО, чиме би надмашила и ракету коју тренутно развија агенција НАСА за путовање људи до астероида и касније до Марса – Свемирски лансирни систем (СЛС).[9]
Ово је допуњено следећег месеца, у новембру 2012. године, када је извршни директор компаније Илон Маск објавио да одсек компаније који се бави погонским јединицама (моторима) креће у новом смеру – окреће се развоју ракетних мотора који ће као гориво користити течни метан.[1] Надовезао се да ће концепт новог мотора, којем је дат привремени назив Раптор (енгл.Raptor), бити заснован на течном метану као погонском гориву[1], и да је ово гориво најбољи избор за планирану колонизацију Марса.[10]
Термин Раптор први пут се помиње 2009. године од стране компаније Спејс екс, и у почетку се односио само на развој ракетног мотора за горње степене ракете (други, трећи...)[5] – изјава из 2012. Илона Маска говори да се и даље радило само о мотору за горње степене[11] – али почетком 2014. године компанија потврђује да ће се мотор користити и у другом степену ракете, али и у првом степену (језгру) транспортера за колонизацију Марса, нове мега-ракете чији ће пречник језгра бити 10 метара. Свако од језгара ће користити девет мотора Раптор груписаних по сличном принципу као што су мотори Мерлин распоређени код језгра ракете Фалкон 9 v1.1 (тзв. „октавеб“ конфигурација).[10]
Информације које су представљене јавности у новембру 2012. указују да компанија Спејс екс можда има на уму да развије фамилију ракетних мотора базираних на дизајну Раптора.[12] Ово је компанија потврдила у октобру 2013. године.[2] Међутим, Гвејн Шотвел из компаније Спејс екс појаснила је у марту2014. године да је фокус на конструкцији мотора Раптор у пуној величини, и да није планирано да се претходно конструишу мањи модели овог мотора.[13]
У октобру 2013. Спејс екс је објавио да ће тестирање мотора Раптор бити спроведено у Свемирском центру Стенис у округу Хенкок у Мисисипију[14][15], и да ће компанија уложити у изградњу потребне инфраструктуре како би могла да се врше тестирања мотора погоњених течним метаном.[16] У априлу 2014. компанија Спејс екс завршила је потребне радове како би тестирање могло да се спроведе и очекивало се да само тестирање мотора Раптор започне крајем маја 2014. године.[17]
У октобру 2013. је такође први пут објављено колики ће потисак производити нови мотор – 2.940 kN[2] – мада је компанија већ почетком 2014. изјавила да ће коначна верзија Раптора производити још већи потисак. У фебруару 2014. Том Мјулер (енгл. Tom Mueller), шеф одсека за развој ракетних мотора у компанији Спејс екс, у интервјуу је изјавио да се Раптор развија тако да ракета-носач са девет ових мотора може „да достави преко 100 тона терета на површину Марса“, и да ће мотор бити моћнији него што се раније говорило – производиће више од 4.400 kN.[10][18] Мјулер је затим у јуну исте године изнео детаљније техничке карактеристике, попут потиска од чак 6.900 kN на нивоу мора, 8.200 kN у вакууму, уз специфични импулс од 380 секунди.[19]
Маск је на свом Твитер налогу 26. септембра објавио две фотографије првих тетстова новог мотора.[20][21] Том приликом објавио је и да је циљани потисак у вакууму 3 MN, са притиском у комори за сагоревање од 30 MPa и специфичним импулсом од 382 секунде.[22] Пречник вакуумске верзије биће око 4 метра, а објавио је и да ће се користити вишестепене пумпе.[23][24]
Конструкција
Поређење димензија првог степена различитих ракета-носача компаније Спејс екс: (слева) Фалкон 9 v1.0 (из 2010), Фалкон 9 v1.1 (из 2013) и први степен пречника 10 метара, са 9 мотора Раптор у „октавеб“ конфигурацији, који ће се користити код транспортера за колонизацију Марса. Са слике се може видети да млазница Раптора скоро има пречник као цео први степен ракете Фалкон 9.
Мотор Раптор за гориво ће користити течни метан и течни кисеоник, и уз то његов рад биће заснован на циклусу сагоревања по фазама[11], који се разликује од отвореног циклуса гасног генератора и који се тренутно користи у моторима Мерлин.[11]Главни мотор спејс-шатла такође користи циклус сагоревања по фазама[25], као и неколико ракетних мотора развијених у Русији.[11]
Поред тога, Раптор ће користити циклус сагоревања по фазама „пуног протока“, где ће 100% оксиданса покретати турбо-пумпу кисеоника, док ће 100% горива покретати турбо-пумпу метана. Оба тока – оксиданса и горива – биће у гасној фази пре него што стигну у комору за сагоревање. Пре овог мотора, само два мотора су успешно тестирана са циклусом сагоревања „пуног протока“, попут оног који ће бити основа Раптора – совјетски РД-270, развијен и успешно тестиран 1960их, и експериментални мотор развијен од стране америчке компаније Рокетдајн почетком 21. века.[10]
Циљ инжењера компаније Спејс екс је да мотор Раптор производи 8.200 kN потиска у вакууму – 6.900 kN потиска при полетању на нивоу мора[26] – уз специфични импулс у вакууму од 380 секунди и 321 секунде на нивоу мора.[10][18] Ове вредности нису коначне и биће временом мофификоване у складу са резултатима тестирања мотора и развоја унутар компаније Спејс екс.[26]
Још неке од карактеристика циклуса сагоревања „пуног протока“ за које се инжењери надају да ће побољшати перформансе и поузданост су:[10]
елиминисање заптивача који се налазе између горива и оксиданса у турбо-пумпи, а који може отказати код ракетних мотора класичне конструкције
у систему пумпи притисак је мањи, чиме се продужава радни век система и додатно умањује ризик од квара
применом овог типа сагоревања може се повећати притисак у комори за сагоревање, чиме се или постижу боље перформансе мотора, или се „користе гасови ниже температуре, и тако се добијају исте перформансе као код класичног циклуса сагоревања по фазама али уз знатно смањење напрезања материјала, и тако елиминише замор метала или му се знатно смањује укупна маса“.[10]
^ абв
Todd, David (20. 11. 2012). „Musk goes for methane-burning reusable rockets as step to colonise Mars”. FlightGlobal Hyperbola. Приступљено 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".'”
^
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. стр. 14—15. Приступљено 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.'”
^„NASA-SpaceX testing partnership going strong”(PDF). Lagniappe, John C. Stennis Space Center. NASA. септембар 2015. Приступљено 10. 1. 2016. „'this project is strictly private industry development for commercial use'”
^
Rosenberg, Zach (16. 3. 2012). „SpaceX readies upgraded engines”. Flightglobal. Приступљено 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.'”
^ абвг
Todd, David (22. 11. 2012). „SpaceX’s Mars rocket to be methane-fuelled”. Flightglobal. Приступљено 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.'”
^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.'”|access-date= захтева |url= (помоћ)
