60. výročí motoru RL10

Raketový motor RL10 s dlouhým rodokmenem se v pondělí 27. listopadu dočkal významného jubilea. V tento den uplynulo 60 let od chvíle, kdy tento kyslíkovodíkový motor debutoval na horním stupni Centaur. 27. listopadu 1963 se motor RL10 stal prvním motorem spalujícím směs kapalného kyslíku a vodíku, který byl zažehnut v kosmickém prostoru. Ke zmíněné premiéře došlo v době plné změn. Vždyť k atentátu na J. F. Kennedyho uplynulo v době startu pouhých pět dní. Během následujících 60 let se do kosmického prostoru dostalo 522 motorů RL10, přičemž lví podíl na tomto čísle mají lety na raketách Delta a Atlas od United Launch Alliance. Tyto motory totiž najdeme na horních stupních Delta Cryogenic Second Stage a Centaur.

„Centaur a RL10 nám umožnily vynášet rozměrnější a těžší kosmické sondy, než v případě jakéhokoliv jiného používaného horního stupně,“ uvedl Gary Wentz, viceprezident ULA pro vládní a komerční programy, během tiskové konference uspořádané k tomuto jubileu a dodal: „Tato technika pomohla doručit úžasné mise ke Slunci, Měsíci, planetkám a každé planetě Sluneční soustavy.“ Motor RL10 vyvinula firma Pratt & Whitney koncem 50. let za dohledu Lewis Research Center, které bylo v roce 1999 přejmenováno na John H. Glenn Research Center. Horní stupně Centaur byly původně vyvíjeny firmou General Dynamics.

Tato kombinace pomohla prokázat životaschopnost kapalného kyslíku a vodíku jakožto pohonných látek budoucích nosičů. Samotné motory RL10 se pak používaly na palubách raket Saturn 1, Atlas, Titan a Delta. Kromě toho našel tento motor uplatnění i na experimentálním suborbitálním nosiči DC-X, který NASA a ministerstvo obrany využívaly k demonstraci vertikálního přistávání raket. „Je velmi vzrušující být u 60. výročí a je to důkaz neuvěřitelné týmové práce, která po celá ta léta probíhala mezi společnostmi Aerojet Rocketdyne a ULA. Je to důkaz všech lidí, kteří na tomto produktu pracovali po celé roky, a jde i o důkaz neuvěřitelného designu, který byl původně navržen v 50. letech 20. století,“ uvedl Jim Maus, viceprezident Aerojet Rocketdyne z výkonného a integračního programu.

Zmínil také, že navzdory úspěchům, které viděli při stovkách letů těchto motorů, stále se drží hesla firmy ULA – zaměřit svou pozornost vždy na jeden konkrétní start. „Když se dostaneme ke startovnímu dnu, jsme velmi zaměřeni na start, který má ten den proběhnout,“ uvedl Maus a dodal: „A tak, když se dostanete k velkému milníku, tak trochu se zastavíte a uvědomíte si … víte, podívejte se na všechno, co jsme udělali. Takže je skvělé být součástí týmu, který to dělá, a jsme opravdu nadšeni, že jsme dosáhli 60. výročí.“ V současné době se používají dvě varianty motorů RL10. První z nich, RL10C létá na raketách Atlas V od ULA a RL10B-2, který se používá na raketách Delta IV Heavy od ULA a Space Launch system od NASA.

Druhá zmíněná verze má omezenou budoucnost, jelikož už zbývá pouze jediná raketa Delta IV Heavy, která má v roce 2024 vyrazit na misi pro Národní úřad vojenského kosmického zpravodajství. Jeden raketový motor RL10B-2 se používá i na horním stupni ICPS (Interim Cryogenic Propulsion Stage) raket SLS pro jejich první tři lety k Měsíci. Budoucí rakety SLS mají využívat horní stupeň EUS (Exploration Upper Stage), který navrhuje firma Boeing. O jeho pohon se postará čtveřice motorů RL10C-3, které společně poskytnou tah 431 kN. Pro srovnání jeden motor RL10B-2 na horním stupni ICPS vyvine tah 110 kN.

Maus také uvedl, že doposud proběhlo osm velkých aktualizací motoru RL10. Příští velká změna, RL10C-X, je zatím stále ve fázi vývoje a bude pohánět budoucí verze raket Vulcan od United LaunchAlliance.  Největší změny se u této verze týkají využití metod 3D tisku. „Už dnes létáme s motory RL10, které mají 3D tištěný vstřikovač, ale nyní pracujeme na 3D tištěné spalovací komoře a zrovna procházíme jejím certifikačním procesem,“ uvedl Maus a doplnil: „Tento motor bude poskytovat nejvyšší výkon z toho, co máme dnes k dispozici v oblasti ochrany, a prodlouží životnost modelu RL10 do budoucna.“ Maus také zmínil, že nové výrobní metody s sebou přinesou také finanční úspory, ale  odmítl uvést konkrétní údaje spojené s  příčinami snížení nákladů.

„Došlo k výraznému zlepšení nákladů na spalovací komoru motoru. Dáváme na něj také velkou uhlíkovo-křemíkovou trysku, která zvyšuje specifický impuls, aby nám poskytla dobrý výkon,“ uvedl Maus a doplnil: „A pak turbočerpadlo, dále to, čemu říkáme powerhead a páteř motoru, jsou totožné s tím, co jsme používali na zbývající části inventáře. Díky tomu bude tento motor pokračovat ve velmi vysoké spolehlivosti v první den startu.“ Konkrétní termín startu zůstává stále neznámou, ale Maus prozradil, že by se rádi premiéry RL10C-X dočkali v roce 2025 na raketě Vulcan. Z jeho slov dále vyplynulo, že zakázky na současnou verzi RL10C-1-1 mají do roku 2026.

