RS-68

Rocket System-68
Test di un RS-68 allo Stennis Space Center della NASA, durante il suo sviluppo
Paese di origineUSA
Primo volo20 novembre 2002
Principale costruttoreAerojet Rocketdyne
ApplicazioneDelta IV
PredecessoreRS-27
Statusattivo
Motore a propellente liquido
Propellenteossigeno liquido / idrogeno liquido
Rapporto del composto1:6
Ciclociclo a generatore di gas
Configurazione
Rapporto di scarico21,5
Prestazioni
Spinta (vuoto)RS-68: 3370 kN
RS-68A: 3560 kN
Spinta (livello del mare)RS-68: 2950 kN
RS-68A: 3137 kN
Pressione camera10,26 MPa
Isp (vuoto)RS-68: 410 s (4.0 km/s)
RS-68A: 412 s (4.04 km/s)
Dimensioni
Lunghezza5,2 m
Diametro2,43 m
Peso a vuotoRS-68: 6600 kg
RS-68A: 6740 kg
Usato in
Delta IV

L'Aerojet Rocketdyne RS-68 (Rocket System-68) è un motore a razzo a idrogeno ed ossigeno liquidi, con ciclo a generatore di gas. È il più grande motore a razzo a idrogeno mai costruito.

Il suo sviluppo iniziò negli anni novanta con l'obiettivo di creare un motore semplice, potente e poco costoso per il veicolo di lancio Delta IV. Vennero prodotte due versioni: il RS-68 e la variante RS-68A. Venne pianificata anche una terza versione, RS-68B, da impiegare nel veicolo Ares V, che successivamente venne cancellato.

Disegno e sviluppo

Uno degli obiettivi primari del programma RS-68 era produrre un semplice motore dal costo effettivo ad ogni lancio. Per raggiungere questo obiettivo, questo motore ha il 20% delle parti del Space Shuttle Main Engine (SSME, RS-25). Per aumentare la spinta e diminuire il numero di componenti, tuttavia, venne abbassato il suo impulso specifico del 10% rispetto al RS-25. Il principale beneficio del RS-68 è il suo costo di costruzione ridotto. È più grande e più potente rispetto al SSME ed è stato progettato per un veicolo di lancio non riutilizzabile.

Il motore impiega un ciclo a generatore di gas con due turbopompe indipendenti. La camera di combustione presenta un disegno a canalizzazione per diminuire i costi. Quest'ultimo, inizialmente sviluppato in Unione Sovietica, presenta strati interni ed esterni separati in mezzo, formando canali di raffreddamento. Anche se più pesante, questa soluzione è molto più semplice ed economica rispetto al disegno a tubi nella camera di combustione usato in altri motori. L'ugello inferiore ha un ratio di espansione di 21,5 ed è coperto da un materiale ablativo. La copertura dell'ugello brucia con l'operazione del motore, dissipando il calore. Questa stratificazione ablativa è più pesante di quella degli ugelli a tubi ma è più facile ed economica da realizzare. La presenza di carbonio nello scarico può essere associata al suo caratteristico colore giallo, diverso da quello semi-trasparente del SSME (RS-25), puramente costituito da idrogeno. La camera di combustione brucia idrogeno e ossigeno liquidi a 10,25 MPa al 102% della potenza con un ratio della mistura di 1:6.

Il RS-68 è stato sviluppato da Rocketdyne Propulsion and Power, con sede in Canoga Park, Los Angeles, California, dove viene costruito anche il SSME. È stato progettato per alimentare l'EELV Delta IV. I primi motori di sviluppo vennero assemblati al vicino Santa Susana Field Laboratory (dove vennero sviluppati e testati i motori F-1 del Saturn V per le missioni Apollo verso la Luna). Il RS-68 conseguì i primi test nell'Air Force Research Lab, poi alla Edwards AFB e infine allo Stennis Space Center della NASA. La prima accensione di test con successo all'AFRL venne completata l'11 settembre 1998. Il RS-68 venne certificato per l'impiego sul Delta IV nel dicembre 2001. Il primo lancio con successo avvenne il 20 novembre 2002.

Il RS-68 è parte del Common Booster Core (CBC) usato nelle 5 varianti della famiglia di veicoli di lancio Delta IV, con un massimo di 3 CBC, componendo l'Heavy.

Al 102%, il motore produce 3370 kN nel vuoto e 2950 kN al livello del mare. Il motore pesa 6,6 tonnellate ed è alto 2,4 m. Con questa spinta, esso ha un ratio spinta-altezza di 51,2, e un impulso specifico di 410 s nel vuoto e 365 s al livello del mare. Il RS-68 ha giunti cardanici idraulici e una capacità di variazione di spinta tra il 58% e il 101%.

Il RS-68A è una versione aggiornata del motore, con modifiche che provvedono a un maggior impulso specifico e spinta fino a 3,1 MN al livello del mare. Il primo lancio impiegò 3 RS-68A montati su un Delta IV Heavy, ed avvenne il 29 giugno 2012 dalla Cape Canaveral Air Force Station.

