Raptor 3 – mniej znaczy więcej
Nie jestem skłonny do używania wielkich słów, ale oglądając na jednym zdjęciu całą rodzinę silników Raptor, można przeżyć coś w rodzaju szoku. Najnowszy Raptor 3 zachwyca prostą, niezwykle schludną i – uwaga – ładną konstrukcją. Tak, najnowsza odsłona zachwyca także niespotykaną w tej kategorii maszyn estetyką, która rzecz jasna jest efektem ubocznym, a nie celem konstruktorów.
Celem bowiem była poprawa niezawodności oraz redukcja masy. Raptor 3 waży 1525 kg, jego poprzednik Raptor 2 1630 kg, a Raptor 1 ważył aż 2080 kg. I – jak powiada Elon Musk – nie jest to ostatnie słowo SpaceX, jeśli chodzi o odchudzanie konstrukcji.
Raptor 3 jest też sprawniejszy – osiąga na poziomie morza ciąg 2,75 MN oraz impuls właściwy 350 s. To naprawdę duży wzrost mocy – Raptor 1 był w stanie osiągnąć ciąg 1,76 MN przy impulsie właściwym 350 s, a Raptor 2 2,26 MN przy impulsie właściwym 347 s. Jakby tego było mało, Raptor 3 został skonstruowany z myślą o szybkim ponownym użyciu, więc nie wymaga skomplikowanych osłon termicznych silnika.
Wzrost ciągu pojedynczego silnika Raptor 3 wystarczy do tego, by znacznie zwiększyć możliwości Super Heavy, ale 3 wersja boostera ma otrzymać dodatkowe 2 silniki – łącznie będzie ich 35, co oznacza, że ciąg całkowity wyniesie 96,25 MN i to przy założeniu, że silniki będą pracować z mocą nominalną (a zwykle się je nieznacznie przeciąża przy starcie).
Jak wygląda porównanie parametrów Raptora 3 z innymi silnikami?
| Silnik | SpaceX Raptor 3 | Aerojet Rocketdyne RS-25E Block 1 (SLS) | Rocketdyne F1 (Saturn V) |
| Ciąg | 2,75 MN | 1,86 MN | 7,77 MN |
| Impuls właściwy | 350 s | 366 s | 263 s |
| Masa silnika | 1525 kg | 3490 kg | 8400 kg |
Porównanie z silnikiem F-1 jest wyłącznie teoretyczne – ostatni raz został użyty w 1973 roku podczas misji Skylab 1. Silnik F1 był stosunkowo prosty (pracował w cyklu otwartym, z generatorem gazu), korzystał z ciekłej nafty RP-1 jako paliwa i ciekłego tlenu LOX jako utleniacza – podobnie jak współczesny silnik Merlin 1D napędzający rakiety Falcon 9.
RS-25E to z kolei konstrukcja wywodząca się z programu lotów wahadłowców – odchudzona, nieco mocniejsza (w SLS odpadł wymóg ponownego użycia silnika) i sprawdzona. RS-25E korzysta z ciekłego wodoru LH2 jako paliwa i ciekłego tlenu LOX jako utleniacza, co jest najefektywniejszą mieszanką używaną w silnikach rakietowych. Silnik pracuje w cyklu etapowego spalaniem z mieszanką bogatą w paliwo, co komplikuje konstrukcję, lecz dużo efektywniej wykorzystuje paliwo. Ciekły wodór jako paliwo jednak wymaga utrzymania bardzo niskich temperatur i jeśli pamiętamy przygotowania do startu SLS – wymaga ścisłego kontrolowania aparatury z powodu podatności na przecieki.
Rodzina silników Raptor wykorzystuje jako paliwo ciekły metan CH4, mniej efektywny niż ciekły wodór, lecz zarazem mniej problematyczny. Nowością w silnikach konstrukcji amerykańskiej jest cykl pracy raptora – etapowe spalanie z pełnym przepływem, który jest jednym z czynników pozwalających na znaczne uproszczenie konstrukcji mechanicznej. Przy produkcji silników Raptor SpaceX korzysta w coraz większym stopniu z techniki druku 3D, która pozwala na sprawną produkcję elementów niemożliwych do wykonania technikami klasycznej obróbki.
Raptor 3 to nie jest ostatnie słowo SpaceX
Już w tej chwili Raptor 3 wygląda na silnik, który nie ma właściwie porównywalnej konkurencji. Tymczasem konstruktorzy przekonani są, że wciąż jest pole do popisu, jeśli chodzi o wzmocnienie mocy silnika i zmniejszenie jego masy. Niewątpliwie najciekawsze będzie oglądanie przyszłych załogowych misji księżycowych, gdzie obok siebie zobaczymy silniki Raptor i klasyczne konstrukcje produkowane dla NASA…