Een raketmotor met een lange geschiedenis markeerde maandag een grote mijlpaal. Het is 60 jaar geleden dat de RL10-motor op waterstof zijn debuut maakte aan boord van een Centaur-boventrap die op 27 november 1963 vanaf Cape Canaveral werd gelanceerd.

Met die eerste lancering werd de RL10-motor, momenteel geproduceerd door Aerojet Rocketdyne, de eerste motor aangedreven door een combinatie van vloeibare waterstof en vloeibare zuurstof die in de ruimte werd afgevuurd. De mijlpaal kwam op een cruciaal moment voor de Verenigde Staten, aangezien het slechts vijf dagen na de moord op voormalig president John F. Kennedy was.

Sinds dat moment, 60 jaar geleden, zijn er 522 RL10-motoren in de ruimte gevlogen, waarbij het leeuwendeel van die vluchten aan boord was van de Delta- en Atlas-raketten van United Launch Alliance (ULA). Deze motoren drijven respectievelijk de Delta Cryogenic Second Stage en Centaur bovenste trap aan.

“Centaur en de RL10 hebben het voor ons mogelijk gemaakt om ruimtevaartuigen te lanceren met een groter formaat en gewicht dan alle andere in gebruik zijnde hogere trapontwerpen”, zei Gary Wentz, ULA vice-president van overheids- en commerciële programma’s, tijdens een media-evenement ter ere van de mijlpaal. “Het heeft fantastische missies opgeleverd naar de zon, onze maan, asteroïden en elke planeet in het [zonne]stelsel.”

De motor werd eind jaren vijftig ontwikkeld door Pratt & Whitney onder toezicht van NASA's Lewis Research Center, dat in 1950 werd omgedoopt tot NASA John H. Glenn Research Center in Lewis Field. Centaur werd oorspronkelijk ontwikkeld door General Dynamics.

De combinatie hielp bij het bewijzen van de levensvatbaarheid van vloeibare zuurstof en vloeibare waterstof als drijfgascombinatie voor toekomstige draagraketten. De RL10's zelf zouden later worden gebruikt aan boord van de Saturn 1-, Atlas-, Titan- en Delta-raketten.

De motor werd ook gebruikt aan boord van het experimentele suborbitale voertuig, de DC-X, dat door NASA en het ministerie van Defensie werd gebruikt om een ​​verticale raketlanding te demonstreren. 

“Het is heel spannend om 60 jaar te bestaan ​​en het is een bewijs van het ongelooflijke teamwerk dat al die jaren heeft plaatsgevonden tussen Aerojet Rocketdyne en ULA, een bewijs van alle mensen die al die jaren aan dit product hebben gewerkt en een ongelooflijk ontwerp dat oorspronkelijk aangelegd eind jaren vijftig”, zegt Jim Maus, vice-president programma-uitvoering en integratie van Aerojet Rocketdyne.

Maus zei dat ze, ondanks de successen die ze hebben gezien tijdens honderden motorvluchten, blijven leunen op het motto van ULA om zich te concentreren op het lanceren van één voor één.

"Als we naar de lanceringsdag gaan, zijn we erg gefocust op de lancering van die dag", zei Maus. “En dus, als je een grote mijlpaal bereikt, ga je een beetje achteruit en herken je, weet je, kijk eens naar alles wat we hebben gedaan. Het is dus geweldig om deel uit te maken van het team dat dat doet en we zijn erg blij dat we dit 60-jarig bestaan ​​hebben bereikt.”

Evolutie van de RL10

Momenteel zijn er twee varianten van de RL10 in gebruik: de RL10C-1-1 op ULA's Atlas-raketten en de RL10B-2, die wordt gebruikt op de ULA Delta 4 Heavy en NASA Space Launch System (SLS) raketten.

Deze laatste variant heeft echter een beperkte levensduur, aangezien er nog maar één Delta 4 Heavy-raket is, die naar verwachting in 2024 zal worden gelanceerd voor een missie voor het Nationaal Verkenningsbureau (NRO). Een enkele RL10B-2 wordt ook gebruikt op de Interim Cryogenic Propulsion Stage (ICPS) van de SLS voor de eerste drie Artemis-missies naar de maan. 

