Un motor de cohete con una larga trayectoria marcó un gran hito el lunes. Han pasado 60 años desde que el motor RL10 impulsado por hidrógeno debutó a bordo de una etapa superior Centaur lanzada desde Cabo Cañaveral el 27 de noviembre de 1963.
Con ese primer lanzamiento, el motor RL10, actualmente fabricado por Aerojet Rocketdyne, se convirtió en el primer motor propulsado por una combinación de hidrógeno líquido y oxígeno líquido que se disparó en el espacio. El hito se produjo en un momento crucial para Estados Unidos, ya que se cumplían apenas cinco días del asesinato del expresidente John F. Kennedy.
Desde ese momento, hace 60 años, 522 motores RL10 han volado en el espacio, y la mayor parte de esos vuelos a bordo de los cohetes Delta y Atlas de United Launch Alliance (ULA). Estos motores impulsan la segunda etapa criogénica Delta y la etapa superior Centaur, respectivamente.
"Centaur y el RL10 nos han hecho posible lanzar naves espaciales de mayor tamaño y peso que cualquiera de los otros diseños de etapa superior en uso", dijo Gary Wentz, vicepresidente de programas gubernamentales y comerciales de la ULA, durante un evento para los medios que celebra el hito. "Ha realizado misiones fantásticas al Sol, nuestra Luna, asteroides y todos los planetas del sistema [solar]".
El motor fue desarrollado por Pratt & Whitney a finales de la década de 1950 gracias a la supervisión del Centro de Investigación Lewis de la NASA, que pasó a llamarse Centro de Investigación John H. Glenn de la NASA en Lewis Field en 1999. Centaur fue desarrollado originalmente por General Dynamics.
La combinación ayudó a demostrar la viabilidad del oxígeno líquido y el hidrógeno líquido como combinación propulsora para futuros vehículos de lanzamiento. Los propios RL10 se utilizarían a bordo de los cohetes Saturn 1, Atlas, Titan y Delta.
El motor también se utilizó a bordo del vehículo suborbital experimental DC-X, que fue utilizado por la NASA y el Departamento de Defensa para demostrar el aterrizaje vertical de un cohete.
“Es muy emocionante cumplir 60 años y es un testimonio del increíble trabajo en equipo que se ha realizado entre Aerojet Rocketdyne y ULA durante todos estos años, un testimonio de todas las personas que trabajaron en este producto todos estos años y de un diseño increíble que fue originalmente diseñado a finales de la década de 1950”, dijo Jim Maus, vicepresidente de ejecución e integración de programas de Aerojet Rocketdyne.
Maus dijo que a pesar de los éxitos que han visto en cientos de vuelos de motores, continúan apoyándose en el lema de ULA de centrarse en lanzar uno a la vez.
"Cuando llegamos al día del lanzamiento, estamos muy concentrados en el lanzamiento de ese día", dijo Maus. “Y entonces, cuando llegas a un gran hito, das un paso atrás y reconoces, ya sabes, miras todo lo que hemos hecho. Por eso, es fantástico ser parte del equipo que hace eso y estamos muy emocionados de cumplir 60 años”.
Evolucionando el RL10
Actualmente, hay dos variantes del RL10 en uso: el RL10C-1-1 en los cohetes Atlas de ULA y el RL10B-2, que se usa en los cohetes ULA Delta 4 Heavy y Space Launch System (SLS) de la NASA.
Sin embargo, esta última variante tiene una vida limitada ya que solo hay un cohete pesado Delta 4 más, cuyo lanzamiento está previsto para 2024 en una misión para la Oficina Nacional de Reconocimiento (NRO). También se utiliza un solo RL10B-2 en la etapa de propulsión criogénica provisional (ICPS) del SLS para las tres primeras misiones Artemis a la Luna.
Las versiones posteriores del SLS utilizarán la etapa superior de exploración, que está siendo diseñada por Boeing. Estará propulsado por cuatro motores RL10C-3, que juntos proporcionarán más de 97,000 libras (431 kN) de empuje. A modo de comparación, el único RL10B-2 del Artemis 1 ICPS produjo alrededor de 24,750 libras (110 kN) de empuje.
Hasta la fecha, Maus dijo que se han realizado ocho mejoras importantes del motor RL10. La próxima versión importante del motor, el RL10C-X, que aún está en desarrollo, impulsará la futura versión del próximo cohete Vulcan de ULA.
El mayor cambio observado con esta versión del motor se produce mediante el uso de técnicas de fabricación aditiva, más comúnmente conocidas como impresión 3D.
"Ya estamos volando el RL10 con un inyector fabricado con aditivos, pero ahora estamos fabricando una cámara de empuje fabricada con aditivos y estamos tramitando esa certificación ahora mismo", dijo Maus. "Ese motor ofrecerá el mayor rendimiento de lo que tenemos disponible en protección hoy y extenderá la vida útil del RL10 en el futuro".
Maus añadió que las nuevas técnicas de producción también traerán ahorros de costos, pero se negó a entrar en detalles sobre los factores que impulsan la reducción de costos.
“Ha habido una mejora significativa en el costo de la cámara del motor. También le estamos colocando una boquilla grande de silicona de carbono, lo que impulsa al ISP a brindarnos un buen rendimiento”, afirmó Maus. “Y luego, la maquinaria turbo y lo que llamaré el cabezal motriz y la columna vertebral del motor son idénticos a lo que hemos estado volando en el resto del inventario. Por lo tanto, continuará ofreciendo una confiabilidad muy alta desde el primer día, el primer lanzamiento”.
