Articulo de referencia

Motor de grafito-epoxi

El motor de grafito-epoxi ( GEM ) es una familia de propulsores de cohetes sólidos desarrollados a finales de la década de 1980 y que realizaron su primer vuelo en 1990. Estos m...

El motor de grafito-epoxi ( GEM ) es una familia de propulsores de cohetes sólidos desarrollados a finales de la década de 1980 y que realizaron su primer vuelo en 1990. Estos motores utilizan carcasas fabricadas con polímero reforzado con fibra de carbono y un propulsor compuesto de perclorato de amonio , formulado con polibutadieno con terminación hidroxilo como aglutinante, perclorato de amonio como oxidante y polvo de aluminio como combustible.

La producción de motores GEM ha pasado por varias empresas debido a fusiones y adquisiciones . Fueron fabricados por Hercules de 1990 a 1995, por Alliant Techsystems de 1995 a 2015 y por Orbital ATK de 2015 a 2017, antes de ser adquiridos por Northrop Grumman en 2017.

Los propulsores GEM se utilizan en el vehículo de lanzamiento Vulcan Centaur operado por United Launch Alliance (ULA), así como en el misil Ground-Based Interceptor , y anteriormente se utilizaron en los cohetes Delta II , Delta III , Delta IV y Atlas V. Las designaciones de los motores incluyen números que indican el diámetro del propulsor en pulgadas. [ 1 ]

La serie se originó con el GEM 40 para el Delta II, seguido por el GEM 46, de mayor tamaño, para el Delta III y el Delta II Heavy, que aumentó la longitud y el diámetro e introdujo toberas de vectorización de empuje opcionales . Posteriormente, se desarrolló el GEM 60 para el Delta IV, que proporcionaba empuje de despegue adicional para configuraciones Medium+ con toberas fijas o vectoriales. El GEM 63 reemplazó al antiguo AJ-60A con el fin de reducir costos y aumentar el rendimiento en el Atlas V. El GEM 63XL para el Vulcan Centaur es el único motor GEM actualmente en uso. [ 1 ]

Variantes activas

GEM 63XL

El GEM 63XL, desarrollado por Northrop Grumman, es una versión extendida del GEM 63, aproximadamente 73 pulgadas (190 cm) más largo. [ 2 ] Cada propulsor tiene una masa de aproximadamente 117 000 libras (53 toneladas métricas) . [ 3 ] Las pruebas estáticas de encendido comenzaron en 2020, y el propulsor entró en servicio con el vehículo de lanzamiento Vulcan Centaur en su primer vuelo el 8 de enero de 2024. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Se pueden montar hasta seis GEM 63XL en un núcleo Vulcan, según los requisitos de la misión. [ 7 ] 

Un Vulcan Centaur en configuración VC2 con 2 propulsores GEM 63XL.

Una variante equipada con una tobera de vectorización de empuje , la GEM 63XLT, estaba en desarrollo para el vehículo de lanzamiento OmegA , que fue cancelado. [ 8 ]

Anomalías

El 4 de octubre de 2024, un GEM 63XL sufrió una falla parcial aproximadamente 35 segundos después del despegue durante la misión Vulcan Centaur Cert-2. Se observó un cambio en la columna de escape del motor y la caída de escombros del vehículo. Los análisis indicaron daños o falla estructural de la tobera. A pesar de la anomalía, la misión alcanzó la órbita después del agotamiento del combustible y la separación de los dos propulsores aproximadamente a los 2 minutos y 10 segundos de vuelo. [ 9 ] Posteriormente, la falla de la tobera se atribuyó a defectos de fabricación. [ 10 ]

En febrero de 2026, otra misión Vulcan experimentó una anomalía de rendimiento que afectó a uno de los cuatro motores de cohete de combustible sólido. Un vicepresidente de ULA declaró que "al principio del vuelo, el equipo observó una anomalía de rendimiento significativa en uno de los cuatro motores de cohete de combustible sólido". [ 11 ]

Variantes retiradas

GEM 40

Se eleva un GEM 40 para acoplarlo a un Delta II.

El GEM 40 era un motor de cohete sólido de 40,4 pulgadas de diámetro (1030 mm) desarrollado para el vehículo de lanzamiento Delta II de la serie 7000 a partir de 1987 por Hercules . [ 12 ] Su primer vuelo tuvo lugar en 1990 en la misión USA-66, [ 13 ] cuando se utilizaron 9 propulsores en un lanzador Delta II 7925. El uso de materiales compuestos permitió carcasas más ligeras que las carcasas de acero de los SRM Castor 4 a los que reemplazaron. La reducción de peso se utilizó para extender el GEM 40 en 5,9 pies (1,8 m) en comparación con el Castor 4 utilizado en el Delta II de la serie 6000. [ 12 ] [ 14 ] Los vehículos Delta II podían configurarse con tres, cuatro o nueve propulsores GEM 40. Cuando se utilizaban tres o cuatro propulsores, todos los GEM 40 se encendían en tierra. En el Delta II de nueve propulsores, seis se encendieron en tierra; los tres restantes se encendieron en vuelo después de que se agotaran los seis primeros. [ 15 ]  