Latere versies van de SLS zullen de Exploration Upper Stage gebruiken, die wordt ontwikkeld door Boeing. Dat zal worden aangedreven door vier RL10C-3-motoren, die samen meer dan 97,000 pond (431 kN) stuwkracht zullen leveren. Ter vergelijking: de enkele RL10B-2 op de Artemis 1 ICPS produceerde ongeveer 24,750 pond (110 kN) stuwkracht.

Tot nu toe zei Maus dat er acht belangrijke upgrades van de RL10-motor zijn geweest. De volgende grote iteratie van de motor, de RL10C-X, die nog in ontwikkeling is, zal de toekomstige versie van ULA's aanstaande Vulcan-raket aandrijven.

De grootste verandering bij deze versie van de motor komt door het gebruik van additieve productietechnieken, beter bekend als 3D-printen.

“We vliegen de RL10 al met een door additieven vervaardigde injector, maar nu maken we gebruik van een door additieven vervaardigde stuwkrachtkamer en we doorlopen die certificering nu”, aldus Maus. “Die motor zal de hoogste prestaties leveren van wat we vandaag op het gebied van bescherming beschikbaar hebben, en zal de levensduur van de RL10 in de toekomst verlengen.”

Maus voegde eraan toe dat de nieuwe productietechnieken ook kostenbesparingen zullen opleveren, maar weigerde in te gaan op details over de drijvende krachten achter de kostenreductie.

“Het is een aanzienlijke kostenbesparing voor de kamer van de motor. We plaatsen er ook een groot siliconenmondstuk van koolstof op, dat de ISP een duwtje in de rug geeft om ons goede prestaties te leveren”, aldus Maus. “En dan zijn de turbomachines en wat ik de powerhead en de ruggengraat van de motor zal noemen identiek aan wat we hebben gevlogen op basis van de balans van de inventaris. Zodat het op de eerste dag de zeer hoge betrouwbaarheid blijft bieden, lanceer er één.”

De specifieke datum van lancering is nog onbekend, maar Maus zei dat ze ernaar streven om de RL10C-X in 2025 op een ULA Vulcan-raket te debuteren. Dat gezegd hebbende, merkte Maus op dat ze tot 10 bestellingen hebben voor de huidige RL1C-1-2026-motoren.

Zowel NASA als ULA besturen wat Maus omschreef als een achterstand van meer dan 150 motoren, die een combinatie zijn van de oudere versies en de XC-varianten met de door additieven vervaardigde kenmerken. Hij zei dat NASA nog steeds aan het beslissen is of ze meer van de oudere motoren willen kopen of motoren willen gaan kopen met behulp van de additieve productietechnologie voor toekomstige Artemis-missies.

In een normaal jaar produceert Aerojet Rocketdyne volgens Maus tussen de 16 en 18 motoren, maar met de integratie van meer additieve productie in hun productielijn, voeren ze jaarlijks tot 40 motoren op.

“We beseften al snel dat we door het 3D-printen van de verbrandingskamer echt een grote verandering konden aanbrengen in de kosten van de motor en de afhankelijkheid van handmatige fabrikanten”, aldus Maus. “Dus door af te stappen van de vervaardiging van roestvrij staal naar het 3D-geprinte koper, kunnen we nu geometrieën bouwen die we anders met additieve productie niet hadden kunnen bouwen. En dan kunnen we de motor nu produceren met de hoge volumes en de hoge tarieven die ULA nodig heeft.”

Klassieke motor, nieuwe raket

Over minder dan een maand is ULA van plan zijn Vulcan-raket te debuteren. De missie, genaamd Vulcan Cert-1, zal een paar RL10C-1-1A-motoren gebruiken om de Centaur 5-boventrap van stroom te voorzien en de Peregrine-maanlander van Astrobotic op weg naar de maan te sturen.