La fecha específica del lanzamiento aún permanece por determinar, pero Maus dijo que su objetivo es debutar el RL10C-X en 2025 en un cohete ULA Vulcan. Dicho esto, Maus señaló que tienen pedidos para los motores RL10C-1-1 actuales hasta 2026.
Tanto la NASA como la ULA están impulsando lo que Maus describió como una acumulación de más de 150 motores, que son una combinación de las versiones heredadas y las variantes XC con características de fabricación aditiva. Dijo que la NASA todavía está decidiendo si quieren comprar más motores heredados o comenzar a comprar motores que utilicen la tecnología de fabricación aditiva para futuras misiones Artemis.
En un año normal, Maus dijo que Aerojet Rocketdyne produce entre 16 y 18 motores, pero con la incorporación de más fabricación aditiva en su línea de producción, están aumentando hasta 40 motores al año.
"Rápidamente reconocimos que al imprimir en 3D la cámara de combustión, realmente podríamos lograr un gran cambio en el costo del motor y en la dependencia de los fabricantes manuales", dijo Maus. “Entonces, al pasar de la fabricación de acero inoxidable al cobre impreso en 3D, ahora podemos construir geometrías que de otro modo no podríamos haber construido con la fabricación aditiva. Y luego, ahora podemos producir el motor con los grandes volúmenes y las altas tasas que ULA necesita”.
Motor clásico, nuevo cohete.
En menos de un mes, ULA planea presentar su cohete Vulcan. La misión, denominada Vulcan Cert-1, utilizará un par de motores RL10C-1-1A para impulsar la etapa superior Centaur 5 y enviar el módulo de aterrizaje lunar Peregrine de Astrobotic en su camino hacia la Luna.
Después de enviar un Centaur 5 mejorado desde su fábrica en Decatur, Alabama, ULA integró la etapa superior en el propulsor Vulcan el 19 de noviembre. La misión no volará antes del 24 de diciembre de 2023.
ULA se está preparando para un ensayo general húmedo en la primera quincena de diciembre durante el cual el cohete Vulcan totalmente integrado se desplegará hasta la plataforma de lanzamiento y se le alimentará como si estuviera siendo lanzado. Maus dijo que los ingenieros de Aerojet Rocketdyne usarán auriculares durante esa prueba de abastecimiento de combustible para monitorear el Centaur y cómo se enfría y acondiciona el motor como lo estará el día del lanzamiento.
"Tenemos ingenieros que analizan todos los datos que salen del motor durante el ensayo general húmedo y podemos entender prácticamente en tiempo real que todo va bien", dijo Maus. "Pero luego, por supuesto, hay una revisión de datos que se realizará después para garantizar que todo funcionó según lo requerido".
Ron Fortson, director y gerente general de operaciones de lanzamiento de ULA, dijo que luego llevarán el cohete a la plataforma de lanzamiento el día antes del despegue y se subirán a la consola para comenzar la cuenta regresiva aproximadamente 12 horas antes.
Fortson dijo que la integración del RL10C-1-1A con el vehículo Vulcan se realizó sin problemas.
"Todo salió bien en nuestras instalaciones de producción y luego aquí, ya viene completamente ensamblado, simplemente lo acoplamos a nuestro cohete y estamos listos para comenzar", dijo Fortson. "Entonces, ha sido una gran actividad".
Fortson dijo que él y el equipo de ULA han estado trabajando estrechamente con Aerojet Rocketdyne mientras trabajan para el debut del motor RL10C-X en un par de años.
“Estamos trabajando muy estrechamente con ellos en su diseño y pruebas. Una vez que esté todo completado, estaremos ansiosos por integrarlo en nuestro cohete Vulcan”, dijo Fortson. "Y luego, por supuesto, analizaremos todas nuestras misiones futuras en términos de cuáles son esos requisitos y nos aseguraremos de que podemos satisfacerlos con este nuevo motor".
Dijo que probablemente no habrá un perfil de vuelo particular que se requiera para el debut del RL10C-X en Vulcan, y agregó que "este motor será capaz de hacer cualquier cosa que necesitemos".
"Creo que, sean cuales sean los requisitos que tengamos, confiamos en que este motor podrá satisfacerlos", dijo Fortson.
"Tenemos una filosofía de prueba como si se volara, lo que significa que el motor sólo verá en vuelo lo que ha experimentado en tierra dentro de los límites de lo que podemos probar o analizar", dijo Maus. "Hemos realizado todas esas pruebas durante los últimos años para comprender cómo funciona el motor en el esquema Vulcan".
Maus dijo que mientras esperan volar el RL10 en nuevos cohetes y en nuevas iteraciones, esperan otro hito clave: volar humanos a través de los programas Commercial Crew y Artemis.
“Hemos estado trayendo astronautas a West Palm Beach, a nuestras instalaciones, para hablar con nuestro equipo sobre la realidad de lo que entregamos y es muy motivador para nosotros ver a nuestros pasajeros parados frente a la sala, contándonos cuánto Confían en nosotros”, dijo Maus. "Pero la realidad es que diseñamos y fabricamos un producto altamente confiable y ha demostrado su confiabilidad".
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- Fuente: https://spaceflightnow.com/2023/11/28/aerojet-rocketdyne-ula-mark-60th-anniversary-of-rl10-rocket-engine/