Fracasos

El 5 de agosto de 1995, un GEM 40 no logró separarse de un Delta II 7925 que transportaba el Koreasat 1. El exceso de masa del propulsor provocó que el satélite alcanzara una órbita más baja de la prevista. El satélite pudo corregir el error utilizando el propulsor a bordo. [ 16 ]

El 17 de enero de 1997, un Delta II (Delta 241) explotó debido a una falla catastrófica en un motor GEM 40. La falla activó la función de autodestrucción del vehículo de lanzamiento 13 segundos después del encendido. Una investigación de la Fuerza Aérea determinó que la carcasa del motor había sufrido daños antes del lanzamiento, lo que provocó que se abriera poco después del encendido. [ 16 ]

GEM 40VN

El GEM 40VN, una variante de vectorización de empuje del GEM 40, fue desarrollado para el programa de misiles antibalísticos Ground-Based Midcourse Defense (GMD) . [ 17 ] Utiliza la misma configuración básica de motor que el GEM 40, con un conjunto de tobera modificado que proporciona un control de vectorización de empuje de hasta ±6 grados. El motor puede configurarse para aplicaciones en línea o en correa, y hay disponible una tobera extendida para ignición por aire. Una versión fue calificada para su uso en las configuraciones Boost Vehicle/Boost Vehicle Plus (BV/BV+) del programa interceptor GMD. [ 1 ] Posteriormente, el programa cambió a un misil basado en Orion 50 .

GEM 46

El GEM 46 era un motor de cohete sólido de 45,1 pulgadas de diámetro (1150 mm) desarrollado originalmente para el Delta III por Alliant Techsystems . Esta variante de motor sólido incluía control de vector de empuje (TVC) para ayudar a dirigir el vehículo. Después de la interrupción del Delta III, los motores GEM 46 (sin TVC) [ 15 ] se utilizaron en el Delta II para crear el Delta II Heavy, que solo podía lanzarse desde una plataforma modificada en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral , SLC-17B . [ 18 ] Tanto el Delta III como el Delta II Heavy utilizaron nueve GEM 46, con seis encendidos en tierra y tres. [ 19 ] 

Fracasos

El 27 de agosto de 1998, los propulsores GEM 46 del primer Delta III, que transportaba el satélite Galaxy 10, agotaron el fluido hidráulico utilizado para controlar la tobera de vectorización de empuje. Esto se debió a problemas de guiado con el resto del cohete, lo que obligó a los motores de combustible sólido a realizar ajustes rápidos para compensar, consumiendo el suministro de fluido hidráulico antes de agotarse. Las toberas quedaron entonces atascadas en una posición que hizo que el cohete volcara, activando la función de autodestrucción del vehículo 70 segundos después del encendido. [ 20 ] [ 21 ]

GEM 60

En la plataforma de lanzamiento espacial SLC-37B de Cabo Cañaveral, se puede ver un motor de cohete de combustible sólido GEM 60 colocado horizontalmente sobre un remolque.
Un GEM 60 en preparación para su integración en un Delta IV.

El GEM 60 era un motor sólido de 60 pulgadas de diámetro (1500 mm) utilizado en la familia de vehículos de lanzamiento Delta IV , con y sin control de vector de empuje. [ 15 ] Desarrollado para el programa EELV , su primer vuelo fue el 20 de noviembre de 2002, impulsando el primer lanzamiento del Delta IV. [ 22 ] Los lanzadores Delta IV Medium+ se construyeron con dos o cuatro GEM 60. [ 23 ] El rendimiento adicional de los motores de cohete sólido permitió que las variantes del Delta IV Medium+ pudieran incorporar una segunda etapa más grande. El motor se retiró en 2019 después del último lanzamiento del Delta IV Medium. [ 24 ] A lo largo de su vida útil, se utilizaron 64 propulsores GEM 60; no hubo fallas. [ 24 ] 

GEM 63

El GEM 63 era un motor sólido de 63,2 pulgadas de diámetro (1610 mm) utilizado en el Atlas V. Fue desarrollado por Orbital ATK como un reemplazo directo para el propulsor de cohete sólido AJ-60A construido por Aerojet Rocketdyne . Sus dimensiones eran similares a las del AJ-60A. El Atlas V voló por primera vez con el GEM 63 en la misión NROL-101 en 2020. [ 25 ] Según ULA, el GEM 63 proporcionó un mayor rendimiento a aproximadamente la mitad del costo del AJ-60A. [ 26 ] El motor fue retirado en 2026 después del último Atlas V con satélites lanzados. A lo largo de su vida útil, se volaron 77 propulsores GEM 63; no hubo fallas. 