Na het verzenden van een verbeterde Centaur 5 vanuit de fabriek in Decatur, Alabama, integreerde ULA op 19 november de bovenste trap in de Vulcan-booster. De missie zal niet eerder vliegen dan 24 december 2023.

ULA bereidt zich voor op een natte generale repetitie in de eerste helft van december, waarbij de volledig geïntegreerde Vulcan-raket naar het lanceerplatform zal worden uitgerold en van brandstof zal worden voorzien alsof hij wordt gelanceerd. Maus zei dat de ingenieurs van Aerojet Rocketdyne tijdens die tanktest een koptelefoon zullen gebruiken om de Centaur te monitoren en te controleren hoe de motor wordt gekoeld en geconditioneerd, net zoals op de lanceringsdag.

"We hebben ingenieurs die tijdens de natte generale repetitie naar alle gegevens kijken die uit de motor komen en we kunnen vrijwel in realtime begrijpen dat alles goed gaat", zei Maus. "Maar daarna volgt natuurlijk een gegevensbeoordeling om ervoor te zorgen dat alles naar behoren presteert."

Ron Fortson, de directeur en algemeen manager van lanceringsoperaties voor ULA, zei dat ze de raket de dag vóór de lancering naar het lanceerplatform zullen uitrollen en op de console zullen stappen om ongeveer 12 uur van tevoren met het aftellen te beginnen.

Fortson zei dat de integratie van de RL10C-1-1A met het Vulcan-voertuig soepel verliep.

"Alles ging goed in onze productiefaciliteit en hier wordt het al volledig gemonteerd geleverd en koppelen we het aan onze raket en zijn we klaar om te vertrekken", zei Fortson. “Het was dus een geweldige activiteit.”

Fortson zei dat hij en het team van ULA nauw hebben samengewerkt met Aerojet Rocketdyne terwijl ze werken aan het debuut van de RL10C-X-motor over een paar jaar.

“We werken zeer nauw met hen samen op het gebied van hun ontwerp en testen. Zodra dat allemaal voltooid is, kijken we ernaar uit om het daadwerkelijk in onze Vulcan-raket te integreren”, aldus Fortson. “En dan kijken we natuurlijk naar al onze toekomstige missies in termen van wat die eisen zijn en zorgen we ervoor dat we met deze nieuwe motor aan die eisen kunnen voldoen.”

Hij zei dat er waarschijnlijk geen specifiek vluchtprofiel nodig zal zijn voor het debuut van de RL10C-X op Vulcan, en voegde eraan toe: “Deze motor zal in staat zijn om alles te doen wat we nodig hebben.”

“Ik denk dat, welke eisen we er ook aan stellen, we er vertrouwen in hebben dat deze motor eraan zal kunnen voldoen”, aldus Fortson.

“We hebben een testfilosofie zoals je vliegt, wat betekent dat de motor tijdens de vlucht alleen datgene ziet wat hij op de grond heeft ervaren binnen de grenzen van wat we kunnen testen of analyseren”, aldus Maus. "Dus we hebben de afgelopen jaren al die tests doorlopen om te begrijpen hoe de motor werkt in het Vulcan-schema."

Maus zei terwijl ze ernaar uitkijken om de RL10 op nieuwe raketten en in nieuwe iteraties te vliegen, ze uitkijken naar een andere belangrijke mijlpaal: het vliegen met mensen via de Commercial Crew en de Artemis-programma's.

“We hebben astronauten naar West Palm Beach gebracht, naar onze faciliteit om met ons team te praten over de realiteit van wat we leveren en het is erg motiverend voor ons om onze passagiers voor de kamer te zien staan ​​en ons te vertellen hoeveel ze vertrouwen op ons,' zei Maus. “Maar de realiteit is dat we een zeer betrouwbaar product ontwerpen en bouwen en dat het zijn betrouwbaarheid heeft bewezen.”

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://spaceflightnow.com/2023/11/28/aerojet-rocketdyne-ula-mark-60th-anniversary-of-rl10-rocket-engine/