SuperDraco es un motor de cohete propulsor hipergólico diseñado y construido por SpaceX . Es parte de la familia de motores de cohetes SpaceX Draco . Un conjunto redundante de ocho motores SuperDraco proporciona propulsión tolerante a fallas para su uso como sistema de escape de lanzamiento para SpaceX Dragon 2 , una cápsula espacial para transporte de pasajeros .
Los motores de cohetes SuperDraco utilizan un propulsor hipergólico almacenable (no criogénico) que permite que los motores se enciendan muchos meses después del abastecimiento de combustible y el lanzamiento. Combinan las funciones de un sistema de control de reacción y de un motor propulsor principal . Los combustibles hipergólicos no requieren una fuente externa de ignición, lo que proporciona una mayor confiabilidad a la nave espacial. [7]
Los motores se utilizan en vuelos de transporte de tripulaciones a la órbita terrestre baja , y también fueron proyectados para usarse para el control de entrada, descenso y aterrizaje del ahora cancelado Dragón Rojo a Marte .
Los SuperDracos se utilizan en la cápsula espacial de transporte de tripulación SpaceX Dragon 2 y en el DragonFly , un prototipo de cohete reutilizable de baja altitud que se utilizó para probar en vuelo varios aspectos de la tecnología de aterrizaje propulsivo. Si bien el motor es capaz de generar 73.000 newtons (16.400 lbf) de empuje, durante el uso para las pruebas DragonFly, los motores se aceleraron a 68.170 newtons (15.325 lbf) para mantener la estabilidad del vehículo. [6]
El 1 de febrero de 2012, SpaceX anunció que había completado el desarrollo de una versión nueva y más potente de un motor de cohete de propulsor almacenable , llamado SuperDraco . Este motor hipergólico de alto empuje , aproximadamente 200 veces más potente que el motor hipergólico de propulsor Draco RCS, ofrece una capacidad de aceleración profunda [8] y, al igual que el propulsor Draco, fue diseñado para proporcionar capacidad de reinicio múltiple y utilizar los mismos propulsores hipergólicos compartidos que Draco. Su objetivo principal era el sistema de aborto de lanzamiento (LAS) de SpaceX en la nave espacial Dragon. Según un comunicado de prensa de la NASA, el motor tiene un transitorio desde el encendido hasta el máximo empuje de 100 ms. Durante la interrupción del lanzamiento, se esperaba que ocho SuperDracos dispararan durante 5 segundos a máxima potencia. El desarrollo del motor fue financiado parcialmente por el programa CCDev 2 de la NASA .
Nombre: Draco proviene del griego drakōn que significa dragón. Draco (constelación) es una constelación (el Dragón) en la región polar del hemisferio norte cerca de Cefeo y la Osa Mayor.
Los motores SuperDraco utilizan una mezcla propulsora almacenable de combustible monometilhidrazina [2] y oxidante de tetróxido de dinitrógeno [2] . Son capaces de reiniciarse muchas veces y tienen la capacidad de reducir profundamente su empuje proporcionando un control preciso durante el aterrizaje propulsivo de la cápsula Dragon. [9]
SuperDraco es el tercer motor más potente desarrollado por SpaceX. Es aproximadamente 200 veces [10] más potente que el motor propulsor Draco. En comparación, es más del doble de potente que el motor Kestrel que se utilizó en la segunda etapa del vehículo de lanzamiento Falcon 1 de SpaceX , aproximadamente 1/9 del empuje de un motor Merlin 1D , y se espera que sea 1/26 tan potente como el SpaceX. Motor rapaz .
Además del uso de los propulsores SuperDraco para aterrizajes motorizados en la Tierra, el Centro de Investigación Ames de la NASA estuvo estudiando la viabilidad de un módulo de aterrizaje en Marte derivado del Dragón para investigación científica hasta 2017. [11] El análisis preliminar en 2011 indicó que la desaceleración final estar dentro de las capacidades del propulsor SuperDraco de retropropulsión. [11] [12]
SuperDraco está diseñado para ser altamente acelerable , del 100 al 20% del máximo empuje. [8] Esto se habría utilizado para aterrizajes propulsores controlables con precisión de la nave espacial Dragon V2.
