Raptor (roket motoru)

Tarihçe

Raptor'dan, ilk olarak 2009'daki Amerikan Havacılık ve Uzay bilimi Enstitüsü'nün Ticari Mürettebat/Kargo konulu bilimsel tartışma ve paylaşım toplantısı sırasında SpaceX'in o zamanki çalışanı olan Max Vozoff bahsetmişti.
2011 Nisan ayı itibarıyla, SpaceX az sayıda da olsa bir kısım çalışanını, o zaman için hala fikir aşamasında kalmış olan LH2/LOX yakıtlı, Raptor yukarı-aşama motoru üzerinde düşük öncelikli olarak çalışmaları için atamıştı.
Geliştirme programının daha sonraki bahsi 2011 yılı içerisinde gerçekleşmiştir.
2012 Mart ayında, haber kaynaklarına göre Raptor yukarı-aşama motoru geliştirme programı başlamıştı, ancak ayrıntıları henüz herkese açıkça bildirilmemişti.
2012 Ekim ayında SpaceX, Merlin 1 dizisi motorlardan birkaç kat daha kuvvetli olacak ancak Merlin'in RP-1 yakıtını kullanmayacak bir roket motoru üzerinde tasarımsal çalışmanın başladığını duyurdu ancak ne tür bir yakıt kullanılacağını belirtmeyi reddetti.
Ayrıntıların "1 ile 3 yıl arası" bir sürede belli olacağını, büyük motordan birden fazla sayıda  yeni SpaceX roketinde kullanmasının amaçlandığını, dolayısıyla bu sayede alçak Dünya yörüngesine 150 - 200 ton civarı malzeme taşınabileceğini ve bu miktarın NASA'nın Uzaya Fırlatma Sisteminin (Space Launch System) kapasitesinin üzerinde olduğunu belirtmişlerdir.
Bu durum 2012 Kasım ayında, şirketin CEO'su Elon Musk SpaceX'in itki sistemleri bölümünün yeni hedefinin metan-yakıtlı roket motoru geliştirmek olduğunu duyurunca açıklık kazanmıştır.
Elon Musk ayrıca  Raptor kod adlı motor tasarımının  artık  metan-yakıtına-dayalı bir tasarım olacağını, ve metan'ın SpaceX'in gelecekteki Mars'ın kolonileştirilmesi görevlerinde yakıt olarak kullanılacağını belirtmiştir. 
Yer altındaki suyun ve Mars'ın atmosferindeki karbon dioksit varlığı nedeniyle, basit bir hidrokarbon olan metan Sabatier Reaksiyonu sayesinde kolayca Mars yüzeyinde sentezlenebilir. Mars'ta İn-situ kaynak üretimi (In-situ resource production, İn situ - "sahada") konusu NASA tarafından incelenmiş; oksijen, su ve metan üretimi için uygunlanabilir olduğuna karar verilmiştir. Chicago Maden Okulu (Chicago School of Mines) tarafından yayımlanan bir araştırmaya göre, Mars'tan metan üretme gibi in-situ kaynak kullanımı, uzay görevlerini teknik ve ekonomik açıdan daha uygulanabilir kılıyor ve tekrar-kullanılabilirliği mümkün hale getiriyor. Metan Mars'tan gelen meteoritlerde bulunmuştu.
SpaceX tarafından 2009 yılında ilk bahsedildiğinde, "Raptor" terimi özellikle yukarı-aşama motoru tasarımına uygulanmıştı  ve 2012 yılındaki resmi bildiriler o zaman için hala yukarı aşama motoru tasarımı olduğunu gösteriyordu—ancak 2014 yılının başlarında SpaceX Raptor motorunun hem yeni ikinci aşamada, hem de Mars Koloni Taşıyıcısının büyük 10-metre-çaplı çekirdeğinde kullanılacağını doğrulamıştır. Her Falcon 9 hızlandırıcı çekirdeğindeki Merlin 1 motorlarının 9'lu kullanımına benzer şekilde, her hızlandırıcı çekirdeği  9 adet Raptor motoru içerecektir.
SpaceX'te  metan yakıtlı aşamalı-yanma motorunun geliştirilmesinin ciddi bir şekilde düşünüldüğünün ilk ipuçları 2011 Mayıs ayında ortaya çıkmıştı.SpaceX  ABD Hava Kuvvetlerine, USAF Tekrar-kullanılabilir Hızlandırıcı Sistemi Yüksek İtki Ana Motoru talebinde istenen kerosen-yakıtlı motor ile rekabet edebilecek bir metan-yakıtlı motor ile ilgilenip ilgilenmediklerini sormuştur.
2012 Kasım ayında SpaceX'in hedefinde Raptor-sınıfı roket motorları ailesi olduğunu gösteren duyuru yayımlanmıştır; bu bilgi SpaceX tarafından 2013 Ekim ayında doğrulanmıştır.
Ancak, SpaceX COO'su Gwynne Shotwell 2014 ayında yeni motor geliştirme programının tamamen tam-boyutlu Raptor motoruna odaklanacağını; alt-ölçekteki daha küçük methalox motorlarının çok büyük Raptor motorunun geliştirme yol-haritasında yer almadığını belirterek konuya açıklık getirmiştir.
2013 Ekim ayında SpaceX, Raptor motorunun  metan motoru testlerini John C. Stennis Uzay Merkezinde(John C. Stennis Space Center) gerçekleştireceğini, ve varolan test rampa altyapısına  sıvı metan yakıtlı motor testini destekleyebilmesi için yeni donanım ekleyeceğini duyurdu.
2014 Nisan ayında, SpaceX  Stennis test rampasına, Raptor bileşenlerinin testi için yapılacak olan zorunlu bakım ve yükseltme çalışmalarını tamamladı, ve tesiste ilgili testleri 2014 Mayıs ayının sonunda yapmaya başlayabilmeyi umuyordu.
2013 Ekim ayında, SpaceX  ilk defa Raptor motorunun itki tasarımını açıkladı—2940 kN (661000 lbf)— ancak 2014 başlarında Raptor motorunun bundan daha yüksek itki miktarına sahip olacağını duyurdu.
2014 Şubat ayında, SpaceX roket motoru geliştirme bölümünün başı olan Tom Mueller, bir konuşması sırasında Raptor motorunun; dokuz adet motorunun " yaklaşık 100 ton  kadar kargoyu Mars'a götürebilecek" olan bir araçta kullanılmak üzere tasarlandığını ve 4400 kN (1 milyon lbf) itki üretebilen roketin daha önce duyurulduğundan çok daha kuvvetli olacağını açığa vurmuştur.
Mueller tarafından 2014 Haziran ayında yapılan bir konuşma motor verimi hedeflerini daha ayrıntılandırmıştır: deniz seviyesinde 6900 kN (705 ton-kuvvet) miktarında itki, vakumda 8200 kN (840 ton-kuvvet) miktarında itki, ve vakum versiyonu için 380 saniye değerinde özgül itici kuvvet.  Daha önce verilen bilgilere göre tasarımdaki Iₛₚ vakum koşulları altında sadece 363 saniye idi.
2015 Ocak ayında, Elon Musk hedefledikleri itki miktarının 2300 kN (230 ton-kuvvet) olduğunu bildirmiştir  ki bu daha önce belirtilen daha azdı. Konuşması sırasında  "daha pek çok motor [sınıfı] olacak" dediği için 9-motorlu hızlandırıcı hakkında yapılan pek çok tahmin ve tartışmaya şüphe düşürmüştür. 2015 Ağustos ayı itibarıyla,  Elon Musk'ın Marsa gidecek olan motorun oksitleyici / yakıt oranının yaklaşık 3.8 / 1  civarında olacağını belirten bir söylemi gün yüzüne çıkmıştır.

