SuperDraco

SuperDraco es un motor de cohete de propulsión hipergólica diseñado y construido por SpaceX . Forma parte de la familia de motores de cohete SpaceX Draco . Un conjunto redundante de ocho motores SuperDraco proporciona propulsión tolerante a fallos para su uso como sistema de escape de lanzamiento para la cápsula espacial SpaceX Dragon 2 , una cápsula de pasajeros .

Los motores de cohete SuperDraco utilizan un propulsor hipergólico almacenable (no criogénico) que permite encenderlos muchos meses después del repostaje y el lanzamiento. Combinan las funciones de un sistema de control de reacción y un motor de propulsión principal . Los combustibles hipergólicos no requieren una fuente de ignición externa, lo que proporciona mayor fiabilidad a la nave espacial. ^{[ 7 ]}

Estos motores se utilizan en vuelos de transporte de tripulación a la órbita terrestre baja , y también estaba previsto que se utilizaran para el control de entrada, descenso y aterrizaje de la misión Red Dragon a Marte , ahora cancelada .

Los motores SuperDraco se utilizan en la cápsula espacial tripulada SpaceX Dragon 2 y también en el DragonFly , un prototipo de cohete reutilizable de baja altitud que se empleó para probar en vuelo diversos aspectos de la tecnología de aterrizaje propulsado. Si bien el motor es capaz de generar 73 000 newtons (16 400 lbf) de empuje, durante las pruebas del DragonFly, los motores se limitaron a 68 170 newtons (15 325 lbf) para mantener la estabilidad del vehículo. ^{[ 6 ]}  

SpaceX originalmente tenía la intención de usar los motores SuperDraco para aterrizar la Crew Dragon en tierra; los paracaídas y el amerizaje en el océano se contemplaron solo para el caso de un lanzamiento abortado. El aterrizaje de precisión en el agua con paracaídas se propuso a la NASA como "el enfoque de retorno y recuperación base para los primeros vuelos" de la Crew Dragon. ^{[ 8 ]} El plan de usar el aterrizaje propulsado se canceló más tarde, dejando el amerizaje en el océano con paracaídas como la única opción. ^{[ 9 ]} En 2024, se habilitó nuevamente el uso de los propulsores SuperDraco para el aterrizaje propulsado, pero solo como respaldo para emergencias con paracaídas. ^{[ 10 ]}

El 1 de febrero de 2012, SpaceX anunció que había completado el desarrollo de una nueva versión más potente de un motor de cohete de propulsor almacenable , esta vez llamado SuperDraco . Este motor hipergólico de alto empuje , aproximadamente 200 veces más potente que el motor hipergólico del propulsor Draco RCS, ofrece una gran capacidad de reducción de potencia, ^{[ 11 ]} y, al igual que el propulsor Draco, fue diseñado para proporcionar capacidad de reinicio múltiple y utilizar los mismos propulsores hipergólicos compartidos que Draco. Su propósito principal era ser para el sistema de aborto de lanzamiento (LAS) de SpaceX en la nave espacial Dragon. Según un comunicado de prensa de la NASA, el motor tiene un tiempo transitorio desde el encendido hasta el empuje máximo de 100 ms. Durante el aborto del lanzamiento, se esperaba que ocho SuperDracos se encendieran durante 5 segundos a empuje máximo. El desarrollo del motor fue financiado parcialmente por el programa CCDev 2  de la NASA .

Nombre: Draco proviene del griego drakōn, que significa dragón. Draco (constelación) es una constelación (el Dragón) ubicada en la región polar del hemisferio norte, cerca de Cefeo y la Osa Mayor.

Los motores SuperDraco utilizan una mezcla propulsora almacenable de monometilhidrazina ^{[ 2 ]} como combustible y tetróxido de dinitrógeno ^{[ 2 ]} como oxidante . Son capaces de reiniciarse muchas veces y tienen la capacidad de reducir profundamente su empuje, lo que proporciona un control preciso durante el aterrizaje propulsado de la cápsula Dragon. ^{[ 12 ]}

SuperDraco es el tercer motor más potente desarrollado por SpaceX. Es aproximadamente 200 veces ^{[ 13 ]} más potente que el motor propulsor Draco. En comparación, es más del doble de potente que el motor Kestrel que se usó en la segunda etapa del vehículo de lanzamiento Falcon 1 de SpaceX , aproximadamente 1/9 del empuje de un motor Merlin 1D , y se espera que sea 1/26 de la potencia del motor Raptor de SpaceX .