El programa de desarrollo del motor SuperDraco tuvo un extenso programa de pruebas que abarcó varios años. Hasta diciembre de 2012 [actualizar], los motores de prueba terrestre SuperDraco se habían disparado un total de 58 veces con una duración total de disparo de 117 segundos y SpaceX expresó su esperanza de que los resultados de las pruebas superaran los requisitos originales para el motor. [13]
En 2013 se desarrolló una segunda versión del motor, fabricada con impresión 3D en lugar de la técnica de fundición tradicional . En julio de 2014, la cámara de combustión del motor impresa en 3D había sido disparada más de 80 veces, con una duración total de más de 300 segundos, y también completó una prueba de calificación completa. [8]
El SuperDraco completó las pruebas de calificación en mayo de 2014, incluidas pruebas "en una variedad de condiciones que incluyen arranques múltiples, duraciones de disparo prolongadas y temperaturas y flujos de propulsor extremos fuera de lo nominal". [9]
En enero de 2015, SpaceX demostró la cápsula del motor SuperDraco con funcionalidad completa en McGregor, Texas. Cuatro de estas cápsulas de motor, cada una con dos motores SuperDraco, se utilizarán en la nave espacial tripulada Dragon 2. [14]
En abril de 2015, SpaceX y la NASA establecieron un plazo para probar los motores SuperDraco de Dragon 2 con una prueba de aborto en plataforma. La prueba finalmente se produjo el 6 de mayo de 2015, desde un banco de pruebas en la Estación SLC-40 de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral . [15] y tuvo éxito. [dieciséis]
El 20 de abril de 2019, la cápsula SpaceX Crew Dragon utilizada en el DM-1 fue destruida durante una prueba de los motores SuperDraco en la Zona de Aterrizaje 1. [17]
El 5 de septiembre de 2013, Elon Musk tuiteó una imagen de una cámara de cohete SuperDraco enfriada regenerativamente emergiendo de una impresora de metal EOS 3D, e indicó que estaba compuesta de superaleación Inconel . [18] Más tarde se demostró que esta era la técnica de producción para los motores de nivel de vuelo.
En mayo de 2014 se anunció que la versión calificada para vuelo del motor SuperDraco es el primer motor de cohete [ se necesita aclaración ] totalmente impreso en 3D . En particular, la cámara de combustión del motor está impresa en Inconel , una aleación de níquel y hierro, mediante un proceso de sinterización directa del metal por láser , y funciona a una presión de la cámara de 6.900 kilopascales (1.000 psi) a una temperatura muy alta. [ se necesita aclaración ] Los motores están contenidos en una góndola protectora impresa para evitar la propagación de fallas en caso de falla del motor. [1] [19] [20]
La capacidad de imprimir en 3D piezas complejas fue clave para lograr el objetivo de baja masa del motor. Según Elon Musk, "Es un motor muy complejo y fue muy difícil formar todos los canales de refrigeración, el cabezal del inyector y el mecanismo de aceleración. Poder imprimir aleaciones avanzadas de muy alta resistencia... fue crucial para poder para crear el motor SuperDraco tal como es". [21]
El proceso de impresión 3D para el motor SuperDraco reduce drásticamente el tiempo de entrega en comparación con las piezas fundidas tradicionales y "tiene resistencia , ductilidad y resistencia a la fractura superiores , con una menor variabilidad en las propiedades de los materiales ". [8]
Según Elon Musk, la reducción de costes mediante la impresión 3D también es significativa, en particular porque SpaceX puede imprimir una cámara con forma de reloj de arena, cuya pared entera consta de canales de refrigeración internos, lo que sería imposible sin la fabricación aditiva. [22]
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace )En comparación con una pieza fundida tradicionalmente, una [pieza] impresa tiene resistencia, ductilidad y resistencia a la fractura superiores, con una menor variabilidad en las propiedades de los materiales. ... La cámara se enfría de forma regenerativa y se imprime en Inconel, una superaleación de alto rendimiento. La impresión de la cámara resultó en una reducción de un orden de magnitud en el tiempo de entrega en comparación con el mecanizado tradicional: el camino desde el concepto inicial hasta el primer hotfire fue de poco más de tres meses. Durante la prueba de fuego caliente,... el motor SuperDraco se encendió tanto en un perfil de escape de lanzamiento como en un perfil de encendido de aterrizaje, acelerando con éxito entre 20% y 100% de niveles de empuje. Hasta la fecha, la recámara ha sido disparada más de 80 veces, con más de 300 segundos de fuego caliente.