RS-68 (rakettimoottori)

RS-68 (Rocket System 68) on Rocketdynen kehittämä nestevetyä ja nestehappea käyttävä rakettimoottori ja suurin lajissaan. Se tuottaa 2,9 MN työntövoimaa merenpinnan tason olosuhteissa ja 3,3 MN tyhjiössä. Moottori kehitettiin Delta IV-johdannaisessa käytettäväksi.

Kehitys ja tekniset ominaisuudet 

Moottorin suunnittelu tehtiin Canoga Parkissa. Kehitysmalli tehtiin Santa Susana Field Laboratoryssa, missä aikoinaan kehitettiin ja testattiin Apollo-ohjelman Saturn V-kantoraketin moottorit. RS-68-moottorin testausta tehtiin myös Edwards Air Force Base-lentotukikohdan laboratoriossa ja NASAn John C. Stennis Space Center-avaruuskeskuksessa. Ensimmäinen onnistunut testipoltto tehtiin Air Force Research Laboratoryssä  ja Stennisissä . Ensimmäinen onnistunut koelaukaisu tehtiin .

Moottoria kehitettiin käytettäväksi Yhdysvaltain ilmavoimien 1990-luvun lopussa kehittämän Delta IV-kantoraketin mahdollisissa uusissa versioissa.

Moottori tuottaa 2,9 miljoonan Newtonin työntövoimaa merenpinnan tason ilmanpaineessa ja 3,3 miljoonaa Newtonia tyhjiössä. Moottorin ominaisimpulssi on 410 sekuntia (4 000 m/s) tyhjiössä ja 365 sekuntia merenpinnan ilmanpaineessa. Moottorin rakenteen massa on 6 600 kg. Se kykynee toimimaan tehoalueella 57–102 % maksimityöntövoimasta.

Konstruktion yksinkertaisuus ja kustannustehokkuus olivat ensisijaisia tavoitteita moottoria suunniteltaessa. Siinä on 80 prosenttia vähemmän osia kuin Space Shuttle main enginessä (SSME) ja 10 prosenttia pienempi ominaisimpulssi. Työntövoima-paino -suhde on myös huomattavasti pienempi. Rakentamiskustannukset ovat huomattavasti pienemmät kuin SSME:ssä. Yksi Delta IV -ohjelman RS-68 maksaa noin 14 miljoonaa dollaria kun taas yksi SSME noin 50 miljoonaa.

Moottori on rakenteeltaan kierrättävä kaasugeneraattori () -moottori, jossa on kaksi itsenäistä turbopumppua. Polttokammio on tehty kanava-konstruktiolla, jossa sisä- ja ulkopinnat juotetaan kiinni niiden välissä oleviin erottimiin, jotka muodostavat jäähdytyskanavia. Tämä tapa on massiivisempi, mutta se on paljon yksinkertaisempi ja halvempi kuin tavallisempi tapa, jossa palokammio ympäröidään sadoilla ympäri kierretyillä, toisiinsa kiinni juotetuilla, putkilla.

Suutin on tehty ablatiivisesta materiaalista ja sen laajennusuhde on 21,5. Suuttimen vuorauksen on tarkoitus palaa pois, samalla kun moottori toimii, ja vähentää näin lämpökuormaa. Myös tämä tapa on massiivisempi kuin tavallisempi putkitettu suutin mutta se on myös helpompi ja halvempi rakentaa.

Tuleva käyttö 
 NASA ilmoitti, että Ares V-raketissa käytetään viittä RS-68 -moottoria yhden SSME-moottorin sijaan. NASA valitsi RS-6S-moottorit niiden pienempien kehitys- ja valmistuskustannusten vuoksi. Kustannusero oli NASAn mukaan noin 20 miljoonaa dollaria moottoria kohti.

Ares V-rakettia varten tehtäviä konstruktiomuutoksia ovat 
 kestävämpi ablatiivinen lämpöeriste suuttimen kurkkuun moottorin pitemmän paloajan aikaansaamiseksi
 lyhyempi sytytysaika
 laitteiston muuttaminen, jotta vapaan vedyn määrä vähenee moottorin sytytysvaiheessa
 muutokset heliumin käytön vähentämiseksi lähtölaskennan ja lennon aikana
.

Ares V-raketti kuitenkin peruttiin, ja Delta IV aiotaan n. 2020-luvulla korvata uudella Vulcan-kantoraketilla, joka ei käytä RS-68-moottoreita.

Lähteet

Aiheesta muualla 
Rocketdyne's RS-68 page.
RS-68 at Astronautix

Rakettimoottorit