Mientras la Nasa prepara las primeras misiones Artemisa tripuladas a la Luna, los equipos de prueba y propulsión de la agencia están fijando su mirada en futuros vuelos del Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS) y trabajan para mejorar uno de los motores de cohetes más potentes y fiables del mundo para misiones que comienzan con Artemisa V.
Se está realizando una serie de pruebas de certificación de fuego caliente en el Centro Espacial Stennis de la Nasa cerca de Bay St. Louis, Mississippi, para un motor RS-25 rediseñado para respaldar la producción de motores adicionales para futuros vuelos SLS después de que se agote el inventario actual del motor de la Nasa.
Originalmente diseñado para el transbordador espacial, el RS-25 fue seleccionado para impulsar el cohete SLS debido a su alto rendimiento y confiabilidad demostrada durante más de un millón de segundos de prueba en tierra y tiempo de vuelo.
“El RS-25 sigue siendo uno de los motores de primera etapa más eficientes, potentes y probados en vuelo del mundo”, dijo Johnny Heflin, responsable de motores líquidos de SLS. “Cuando tomamos la decisión de reiniciar la producción de motores, nuestro principal objetivo para la transición del transbordador espacial al SLS era hacerlo al menos un 30% más asequible y aumentar el empuje operativo del 109% al 111%. Necesitábamos rediseñar el RS-25 para las misiones de Artemisa manteniendo el diseño y el rendimiento básicos”.
Cuatro motores RS-25 alimentan cada etapa central del SLS, produciendo más de dos millones de libras de empuje combinado durante el ascenso a la órbita de ocho minutos. Al final del Programa del transbordador espacial, la Nasa y Aerojet Rocketdyne, el contratista principal del RS-25, tenían 16 motores más. Comenzando en 2015 con una serie de pruebas de fuego en un par de motores de prueba en tierra de la era del transbordador, el equipo de motores adaptó el inventario existente del transbordador a los requisitos operativos únicos del cohete SLS para sus misiones iniciales en el espacio profundo al agregar aislamiento de la boquilla del motor y desarrollar un nuevo controlador para reemplazar el obsoleto controlador del motor del transbordador.
Comenzando con Artemisa V, el cohete SLS contará con motores RS-25 recién producidos en la línea de producción reiniciada de Aerojet Rocketdyne. Estos nuevos motores se benefician de instalaciones y procesos de producción optimizados, incluidos nuevos materiales.
La cámara de combustión principal del motor emplea un moderno proceso de unión. Las juntas flexibles se reemplazaron por mangueras flexibles más fáciles de producir. Los ingenieros han simplificado las piezas y los procesos de fabricación, eliminando más de 700 soldaduras, mientras que las tecnologías de vanguardia, como la impresión 3D y el escaneo de luz estructurada, han ahorrado tiempo y dinero. Con esos cambios surgió la necesidad de pruebas de fuego caliente.
“El RS-25 tiene una increíble historia de éxito, pero es importante probar el hardware rediseñado para validar nuevos diseños, líneas de fabricación, procesos y materiales cuando todos se unen en un motor”, dijo Chip Ellis, R -25 jefe de proyecto en Stennis.
Con la producción de los nuevos motores en pleno apogeo, el nuevo diseño tiene un obstáculo más: la serie de pruebas de fuego caliente para certificar el diseño para el vuelo. Los ingenieros planean certificar el motor a través de una serie de 12 arranques y 6.150 segundos de tiempo de fuego caliente, la mayoría de los cuales ocurren al nivel de potencia planificado del 111%. También se probarán a niveles de potencia que van del 80% al 113% de potencia para satisfacer los requisitos de verificación del estrangulamiento del motor.
“Esta serie de pruebas de certificación es la culminación de años de arduo trabajo de cientos de personas en Aerojet Rocketdyne, la Nasa y nuestros proveedores”, agregó Doug Bradley, director del programa RS-25 en Aerojet Rocketdyne. «Este programa de certificación ha tenido equipos en todo el país que reiniciaron las líneas de producción, inauguraron nuevos proveedores y probaron nuevas técnicas de fabricación que reducen tanto el coste como el tiempo de ciclo para fabricar cada motor».
Si bien una prueba de pago finalizó antes de tiempo debido a la configuración de un banco de pruebas, las primeras cuatro de las 12 ejecuciones de certificación formal hasta ahora han recopilado datos de 2.220 segundos de tiempo de funcionamiento. Cada prueba cumplió o superó los 500 segundos que los motores SLS operarían durante un lanzamiento típico. Las pruebas restantes continuarán hasta junio. Una serie de pruebas de fuego en caliente de seguimiento con un segundo motor de certificación comenzará este verano y continuará hasta el otoño para recopilar datos adicionales.
Con Artemisa, la Nasa aterrizará a la primera mujer y la primera persona de color en la superficie lunar y establecerá capacidades científicas y de exploración a largo plazo en la Luna en preparación para las misiones humanas a Marte. SLS y la nave espacial Orion de la Nasa, junto con el sistema de aterrizaje humano y el Gateway en órbita alrededor de la Luna, son la base de la Nasa para la exploración del espacio profundo.
