RL10

A principios de la década de 2000, la NASA contrató a Pratt & Whitney Rocketdyne para desarrollar el demostrador del Motor Criogénico Extensible Común (CECE). El CECE tenía como objetivo dar lugar a motores RL10 capaces de una gran reducción de potencia. ^{[ 18 ]} En 2007, se demostró su operatividad (con algunas "oscilaciones") a relaciones de aceleración de 11:1. ^{[ 19 ]} En 2009, la NASA informó haber reducido con éxito la potencia desde el 104 por ciento de empuje hasta el 8 por ciento de empuje, un récord para un motor de ciclo expansor de este tipo. Las oscilaciones se eliminaron mediante modificaciones en el inyector y el sistema de alimentación de propulsor que controlan la presión, la temperatura y el flujo de los propelentes. ^{[ 20 ]} En 2010, el rango de reducción de potencia se amplió aún más a una relación de 17,6:1, reduciendo la potencia desde el 104% hasta el 5,9%. ^{[ 21 ]}

En 2012, la NASA se unió a la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) para estudiar la propulsión de la etapa superior de próxima generación, formalizando así los intereses conjuntos de ambas agencias en un nuevo motor para la etapa superior que sustituyera al Aerojet Rocketdyne RL10.

"Conocemos el precio de lista del RL10. Si analizamos el costo a lo largo del tiempo, una gran parte del costo unitario de los EELV se debe a los sistemas de propulsión, y el RL10 es un motor muy antiguo, cuya fabricación requiere mucha mano de obra especializada. ... Este estudio determinará si vale la pena construir un reemplazo para el RL10."

A partir del estudio, la NASA esperaba encontrar un motor de clase RL10 menos costoso para la etapa superior del Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS). ^{[ 22 ] [ 23 ]}

La USAF esperaba reemplazar los motores Rocketdyne RL10 utilizados en las etapas superiores de los vehículos de lanzamiento desechables evolucionados (EELV) Lockheed Martin Atlas V y Boeing Delta IV, que eran los principales métodos para poner en órbita satélites del gobierno estadounidense. ^{[ 22 ]} Simultáneamente se realizó un estudio de requisitos relacionado en el marco del Programa de Motores Asequibles para Etapas Superiores (AUSEP). ^{[ 23 ]}

El RL10 ha experimentado múltiples mejoras a lo largo de las décadas. El RL10B-2, utilizado en el DCSS , incorporó una tobera extensible hecha de carbono-carbono , cardán electromecánico para reducir el peso y aumentar la fiabilidad, y alcanzó un impulso específico de 465,5 segundos (4,565 km/s) . ^{[ 24 ] [ 25 ]} 

A partir de la década de 2000, Aerojet Rocketdyne introdujo la impresión 3D (fabricación aditiva) en la producción del RL10. El RL10C-1-1 fue el primer motor en incluir un componente impreso en 3D, que presentaba un inyector principal de superaleación de níquel. ^{[ 26 ]} Aprovechando esa experiencia, en 2015 la compañía comenzó a desarrollar una actualización más extensa que empleaba una cámara de combustión de cobre fabricada mediante fabricación aditiva . Según la compañía, el nuevo proceso redujo el tiempo de fabricación de la cámara de aproximadamente 20 meses a 4-6 meses en comparación con las cámaras de acero inoxidable fabricadas a mano anteriormente, lo que permitió la producción de hasta un motor por semana en lugar de uno por mes. Esta variante, designada RL10C-X durante el desarrollo, entró en producción como el RL10E-1 y está previsto que se utilice en el cohete Vulcan Centaur de United Launch Alliance, cuyo primer vuelo está programado para 2025. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

• Centaur III : La versión de un solo motor (SEC) utiliza el RL10C-1, ^{[ 3 ]} mientras que la versión de dos motores (DEC) conserva el RL10A-4-2, más pequeño. ^{[ 29 ]} Una misión Atlas V (SBIRS-5) marcó el primer uso de la versión RL10C-1-1. La misión fue exitosa, pero se observó una vibración inesperada, y el uso posterior del modelo RL10C-1-1 está en espera hasta que se comprenda mejor el problema. ^{[ 30 ]} El motor se utilizó nuevamente con éxito en SBIRS-6.
• Centaur V : El 11 de mayo de 2018, United Launch Alliance (ULA) anunció que el motor de la etapa superior RL10 había sido seleccionado para su cohete Vulcan Centaur tras un proceso de adquisición competitivo. ^{[ 31 ]} Las primeras versiones del Centaur V utilizarán el RL10C-1-1, ^{[ 3 ]} pero las versiones posteriores harán la transición al RL10E en 2025. ^{[ 32 ]} El Vulcan realizó con éxito su primer vuelo el 8 de enero de 2024. ^{[ 33 ]}
• Etapa de propulsión criogénica intermedia (ICPS): Se utiliza para el SLS y es similar a la DCSS, excepto que el motor es un RL10B-2 y está adaptado para encajar en la parte superior de la etapa central de 8,4 metros (28 pies) de diámetro con cuatro motores principales RS-25 del transbordador espacial. 

• Etapa superior de OmegA: En abril de 2018, Northrop Grumman Innovation Systems anunció que se utilizarían dos motores RL10C-5-1 en la etapa superior de OmegA . ^{[ 34 ]} También se consideraron los motores BE-3U de Blue Origin y Vinci de Airbus Safran antes de que se seleccionara el motor de Aerojet Rocketdyne. El desarrollo de OmegA se detuvo después de que no lograra ganar un contrato de lanzamiento espacial de seguridad nacional. ^{[ 35 ]}
• Etapa criogénica avanzada evolucionada : a partir de 2009Se propuso una versión mejorada del RL10 para impulsar la Etapa Criogénica Evolucionada Avanzada (ACES), una extensión de larga duración y baja evaporación de la tecnología existente de la Segunda Etapa Criogénica (DCSS) ULA Centaur y Delta para el vehículo de lanzamiento Vulcan . ^{[ 36 ]} La tecnología ACES de larga duración está destinada a apoyar misiones geosíncronas , cislunares e interplanetarias . Otra posible aplicación es como depósitos de propulsor en el espacio en LEO o en L ₂ que podrían usarse como estaciones de paso para que otros cohetes se detengan y reposten en su camino hacia misiones más allá de LEO o interplanetarias. También se propuso la limpieza de desechos espaciales . ^{[ 37 ]}
• Etapa superior de exploración : La etapa superior de exploración estaba planificada para usar cuatro motores RL10C-3. ^{[ 38 ]}