Vakum uyarlaması

SpaceX'in Merlin motorunda olduğu gibi, Raptor roket motorunun da bir vakum uyarlaması planlanmıştır. Bu uyarlamada, itki üreten yakıtta (gazda) daha çok yayılma (expansion) sağlayabilmek üzere daha geniş bir egzoz çıkışı kullanılarak, 380 saniyelik bir özgül itici kuvvet değerine ulaşılması hedeflenmektedir, .

Motorun testi

Raptor metan motoru bileşenlerinin ilk testi Stennis Uzay Merkezinde  yapılmıştır. SpaceX buradaki test altyapısına, sıvı metan motorunun test edilebilmesi için, yeni donanım eklemiştir.
Stennis tesisindeki ilk test Raptor motorunun bileşenlerinin ayrı ayrı test edilimesiyle sınırlı olacaktır, çünkü Stennis tesisinin E-2 test alanındaki, 440 kN (1 milyon lbf) değerinde itki üretebilen test tablaları Raptor motorunun tamamını test edebilecek büyüklükte değildir. Raptor motoru geliştirilirken , Stennis  tesisinde yapılan testlere göre hemen hemen aynı zaman dilimi içinde olmak üzere,2013 Ekim ayında yapılan konuşmalara göre,  motorun vakumda 2940 kN (661 bin lbf) değerinden daha fazla itki üretmesi tasarlanmıştı. 2014 Şubat ayında, gözden geçirilmiş, daha yüksek itkiye sahip bir tasarım şirket tarafından incelenmiştir; ancak daha yüksek hızın geliştirilen ilk motorlarla mı elde edileceği açık değildir.
Raptor motoru bileşen testlerinin,SpaceX'in metan yakıtlı motor testlerini destekleyebilmesi için değişiklik yaptığı Stennis tesisindeki E2 tablalarında, 2014 Mayıs ayından sonra başlaması bekleniyordu. 
Test edilecek olan ilk parçanın tekli Raptor enjektör öğesi olduğu belirtilmişti.
2014 Ağustos ayında, SpaceX  Stennis tesisinde test edilen ilk bileşenlerin  yüksek-hacimli gaz enjektörleri olduğunu açıklamıştır.
SpaceX tarafından yapılan donanım değişiklikleri, artık Stennis test altyapısının bir parçasıdır ve SpaceX'in kira sözleşmesi bittikten sonra başka kullanıcıların hizmetine sunulabilecektir.
SpaceX, Raptor motoru tam halinde ürettiği daha büyük itki değerleriyle başa çıkabilmek için, ya yeni bir motor test tablası üretecek ya da varolanı bu ihityacı karşılayabileceği şekilde söküp yeniden oluşturacaktır. 2014 Mayıs ayında, Stennis Uzay Merkezindeki B-2 test tablası NASA'nın 7440 kN itki üretebilen SLS ana aşamasının testine uygun hale gelmesi için yükseltilmeye başlandı.