Probabili utilizzi futuri

Nel 2006, la NASA annunciò che 5 motori sarebbero stati usati al posto degli SSME nell'Ares V (CaLV). Questa scelse il RS-68 per il suo basso prezzo, circa 20 milioni di dollari per motore, dopo gli aggiornamenti richiesti. Le modifiche al motore includevano un differente ugello ablativo per permettere una combustione agevolata, una sequenza di avvio più rapida, cambiamenti hardware per ridurre la fuga di idrogeno all'accensione e cambiamenti per ridurre l'uso di elio durante il conto alla rovescia e il volo. L'incremento di spinta e impulso specifico sarebbe avvenuto sotto un differente programma di aggiornamenti per il Delta IV. Successivamente l'Ares V venne modificato per usare 6 RS-68, designati RS-68B, ma il razzo venne cancellato assieme al Programma Constellation e il nuovo veicolo di lancio pesante della NASA, lo Space Launch System, avrebbe usato una nuova versione del RS-25, precedentemente usato sullo Space Shuttle.

L'alternativa DIRECT includeva 2 o 3 RS-68 nella versione 2.0, che vennero sostituiti dal SSME nella 3.0.

Voli umani

Sarebbero necessari più di 200 cambiamenti nel RS-68 per raggiungere gli standard di impiego umano, tra cui controllo dello stato di salute, la rimozione degli ambienti ricchi di propellente al liftoff e miglioramenti nella robustezza dei sottosistemi.

Varianti

Note

  1. ↑ "ATK Propulsion and Composite Technologies Help Launch National Reconnaissance Office Satellite" (Press release). Alliant Techsystems. January 19, 2009., su atk.mediaroom.com.
  2. ↑ RS-68B, su astronautix.com. URL consultato il 9 aprile 2017.
  3. ↑ President Obama Signs New Vision for U.S. Space Exploration Into Law, in Space.com. URL consultato il 9 aprile 2017.
  4. 1 2 "AIAA 2002-4324, Propulsion for the 21st Century—RS-68". AIAA, July 8–10, 2002. (DOC), su pwrengineering.com (archiviato dall'url originale il 19 marzo 2009).
  5. ↑ RS-68, su astronautix.com. URL consultato il 9 aprile 2017.
  6. 1 2 (EN) The engines that refused to retire – RS-25s prepare for SLS testing | NASASpaceFlight.com, su nasaspaceflight.com. URL consultato il 9 aprile 2017.
  7. ↑ "Rocketdyne RS-68 Engine Certified for Boeing Delta IV" (Press release). Boeing. Dec 19, 2001., su boeing.com (archiviato dall'url originale il 10 ottobre 2012).
  8. ↑ (EN) RS-68, in Academic Dictionaries and Encyclopedias. URL consultato il 9 aprile 2017.
  9. ↑ Boeing white paper on RS-68 development (DOC), su engineeringatboeing.com (archiviato dall'url originale il 15 aprile 2007).
  10. ↑ "United Launch Alliance First RS-68A Hot-Fire Engine Test a Success" (Press release). United Launch Alliance, su ulalaunch.com, 25 settembre 2008. URL consultato il 30 settembre 2008.
    «Currently, the RS-68 engine can deliver more than 660,000 pounds of sea level thrust and the upgraded RS-68A will increase this to more than 700,000 pounds. The RS-68A also improves on the specific impulse, or fuel efficiency, of the RS-68.»
  11. ↑ United Launch Alliance Upgraded Delta IV Heavy Rocket Successfully Launches Second Payload in Nine Days for the National Reconnaissance Office, su United Launch Alliance. URL consultato il 9 aprile 2017 (archiviato dall'url originale il 20 agosto 2016).
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  13. ↑ (EN) NASA - NASA's Exploration Systems Progress Report, su nasa.gov. URL consultato il 9 aprile 2017 (archiviato dall'url originale il 7 settembre 2008).
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  15. ↑ NASA.gov - Budget Overviw (PDF) (PDF), su nasa.gov. URL consultato il 3 maggio 2019 (archiviato dall'url originale il 15 marzo 2010).
  16. ↑ "DIRECT Space Transportation System Derivative;The Jupiter Launch Vehicle Family" (PDF). DIRECT Team. accesso 2008-06-15. (PDF), su directlauncher.org.
  17. ↑ Tierney, Ross. "NASA Space Flight Forum - NASA CEV / CLV / CaLV / MTV / Alternatives - DIRECT v2.0 - Thread 3". accesso 2009-04-01., su forum.nasaspaceflight.com.
  18. ↑ United Launch Alliance First RS-68A Hot-Fire Engine Test a Success, su forum.nasaspaceflight.com. URL consultato il 9 aprile 2017.
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  21. ↑ "RS-68 Propulsion System" (PDF). Pratt & Whitney Rocketdyne. October 2005. (PDF), su pw.utc.com. URL consultato il 2 maggio 2019 (archiviato dall'url originale il 14 luglio 2018).
  22. ↑ P&W Successfully Completes Hot-Fire Test on 2nd RS-68A Certification Engine. URL consultato il 9 aprile 2017 (archiviato dall'url originale il 25 luglio 2011).
  23. ↑ RS-68A | Aerojet Rocketdyne, su rocket.com. URL consultato il 9 aprile 2017 (archiviato dall'url originale il 23 giugno 2018).
  24. ↑ (EN) Delta IV Heavy launches NROL-15 from Cape Canaveral | NASASpaceFlight.com, su nasaspaceflight.com. URL consultato il 9 aprile 2017.
  25. 1 2 Constellation Program: America's Fleet of Next-Generation Launch Vehicles The Ares V Cargo Launch Vehicle (PDF), NASA. (PDF), su nasa.gov (archiviato dall'url originale il 10 luglio 2007).

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