Además del uso de los propulsores SuperDraco para aterrizajes propulsados ​​en la Tierra, el Centro de Investigación Ames de la NASA estuvo estudiando la viabilidad de un módulo de aterrizaje marciano derivado de Dragon para investigación científica hasta 2017. ^{[ 14 ]} Un análisis preliminar en 2011 indicó que la desaceleración final estaría dentro de las capacidades del propulsor de retropropulsión SuperDraco. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

SuperDraco está diseñado para ser altamente regulable , desde el 100 hasta el 20 % del empuje máximo. ^{[ 11 ]} Esto se habría utilizado para aterrizajes propulsivos de precisión controlables de la nave espacial Dragon V2.

El programa de desarrollo del motor SuperDraco tuvo un extenso programa de pruebas que abarcó varios años. A diciembre de 2012 Los motores de prueba en tierra SuperDraco se habían encendido un total de 58 veces durante un tiempo total de encendido de 117 segundos y SpaceX expresó su esperanza de que los resultados de la prueba superaran los requisitos originales para el motor. ^{[ 16 ]}

En 2013 se desarrolló una segunda versión del motor, fabricada mediante impresión 3D en lugar de la técnica de fundición tradicional . En julio de 2014, la cámara de combustión del motor impresa en 3D se había encendido más de 80 veces, durante un total de más de 300 segundos, y también completó una prueba de calificación completa. ^{[ 11 ]}

El SuperDraco completó las pruebas de calificación en mayo de 2014, que incluyeron pruebas "en una variedad de condiciones que incluyen arranques múltiples, duraciones de encendido prolongadas y flujos y temperaturas de propulsor extremadamente fuera de lo nominal". ^{[ 12 ]}

En enero de 2015, SpaceX demostró el funcionamiento completo del módulo de motor SuperDraco en McGregor, Texas. Cuatro de estos módulos, cada uno con dos motores SuperDraco, se utilizarán en la nave espacial tripulada Dragon 2. ^{[ 17 ]}

En abril de 2015, SpaceX y la NASA establecieron un plazo para probar los motores SuperDraco de la cápsula Dragon 2 mediante una prueba de aborto en la plataforma de lanzamiento. La prueba finalmente se llevó a cabo el 6 de mayo de 2015 desde una plataforma de pruebas en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral SLC-40 [ ^{18 ] y} resultó exitosa ^{[ 19 ] .}

El 20 de abril de 2019, la cápsula SpaceX Crew Dragon utilizada en DM-1 fue destruida durante una prueba de los motores SuperDraco en la Zona de Aterrizaje 1. ^{[ 20 ]}

El 5 de septiembre de 2013, Elon Musk tuiteó una imagen de la cámara del cohete SuperDraco, refrigerada regenerativamente, saliendo de una impresora 3D de metal EOS, e indicó que estaba compuesta de la superaleación Inconel . ^{[ 21 ]} Posteriormente se demostró que esta era la técnica de producción de los motores para vuelo.

En mayo de 2014 se anunció que la versión del motor SuperDraco, apta para vuelo, es el primer motor de cohete totalmente impreso en 3D . En concreto, la cámara de combustión del motor está impresa en Inconel , una aleación de níquel y hierro, mediante un proceso de sinterización láser directa de metales , y funciona a una presión de 6900 kilopascales (1000 psi) a una temperatura muy elevada. Los motores están alojados en una góndola protectora impresa para evitar la propagación de fallos en caso de avería. ^{[ 1 ] [ 22 ] [ 23 ]} 

La capacidad de imprimir en 3D las piezas complejas fue clave para lograr el objetivo de bajo peso del motor. Según Elon Musk, «Es un motor muy complejo, y fue muy difícil dar forma a todos los canales de refrigeración, la cabeza del inyector y el mecanismo de aceleración. Poder imprimir aleaciones avanzadas de muy alta resistencia... fue crucial para poder crear el motor SuperDraco tal como es». ^{[ 24 ]}

El proceso de impresión 3D para el motor SuperDraco reduce drásticamente el tiempo de entrega en comparación con las piezas fundidas tradicionales , y "tiene una resistencia , ductilidad y resistencia a la fractura superiores , con una menor variabilidad en las propiedades de los materiales ". ^{[ 11 ]}

Según Elon Musk, la reducción de costos mediante la impresión 3D también es significativa, en particular porque SpaceX puede imprimir una cámara en forma de reloj de arena donde toda la pared está formada por canales de refrigeración internos, lo que sería imposible sin la fabricación aditiva. ^{[ 25 ]}

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