Ikona szukaj

Silniki RS-25

RS-25 to oznaczenie kodowe głównych silników promu kosmicznego (SSME), które jeszcze kilka lat temu umożliwiały wyniesienie wahadłowca na orbitę. Pracowały one wówczas 8,5 minuty, od startu do momentu odłączenia zbiorników zewnętrznych z paliwem i utleniaczem. Główny zespół napędowy statków kosmicznych stanowiły trzy takie silniki, które zasilane były ciekłym tlenem i ciekłym wodorem. Ciąg jednego takiego silnika wynosi 1670 kN na poziomie morza i 2100 kN w próżni, a jego masa to 3177 kg. Spalanie odbywa się w proporcji sześciu części wagowych ciekłego tlenu do jednej ciekłego wodoru.

Silniki SSME jako pierwsze na świecie wykorzystują dwustopniowy proces spalania oraz mogą zostać użyte wielokrotnie. RS-25 wykorzystano w 135 misjach promów kosmicznych w latach od 1981 do 2011, wszystkie zostały wystrzelone z Centrum Kosmicznego im. Kennedy'ego (KSC) na Florydzie. W tym czasie flota zarejestrowała 1322 dni, 19 godzin, 21 minut i 23 sekundy czasu lotu. Po zamknięciu programu promów kosmicznych w magazynach NASA zostało 16 takich silników, które postanowiono użyć w nowej rakiecie SLS (Space Launch System). Jest ona wyposażona w cztery silniki SSME i ma w przyszłości posłużyć do lotów na Marsa.

Silniki te zostały zaprojektowane i zbudowane przez Aerojet Rocketdyne z Sacramento w Kalifornii na potrzeby programu Space Shuttle. Były pięciokrotnie poprawiane w okresie eksploatacji, aby poprawić ich trwałość, bezpieczeństwo i wydajność. Nowe rakiety SLS będą mogły korzystać z tej zaawansowanej technologii, która zostanie dodatkowo do nich przystosowana, aby posłużyć do ich pierwszych czterech misji.

SSME posiada cztery turbopompy działające niczym ogromne serca. Wytwarzają one odpowiednie ciśnienie, które kontroluje przepływ płynnego wodoru i tlenu do głównej komory spalania. W komorze tej mieszane jest paliwo i tlen. Sterowniki silnika natomiast monitorują jego stan, sterują zaworami, pompami i siłownikami. Instalacja zapłonowa składa się z trzech zespołów zapłonników. Każdy z zespołów składa się z miniaturowej komory spalania, dwóch iskrowych zapłonników elektrycznych i instalacji doprowadzającej materiały pędne. Zapłon w znajdujących się w silniku sześciu zapłonnikach powoduje zapoczątkowanie procesu spalania.

Przewidując zapotrzebowanie na nowe silniki, po wyczerpaniu obecnych zapasów, NASA i Aeroject Rocketdyne wznowiły produkcję RS-25, które ze względu na modyfikacje, będą kosztować co najmniej 30% mniej niż poprzednie, zapewniając jednocześnie większy ciąg. Nowy wariant zostanie uproszczony, jednak do jego produkcji zostaną wykorzystane najnowocześniejsze technologie oraz materiały, które zmniejszą czas produkcji i wyeliminują defekty sprzętu. Jedną z najbardziej obiecujących technologii produkcyjnych jest selektywne topienie laserowe, będące formą druku 3D. Wykorzystuje ona laser i proszek metalowy do tworzenia części szybciej i po niższych kosztach niż jest to możliwe przy użyciu konwencjonalnych metod produkcji. Takie elementy są trwalsze, bardziej niezawodne, a tym samym bezpieczniejsze. Dzięki większej wydajności i zmniejszeniu kosztów, silniki RS-25 będą mogły służyć do eksploatacji kosmosu przez wiele lat.

SSME wykorzystują dwustopniowy system spalania, którego cechą charakterystyczną jest to, że większość paliwa i niewielka ilość utleniacza są wstępnie spalane. Powstały na skutek tego spalania gaz jest używany do napędzania turbiny turbopompy, a następnie wtryskiwany do głównej komory spalania wraz z pozostałą częścią utleniacza i paliwa, w celu ostatecznego spalenia.

Po każdym locie silniki były odłączane od orbitera i przenoszone do głównego zakładu przetwarzania promów kosmicznych, gdzie były sprawdzane i przygotowywane do ponownego użycia. W sumie 46 silników RS-25, każdy o wartości ok. 40 milionów dolarów zostało wykorzystanych w czasie trwania programu Space Shuttle. Jednym z głównych ulepszeń, jakie przeszedł ten silnik, było ulepszenie przepustnicy. Umożliwiło to wzrost mocy silnika i spowodowało znaczną różnicę w ciągu.

Silniki RS-25 posłużyły m.in. do:

-wyniesienia sondy Magellan badającej Wenus,

-wyniesienia sondy Galileo badającej Jowisza,

-wyniesienia kosmicznego teleskopu Hubble'a,

-budowy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS): konstrukcja i zaopatrzenie stacji wymagało 37 lotów wahadłowców.

Po odpaleniu trzech głównych silników promu następuje sprawdzenie poprawności ich funkcjonowania i w momencie gdy osiągną one 90% swojej maksymalnej mocy, następuje uruchomienie dwóch pomocniczych silników rakietowych na paliwo stałe (SRB). Uruchomione rakiety na paliwo stałe nie mogą już zostać wyłączone.

Maksymalna masa ładunku, jaki mógł zostać dostarczony na niską orbitę okołoziemską przez wahadłowiec, to 28 800 kg. Najcięższa dostępna obecnie rakieta, Falcon Heavy, ma udźwig 63 800 kg. Ważną zaletą wahadłowców była możliwość sprowadzenia na Ziemię dużych ładunków (np. w celu naprawy). Obecne środki transportu pozwalają jedynie na sprowadzanie małych ładunków.

Źródło:

05.03.2021

Monika

©Planeta Mars 2021