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 se utilizó posteriormente solo en 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 finalizó después de que Virgin Galactic decidiera reemplazar la versión de SNC de RocketMotorTwo impulsada 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 de SNC. Experimentó con el uso de un combustible de plástico de poliamida y un oxidante de óxido nitroso en 2014, [6] pero volvió a utilizar su combustible original de polibutadieno con terminación en hidroxilo (HTPB) y oxidante de óxido nitroso líquido en 2015. [7] El motor de segunda generación ahora lo fabrica Virgin Galactic en lugar de SNC.
RocketMotorTwo es un motor de cohete híbrido que utiliza combustible de polibutadieno con terminación en hidroxilo (HTPB) sólido y oxidante de óxido nitroso líquido , a veces denominado motor N2O / HTPB [8] [9] , y proporciona 70 000 libras-fuerza (310 kN) de empuje. [10] El diseño aprovecha 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 pruebas de lanzamiento de cohetes híbridos. La empresa también desarrolló el motor de cohete para la primera nave espacial privada en llegar al espacio, SpaceShipOne , que ganó el premio Ansari X 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 pruebas de subsistemas 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 el llenado del tanque oxidante con 4500 kg (9900 lb) de óxido nitroso , seguido de una prueba de inyector de flujo 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 voladora cuando el oxidante de óxido nitroso se encendió y explotó espontáneamente (disociándose en componentes N2 y O, liberando energía). [13] [14]
Scaled Composites realizó una serie de pruebas de encendido en caliente de cohetes a escala inferior entre junio de 2005 y abril de 2009, antes de elegir un diseño de motor de cohete a escala real. [15] Los informes de prensa de principios de 2009 informaron que las pruebas de encendido en caliente se habían "completado" y que Spacedev (más tarde adquirida por Sierra Nevada Corporation ) había sido contratada por Scaled Composites para ayudar a Scaled en el desarrollo de SS2. [16]
En diciembre de 2011, se habían llevado a cabo 21 pruebas terrestres de fuego caliente 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 de SpaceShipTwo. [15]
A pesar de las declaraciones a principios de 2009 de que las pruebas de vuelo del RocketMotorTwo estaban previstas para más adelante en 2009, [16] no se llevaron a cabo 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 , el propietario de VSS Enterprise (el primer avión espacial SpaceShipTwo construido) anunció que RocketMotorTwo estaba completamente calificado para el vuelo propulsado y que el programa de pruebas en tierra estaba prácticamente completo. [19] SpaceShipTwo realizó su primer vuelo de prueba de planeo con el motor completamente instalado en diciembre de 2012. [20] Las pruebas de cohetes terrestres adicionales continuaron hasta marzo de 2013 mientras la compañía se preparaba para los vuelos de prueba propulsados. [21]
El VSS Enterprise realizó su primer vuelo propulsado el 29 de abril de 2013, [3] marcando la primera prueba de vuelo del RocketMotorTwo. La prueba fue una combustión de 16 segundos como estaba previsto, y se encendió a una altitud de 47.000 pies (14.000 m), poco después de que el Enterprise fuera liberado de su avión de transporte WhiteKnightTwo y los pilotos verificaran los datos y verificaran el control estable. El sistema de control RM2 abrió la válvula oxidante principal y encendió los encendedores dentro de la caja de combustible. La combustión 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 sobre 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 quemas de duración completa de más de 60 segundos en pruebas terrestres en un banco de pruebas de motores. [22]
En lugar de utilizar HTPB a base de caucho en la parte sólida del motor híbrido del cohete (que había experimentado graves problemas de estabilidad del motor en encendidos de más de aproximadamente 20 segundos con el motor de primera generación), el motor híbrido SS2 desarrollado por Virgin Galactic utilizaría ahora poliamida termoplástica (es decir, nailon ) como componente de combustible sólido del propulsor. Se proyectaba que el combustible plástico tendría un mejor rendimiento (según varias medidas no especificadas) y se esperaba que permitiera a la SpaceShipTwo realizar vuelos a una mayor altitud. [22] [23] [24]
El diseño del motor de segunda generación también requirió la modificación de la estructura del SS2 para colocar tanques adicionales en las alas del SpaceShipTwo (uno con metano y el otro con helio ) para asegurar una combustión adecuada del nuevo motor. [25]
Aunque Virgin Galactic había realizado una serie de pruebas terrestres con el nuevo motor hasta mayo de 2014, se afirmó entonces que se esperaban cuatro pruebas terrestres adicionales del motor alimentado con poliamida antes de que se pudieran reanudar las pruebas de vuelo del SpaceShipTwo con el motor de cohete de nuevo combustible. [24] [ necesita actualización ]
El 31 de octubre de 2014, la nueva fórmula de combustible para motores de poliamida se utilizó en vuelo por primera vez en el vuelo de prueba motorizado n.º 4 (PF04) de SpaceShipTwo. A las 10:12 am PDT, el VSS Enterprise sufrió una avería 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 de la nave y su motor fueron recuperados intactos, lo que indica que no hubo explosión... ni signos de quemaduras ni de rotura". [26] Mientras que la Junta Nacional de Seguridad del Transporte (NTSB) del gobierno de los EE. UU. , que lidera la investigación, ha publicado solo "declaraciones de hechos", la periodista espacial Irene Klotz ha declarado de manera más explícita que "no fue el motor híbrido del cohete SpaceShipTwo, que volaba... con un nuevo tipo de combustible, lo que causó el accidente fatal". [26] El informe final de la NTSB atribuyó que la causa fue 1) un error del piloto y 2) un diseño inadecuado de la cabina y de los procedimientos que tendía a hacer que una determinada situación de alto estrés fuera más importante para el piloto de lo que tal vez debería haber sido. [29]
El motor híbrido HTPB y su sistema de válvulas oxidantes se produjeron en las instalaciones de fabricación de SNC en Poway, California, en colaboración con Scaled Composites. En 2013, se informó que las instalaciones de Poway estaban "produciendo motores tanto para SpaceShipTwo como para el vehículo de tripulación orbital Dream Chaser de SNC". [4] SNC cerró las instalaciones de Poway a fines de 2014. [ cita requerida ]
El motor híbrido de poliamida es una versión modificada de la versión de polibutadieno, con una disposición diferente de la válvula oxidante. La mayor parte del motor sigue siendo el mismo, pero se ha cambiado el cartucho de combustible de caucho a plástico. [27]