Comparación de versiones

Datos del catálogo de Northrop Grumman [ 1 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 Catálogo de productos de propulsión ( PDF) . Northrop Grumman . págs. 29–39 . Consultado el 24 de octubre de 2024 . 
  2. "Actualizaciones de GEM 63" . Northrop Grumman . Archivado del original el 9 de mayo de 2022. Consultado el 7 de mayo de 2022 .
  3. "Lanzamiento del cohete Vulcan por primera vez – Smarter Every Day 297" . Smarter Every Day . YouTube . Consultado el 5 de mayo de 2024 .
  4. Foust, Jeff (13 de julio de 2023). "Las modificaciones del Centaur retrasan el primer lanzamiento del Vulcan hasta el cuarto trimestre" . SpaceNews . Consultado el 2 de agosto de 2023 .
  5. "El lanzamiento del cohete Vulcan de ULA se retrasa hasta 2022" . Aviation Week . 22 de junio de 2022. Archivado del original el 9 de mayo de 2022.
  6. Clark, Stephen (22 de septiembre de 2015). "Orbital ATK supera a Aerojet" . Archivado del original el 9 de mayo de 2022. Recuperado el 23 de septiembre de 2015 .
  7. "Vulcano" . www.ulalaunch.com . Archivado del original el 9 de mayo de 2022. Consultado el 7 de mayo de 2022 .
  8. Northrop Grumman [@northropgrumman] (21 de noviembre de 2019). "¡Hemos empezado a dar cuerda a nuestro primer GEM 63XLT!" ( Tweet ) . Recuperado el 9 de mayo de 2022 vía Twitter .
  9. Foust, Jeff (4 de octubre de 2024). "Vulcan completa su segundo vuelo a pesar de la anomalía del SRB" . SpaceNews . Consultado el 4 de septiembre de 2025 .
  10. Foust, Jeff (12 de marzo de 2025). "Se atribuye la anomalía del motor de cohete sólido Vulcan a un defecto de fabricación" .
  11. Clark, Stephen (12 de febrero de 2026). "El cohete Vulcan de ULA sufre otro problema con el propulsor en su camino a la órbita" . Ars Technica . Consultado el 17 de abril de 2026 .
  12. 1 2 Vlahakis, Nick; Van Dorn, Darryl (julio de 1989), "Motores de epoxi de grafito (GEM) para el vehículo de lanzamiento Delta II" , 25.ª Conferencia Conjunta de Propulsión , Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica, doi : 10.2514/6.1989-2313 , consultado el 7 de mayo de 2022
  13. McDowell, Jonathan (7 de mayo de 2022). "Registro de lanzamiento" . Informe espacial de Jonathan . Archivado del original el 7 de mayo de 2022. Recuperado el 7 de mayo de 2022 .
  14. "Vehículo de lanzamiento: motores de cohete de combustible sólido" . JPL . Archivado del original el 9 de mayo de 2022. Recuperado el 24 de julio de 2014 .
  15. 1 2 3 "Catálogo de productos ATK" (PDF) . ATK . Archivado del original (PDF) el 30 de julio de 2018. Recuperado el 24 de julio de 2014 .
  16. 1 2 Kyle, Ed (2 de diciembre de 2012). "Delta 2 años productivos" . Space Launch Report . Archivado del original el 21 de marzo de 2022. Recuperado el 24 de julio de 2014 .
  17. "Capacidades GEM de Northrop Grumman" . Northrop Grumman . Archivado del original el 3 de febrero de 2019.
  18. Graham, William (2 de julio de 2014). "ULA Delta II lanza con éxito el OCO-2 a órbita" . NASASpaceflight.com . Archivado del original el 9 de mayo de 2022. Consultado el 22 de julio de 2014 .
  19. "Catálogo de productos de propulsión SERIE DE MOTORES GEM pdf" (PDF) .
  20. "Boeing identifica la causa de la falla del Delta III y predice un regreso oportuno a los vuelos" . MediaRoom . Consultado el 7 de mayo de 2022 .
  21. Furniss, Tim (1 de septiembre de 1998). "Boeing Delta III explota en su vuelo inaugural" . FlightGlobal . Archivado del original el 7 de mayo de 2022. Recuperado el 7 de mayo de 2022 .
  22. Ray, Justin (20 de noviembre de 2002). "Spaceflight Now | Informe de lanzamiento del Delta | El cohete Delta 4 de Boeing debuta con éxito" . spaceflightnow.com . Archivado del original el 9 de mayo de 2022. Consultado el 7 de mayo de 2022 .
  23. "Delta IV Medium+ (4,2)" . Spaceflight 101. Consultado el 24 de julio de 2014 .
  24. 1 2 Siegel, Jim (25 de agosto de 2019). "Delta IV Medium finaliza su trayectoria de 17 años con un éxito del 100 %" . SpaceFlight Insider . Archivado del original el 9 de mayo de 2022. Recuperado el 9 de mayo de 2022 .
  25. "NROL-101" . www.nro.gov . Archivado del original el 9 de mayo de 2022. Consultado el 9 de mayo de 2022 .
  26. Tory Bruno [@torybruno] (3 de abril de 2018). "Mayor rendimiento. Casi a la mitad del coste" ( Tweet ) vía Twitter .