Raptor (raketový motor)

Vývoj motoru byl od roku 2009 do roku 2015 financován výhradně ze soukromých investic, SpaceX.[1] V lednu 2016 SpaceX souhlasila s americkým letectvem, které nabídlo 33,6 milionu dolarů na vývoj prototypu nové varianty motoru pro druhý stupeň, v rámci programu na nahrazení ruských motorů RD-180.[2] Ten by mohl být využit na raketách Falcon 9 a Falcon Heavy. SpaceX musela na tento vývoj poskytnout alespoň 67,3 milionu dolarů, protože poměr investic soukromého a vládního sektoru musí být alespoň 2:1.[3]

V srpnu 2016 byl tento motor přepraven do testovacího zařízení v McGregor v Texasu, kde prochází testováním. V červnu 2017 Gwynne Shotwell uvedla, že Raptor už má za sebou desítky úspěšných testů.[4]

V roce 2016 SpaceX veřejně představila návrh Meziplanetárního dopravního systému, jenž mohl být využit pro lety na Mars a i dále do Sluneční soustavy. Základem byl první stupeň o průměru 12 metrů a druhý stupeň, který tvořila samotná vesmírná loď. Hlavním motorem na obou stupních měl být motor Raptor. Na prvním stupni jich mělo být 42 a na druhém 6, upravených pro provoz ve vakuu. Tah motoru pro první stupeň měl být 3050 kN, ve vakuové verzi pro druhý stupeň přibližně 3500 kN.

Raptor ER40

S expanzním poměrem 40:1. Tyto motory měly být použity na prvním stupni ITS, kde jich mělo být umístěno 42. Každý měl mít tah 3050 kN (hladina moře) a 3285 kN (ve vakuu).[5]

Raptor ER50

S expanzním poměrem 50:1. Tři takové motory měly být umístěny na druhém stupni ITS. Tyto motory měly sloužit při přistání na Marsu, případně jiných tělesech Sluneční soustavy.

Raptor ER200

S expanzním poměrem 200:1. Šest takových motorů mělo být také umístěno na druhém stupni ITS a měly sloužit jako primární pohon.

Testovací Raptor

Měl expanzní poměr trysky pouze 150:1. Tento motor se začal testovat v září 2016 a testy pokračovaly v roce 2017. Jednalo se o zmenšenou variantu motoru, která měla tah kolem 1000 kN. Tah motoru v plné velikosti měl být dvakrát až třikrát vyšší.[4]

Na konferenci IAC 2017 Elon Musk představil aktualizovanou verzi ITS, která byla zmenšena a získala původní označení BFR. Byly zveřejněny i nové parametry motorů. Tlak ve spalovací komoře měl být 25 MPa. Regulace tahu měla být od 100 % do 20 %, což je výjimečně nízká hodnota. Atmosférické motory měly mít tah 1700 kN, specifický impuls na hladině moře 330 s, ve vakuu 356 s. Průměr trysky byl 1,3 metru. Vakuová varianta měla mít tah 1900 kN, specifický impuls 375 s a průměr trysky 2,4 metru.

Testy zmenšené verze probíhaly úspěšně. Motor měl za sebou více než 1200 sekund v provozu v rámci 42 testů. Nejdelší z testů trval 100 sekund, přičemž pro přistání na Marsu mělo stačit 40 sekund provozu. Tlak ve spalovací komoře byl při testech až kolem 20 MPa.

Na konci roku 2018 bylo oznámeno, že Raptor prošel výraznými konstrukčními změnami.[6] Ještě před koncem roku 2018 byl na testování na základnu v McGregoru odeslán první kus, pro jehož testování byl upraven testovací stůl. Tento motor je určený pro testovací raketu Starship Hopper (Starhopper) a je směsí vývojového motoru a výsledné operační podoby.[7] První zážeh nové verze proběhl 3. února 2019. Trval dvě sekundy, tlak ve spalovací komoře byl 17 MPa a tah přibližně 116 tun. Motor přitom pracoval na 60 % svého nominálního výkonu.[8] Již 7. února Elon Musk oznámil, že Raptor dosáhl parametrů potřebných pro použití na Super Heavy Starship, což je tlak 25 MPa.[9][10] Bylo dosaženo tahu 172 tun a tlak v komoře 25,7 MPa s „teplými“ pohonnými hmotami, což znamená o 10 až 20 procent větší výkon při použití hluboce podchlazeného paliva.[11]

O týden později, 10. února, Elon Musk oznámil, že proběhlo již šest testovacích zážehů kompletního motoru a několik zkoušek jen jeho částí.[12] Jeden ze zážehů motoru trval 11 sekund a bylo při něm ve spalovací komoře dosaženo tlaku 26,89 MPa.[13][14]

V červnu 2019 Elon Musk oznámil, že je v plánu zjednodušená verze Raptoru bez možnosti výraznějšího snížení tahu, díky tomu by se konstrukce motoru zjednodušila a maximální tah by zvýšil z 200 na 250 tun.[15][16] Dále oznámil konstrukční změny motoru, které by mohly umožnit zvýšení tlaku v komoře o 0,7 MPa, dlouhodobým cílem je 30 MPa.[17]

Při testování motoru došlo k problému s oscilacemi konstrukce na frekvenci 600 Hz, což způsobilo poškození několika testovacích motorů Raptor, došlo například k uvolnění statoru kyslíkové turbíny.[18] Na začátku července Elon Musk oznámil vyřešení tohoto problému.[19]

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Raptor na Wikimedia Commons