NASA i ULA mají podle Mause více než 150 nevyřízených objednávek, do čehož jsou započítány starší verze a varianty X-C s aditivně vyráběnými prvky. Maus uvedl, že se NASA stále rozhoduje, zda chce nakoupit více starších motorů, nebo zda začne nakupovat motory využívající technologii aditivní výroby pro budoucí mise Artemis. Během běžného roku podle Mausových slov vyrobí Aerojet Rocketdyne mezi 16 a 18 motory, ovšem po zavedení aditivních výrobních metod do výrobního procesu očekávají zvýšení produkce na 40 motorů ročně. „Rychle jsme poznali, že 3D tištěnou komorou bychom mohli dosáhnout velkých změn v ceně motoru i snížení závislosti na ruční výrobě,“ uvedl Maus a doplnil: „Přesun od nerezové oceli k 3D tištěné mědi znamená, že nyní můžeme využívat geometrické tvary, které by nebylo možné vyrobit jinými metodami. Nyní jsme schopni produkovat motory s větším objemem a ve vyšším tempu, což ULA potřebuje.“

Za méně než měsíc by podle plánů firmy ULA měla na svou první misi vyrazit raketa Vulcan. Mise označovaná jako Cert-1 využije dvojici motorů RL-10C-1-1A, které budou pohánět horní stupeň Centaur 5. Ten se postará o vyslání lunárního landeru Peregrine od firmy Astrobotic směrem k Měsíci. Poté, co opravený horní stupeň Centaur 5 dorazil z výrobního závodu v alabamském Decaturu na Floridu, byl 19. listopadu usazen na raketu Vulcan. Start její premiérové mise je zatím plánován na 24. prosince letošního roku. ULA na první polovinu prosince chystá nácvik WDR, během které bude plně integrovaná raketa vyvezena na startovní rampu a natankována, jako kdyby se mělo letět. Maus zmínil, že inženýři Aerojet Rocketdyne budou během procesu zkušebního plnění monitorovat stupeň Centaur 5 i to, jak jsou motory chladné. „Máme inženýry, kteří sledují data vycházející z motoru během WDR a můžeme velmi dobře porozumět tomu, že se v reálném čase děje vše správně,“ zmínil Maus a dodal: „Samozřejmě ale proběhne i zhodnocení dat po zkoušce, abychom se ujistili, že vše probíhalo podle plánu.“

Ron Fortson, ředitel a generální manažer startovních činností ULA uvedl, že k ostrému vývozu před startem dojde den před vzletem a v čase T-12 hodin začne odpočet. Zmínil také, že integrace motorů RL10C-1-1A probíhala hladce. „V našem výrobním závodě proběhlo všechno v pořádku, sem už se dodává kompletně sestavený a my ho jen spojíme s naší raketou a můžeme vyrazit,“ zmínil Fortson a dodal: „Byla to skvělá činnost.“ Podle jeho slov týmy expertů z ULA úzce spolupracují s kolegy z Aerojet Rocketdyne na přípravě několik let vzdálené premiéry motoru RL10C-X.

„Velmi úzce s nimi spolupracujeme na jejich návrhu a testování. Jakmile to všechno dokončíme, budeme se těšit na to, až je skutečně integrujeme do naší rakety Vulcan,“ řekl Fortson a doplnil: „A pak se samozřejmě podíváme na všechny naše mise, které se chystají, pokud jde o jejich požadavky, a ujistíme se, že tyto požadavky můžeme s tímto novým motorem splnit.“ Uvedl také, že pro premiéru motoru RL10C-X nebude zapotřebí konkrétní specifický letový profil. „Tento motor bude schopen všeho, co od něj potřebujeme,“ zmínil Fortson a dodal: „Myslím, že ať už na něj máme jakékoliv požadavky, jsme přesvědčeni, že je tento motor dokáže splnit.“

„Máme filosofii „testuj jako kdybys letěl“, což znamená, že motor za letu zažije pouze to, co zažil na zemi v rámci možností, které můžeme testovat nebo analyzovat,“ řekl Maus a dodal: „Takže jsme v posledních několika letech prošli všemi těmi testy, abychom pochopili, jak motor funguje ve schématu rakety Vulcan.“ Zmínil také, že se těší, až motory RL10 poletí na nových raketách a na další nové verze. Těší se také na další klíčové milníky – vynášení lidských posádek v rámci programů Commercial Crew i Artemis. „Přivádíme astronauty do West Palm Beach, do našeho zařízení, aby s naším týmem hovořili o tom, co dodáváme, a je pro nás velmi motivující vidět naše cestující, jak stojí před místností a říkají nám, jak moc na nás spoléhají,“ zmínil Maus a doplnil: „Skutečnost je však taková, že navrhujeme a vyrábíme vysoce spolehlivý produkt, který prokázal svou spolehlivost.“

Přeloženo z:
https://spaceflightnow.com/

Zdroje obrázků:
https://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2023/11/20190329-RL10s_small.jpg
https://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2023/11/1960-Centaur-testing-small.jpg
https://spaceflightnow.com/…/2023/11/19631127_Atlas-Centaur-2_launch_small.jpg
https://spaceflightnow.com/../2023/11/20231120_Vulcan_Centaur_stacking.jpg
https://spaceflightnow.com/wp-content/uploads/2023/11/Vulcan_Centaur_graphic.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/RL-10_rocket_engine_%2830432256313%29.jpg