RocketMotorTwo ( RM2 ) [1] es una familia de motores de cohetes híbridos desarrollados para el avión espacial suborbital Scaled Composites SpaceShipTwo .
El motor de primera generación fue desarrollado por Sierra Nevada Corporation (SNC), [2] desde finales de la década de 2000 hasta mayo de 2014. Se encendió por primera vez en vuelo durante un lanzamiento de prueba de SpaceShipTwo en abril de 2013. [3] [4] Este diseño de motor Posteriormente voló en solo dos pruebas de vuelo adicionales durante 2013 y enero de 2014. [5] SNC fue subcontratista de Scaled Composites hasta mayo de 2014, cuando su participación en el programa terminó después de que Virgin Galactic eligiera reemplazar la versión de SNC de RocketMotorTwo propulsado por combustible de caucho HTPB. , con su propio motor híbrido desarrollado internamente para SpaceShipTwo. [5]
El motor RocketMotorTwo de segunda generación es una variante del diseño básico anterior del SNC. Experimentó con el uso de un combustible plástico de poliamida y un oxidante de óxido nitroso en 2014, [6] pero volvió a utilizar su combustible original de polibutadieno terminado en hidroxilo (HTPB) y un oxidante de óxido nitroso líquido en 2015. [7] El motor de segunda generación es ahora fabricado internamente por Virgin Galactic en lugar de SNC.
RocketMotorTwo es un motor de cohete híbrido que utiliza combustible de polibutadieno terminado en hidroxilo (HTPB) sólido y oxidante de óxido nitroso líquido , a veces denominado motor N 2 O / HTPB [8] [9] , que proporciona 70 000 libras de fuerza (310 kN) de empuje. [10] El diseño hace uso de las lecciones aprendidas durante el desarrollo del motor de cohete híbrido SpaceShipOne . [11]
Hasta marzo de 2013 [actualizar], Sierra Nevada había realizado más de 300 lanzamientos de prueba de cohetes híbridos. La compañía también desarrolló el motor de cohete para la primera nave espacial privada que llegó al espacio, SpaceShipOne , que ganó el Ansari X-Prize en 2004. Sierra Nevada también está desarrollando un motor híbrido similar, el motor de cohete Dream Chaser . [12]
El 26 de julio de 2007, durante la fase inicial de prueba del subsistema del vehículo, se produjo una explosión durante una prueba de flujo de propulsor realizada por Scaled Composites en el puerto aéreo y espacial de Mojave . La prueba incluyó llenar el tanque oxidante con 4500 kg (9900 lb) de óxido nitroso , seguido de una prueba de inyector de flujo en frío de 15 segundos. La prueba no encendió el motor y no se utilizó combustible sólido para cohetes. Tres empleados de Scaled murieron y tres resultaron heridos, dos de gravedad y uno de gravedad, por metralla que salió volando cuando el oxidante de óxido nitroso se encendió espontáneamente y explotó (disociación en componentes de N2 y O, liberando energía). [13] [14]
Scaled Composites realizó una serie de disparos en caliente de cohetes a subescala entre junio de 2005 y abril de 2009, antes de elegir un diseño de motor de cohete a gran escala. [15] Los informes de noticias a principios de 2009 informaron que las pruebas de fuego caliente habían sido "completas" y que Scaled Composites había contratado a Spacedev (posteriormente adquirida por Sierra Nevada Corporation ) para ayudar a Scaled en el desarrollo de SS2. [dieciséis]
Hasta diciembre de 2011, se habían llevado a cabo 21 pruebas terrestres a gran escala en RocketMotorTwo. [15] [17] [18] El 20 de junio de 2012, se llevó a cabo con éxito la primera prueba de fuego caliente bajo el control del controlador de motor de cohete (RMC) patentado por SpaceShipTwo. [15]
A pesar de las declaraciones a principios de 2009 de que las pruebas de vuelo de RocketMotorTwo estaban planeadas para más adelante en 2009, [16] no se realizaron pruebas de vuelo en 2009, 2010 o 2011, y solo se realizaron pruebas de vuelo de planeo, con el motor instalado en SS2, en 2012.
En julio de 2012, Virgin Galactic , propietaria de VSS Enterprise , el primer avión espacial SpaceShipTwo construido, anunció que RocketMotorTwo estaba totalmente calificado para vuelos propulsados y que el programa de pruebas en tierra estaba sustancialmente completo. [19] SpaceShipTwo realizó su primer vuelo de prueba en planeo con el motor completamente instalado en diciembre de 2012. [20] Las pruebas adicionales de cohetes terrestres continuaron hasta marzo de 2013 mientras la compañía se preparaba para vuelos de prueba propulsados. [21]
VSS Enterprise realizó su primer vuelo motorizado el 29 de abril de 2013, [3] marcando la primera prueba de vuelo de RocketMotorTwo. La prueba fue una combustión de 16 segundos como estaba planeado, y se encendió a una altitud de 47.000 pies (14.000 m), poco después de que el Enterprise fuera liberado de su avión portaaviones WhiteKnightTwo y los pilotos verificaran los datos y verificaran el control estable. El sistema de control RM2 abrió la válvula principal del oxidante y encendió los encendedores dentro de la caja de combustible. El encendido se completó a una altitud de 55.000 pies (17.000 m), momento en el que el Enterprise era supersónico , alcanzando Mach 1,2 (1.300 km/h; 790 mph). SNC declaró después de la prueba que "el encendido del motor del cohete se realizó según lo planeado, con la duración de combustión esperada y un buen rendimiento del motor". [4]
En mayo de 2014, Virgin Galactic anunció un cambio en el motor híbrido que se utilizaría en SpaceShipTwo y asumió el esfuerzo de desarrollo internamente, rescindiendo el contrato con Sierra Nevada y deteniendo todo el desarrollo del motor de cohete de primera generación . [5]
El trabajo de ingeniería y desarrollo del motor de segunda generación fue realizado internamente por Virgin Galactic. El trabajo en la nueva formulación del motor híbrido comenzó en 2013, y en mayo de 2014, cuando finalizó la participación de SNC en la propulsión SS2 utilizando el motor de cohete de primera generación, la nueva formulación del motor ya había completado encendidos de duración completa de más de 60 segundos. en pruebas en tierra en un banco de pruebas de motores. [22]
En lugar de utilizar HTPB a base de caucho en la parte sólida del motor del cohete híbrido, que había experimentado serios problemas de estabilidad del motor en disparos de más de aproximadamente 20 segundos con el motor de primera generación, el motor del cohete híbrido SS2 desarrollado por Virgin Galactic ahora usaría poliamida termoplástica (es decir, nailon ) como componente de combustible sólido del propulsor. Se proyectó que el combustible plástico tendría un mejor rendimiento (según varias medidas no especificadas) y se esperaba que permitiera a SpaceShipTwo realizar vuelos a mayor altitud. [22] [23] [24]
El diseño del motor de segunda generación también requirió la modificación de la estructura del avión SS2 para colocar tanques adicionales en las alas del SpaceShipTwo (uno con metano y el otro con helio ) para garantizar un funcionamiento adecuado del nuevo motor. [25]
Aunque Virgin Galactic había realizado una serie de pruebas en tierra con el nuevo motor hasta mayo de 2014, se afirmó entonces que se anticipaban cuatro pruebas en tierra adicionales del motor alimentado con poliamida antes de que las pruebas de vuelo del SpaceShipTwo pudieran reanudarse con el nuevo motor de cohete de combustible. . [24] [ necesita actualización ]
El 31 de octubre de 2014, la nueva formulación de combustible de motor de poliamida se utilizó en vuelo por primera vez en el vuelo de prueba motorizado n. 4 (PF04) de SpaceShipTwo. A las 10:12 am PDT, VSS Enterprise sufrió un mal funcionamiento y posteriormente se rompió en pleno vuelo. El percance en vuelo provocó la muerte de un piloto de pruebas y una "lesión grave en el hombro" [26] al otro piloto de pruebas, y la pérdida total del vehículo. [27] [28]
La investigación del accidente reveló que "los tanques de combustible del barco y su motor fueron recuperados intactos, lo que indica que no hubo explosión... ni signos de quemado, ni signos de rotura". [26] Mientras que la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte (NTSB) del gobierno estadounidense , que dirige la investigación, ha publicado sólo "declaraciones de hecho", la periodista espacial Irene Klotz ha declarado más explícitamente que "no fue el cohete híbrido de SpaceShipTwo motor – que volaba... con un nuevo tipo de combustible – que causó el accidente fatal." [26] El informe final de la NTSB atribuyó que la causa fue 1) error del piloto y 2) diseño inadecuado de la cabina y del procedimiento que tendía a hacer que cierta situación de alto estrés tuviera más consecuencias para el piloto de lo que quizás debería haber sido. [29]
El motor de cohete híbrido HTPB y su sistema de válvula oxidante se produjeron en las instalaciones de fabricación de SNC en Poway, California, junto con Scaled Composites. En 2013, se informó que las instalaciones de Poway estaban "produciendo actualmente motores para SpaceShipTwo y el vehículo de tripulación orbital Dream Chaser de SNC ". [4] SNC cerró las instalaciones de Poway a finales de 2014. [ cita necesaria ]
El motor cohete híbrido de poliamida es una versión modificada de la versión de polibutadieno, con una disposición de válvulas oxidantes diferente. La mayor parte del motor sigue siendo el mismo, excepto por el cambio del cartucho de combustible de caucho a plástico. [27]