¿Cómo se abastecerá de motores la primera etapa del SLS? ¿Copiar la fabricación del RS-25 o reemplazarlo?

El SLS es un tema muy comentado entre los blogueros. Estoy buscando qué sustancia podría haber detrás de la siguiente afirmación general (sin fuente específica). ¿Es veraz y, de ser así, cuál es el plan oficial al respecto?

"El SLS reutilizará los motores principales del transbordador espacial (SSME), pero actualmente no se fabrican y solo hay 16 almacenados. Dado que cada lanzamiento del SLS consume 4 de ellos, el SLS solo tiene una vida útil de 16/4 = 4 se lanza por completo".

  • ¿Es racional invertir en reiniciar la fabricación de un motor que se desarrolló básicamente en la década de 1970?

  • ¿Qué tan costoso y cuánto tiempo llevaría desarrollar un nuevo motor personalizado para la primera etapa del SLS?

  • ¿Existen alternativas de reemplazo disponibles para el motor SSME y su implementación comprometería la arquitectura SLS general que presumiblemente está optimizada para SSME?

La respuesta de Russell Borogove es correcta (proporcionó un extracto de la página relevante de Wikpedia). Agregaría que el desarrollo original del RS-25 (SSME) fue en la década de 1970, pero se realizaron mejoras en versiones posteriores en la década de 1990. Además, hay muy pocos motores LH2/LOX de ese tamaño, el SSME es un diseño probado y confiable, y la(s) variante(s) prescindible(s) planeada(s) para SLS cuando los 16 motores existentes se hayan ido son más simples y más baratas de fabricar que los reutilizables en el transbordador.

Respuestas (2)

Parece que se están considerando algunos cambios para la producción futura de SLS RS-25:

De la página SSME de Wikipedia , sobre el plan SLS:

Una vez que se agoten los RS-25D restantes, se reemplazarán por una versión desechable más económica, actualmente denominada RS-25E ('E' de desechable). Este motor puede basarse en una o ambas de las dos variantes de un solo uso que se estudiaron en 2005, el RS-25E (denominado 'Minimal Change Prespendable SSME') y el aún más simplificado RS-25F (denominado 'SSME consumible de fabricación de bajo costo'), los cuales estaban bajo consideración en 2011.

Los motores del tamaño y rendimiento de un SSME son muy difíciles de desarrollar.

El SSME tiene uno de los ISP más altos jamás alcanzados en un motor de producción. (No un flúor loco que involucre una demostración). Es cualquier cosa menos un motor simple, o incluso 'viejo'. Su remanufactura probablemente se beneficiaría de las técnicas modernas, como las personas que examinan las reconstrucciones de motores F-1.

Se ha estimado (no tengo fuente, solo lo que se suele citar) que se necesitan entre 6 y 10 años para desarrollar un motor grande.

El SSME no tiene un empuje tan alto, en comparación con el F-1 (660 Klbs SSME frente a 1,5-1,8 MLbs de empuje), pero es mucho más alto que algo como un Merlin 1D (165 Klbs de empuje).

El motor comparable más cercano (LOX/LH2) es el RS-68 utilizado por el propulsor Delta 4, pero fue rechazado porque el RS-68 no sobrevivió a la carga de calor debajo de la primera etapa, rodeada por los SRB. (Mientras que el SSME siempre fue diseñado para estar 'cerca' de los SRB durante el lanzamiento. Digo 'cerca' porque, por supuesto, en el Transbordador estaban desplazados en la parte posterior del orbitador, no directamente entre ellos como estarían en SLS)

¿Es racional reiniciar la producción de SSME? Quizás. Es un motor maduro bien entendido, que podría beneficiarse de las tecnologías de fabricación modernas. Es un motor muy avanzado con un rendimiento excelente. Se ha señalado en los comentarios que algunos de los motores más nuevos de ese conjunto restante de 16 se fabricaron en 2008.

Tengo este gráfico de qué SSME se usó en qué vuelo de STS.

Historial de uso de SSME en misiones STS

¿Qué tan caro sería un motor nuevo? Muy. Requeriría un rendimiento similar al SSME, de lo contrario, el tamaño de los tanques o el número de motores generaría cambios en cascada en toda la pila de SLS, probablemente matándolo.

El SSME era bastante caro y algo comparable sería igualmente difícil de desarrollar.

¿Algún reemplazo listo? Nada en realidad. El RS-68 es el más cercano y ya rechazado. ¿Se aceptaría un motor ruso? No estoy seguro de que haya un motor ruso LOX/LH2 del tamaño adecuado en el estante. Los rusos han sido excelentes en los motores GRANDES de queroseno. (RD-170, RD-180, RD-193) Pero la mecánica de LH2 a gran escala generalmente les ha causado problemas.

El motor principal Ariane 5 Vulcain podría ser una idea interesante, ya que actualmente se ejecuta debajo del escenario principal A5 con un SRB a cada lado, pero supongo que el tamaño es incorrecto.

Habiendo dicho todo eso, parece una razón más para considerar SLS menos una gran opción.

Entiendo que llega a la conclusión de que reanudar la producción de SSME parece ser la mejor opción, dado, por supuesto, que el SLS tendrá un largo futuro. Supongo que se fabricó hasta hace solo unos años, por lo que las herramientas y la competencia aún podrían estar disponibles y listas para funcionar nuevamente.
@LocalFluff Concluyo que SLS no es la solución óptima. Sin embargo, reiniciar SSME parece un camino probable a seguir, si SLS realmente va a suceder. Debería ser posible simplificar SSME para usar solo una vez para reducir costos. Pero me cuesta creer que la NASA actual pueda entregarlo.
Puede agregar que SSME se ha actualizado continuamente desde su introducción, con Block II entrando en servicio en 2001, por lo que es un poco exagerado describirlo como "un motor que se desarrolló básicamente en la década de 1970".
Parece que el último SSME volado, 2061, se construyó en 2008-9. 2062, uno de los repuestos disponibles que nunca subió, fue construido en 2009.
El SSME "activo" más antiguo, 2044, se construyó en algún momento antes de su primer vuelo en STS-89 en enero de 1998.
¿Tiene una cita para que el problema de la carga de calor sea el motivo para rechazar el RS-68? La página de wikipedia para el motor no lo menciona, pero dice que necesitaría ~ 200 cambios para cumplir con los requisitos de calificación humana de la NASA. Pensaría que podrías poner algún tipo de escudo térmico entre los refuerzos y el núcleo para resolver un problema de calor.
@RussellBorogove Es posible que subestime el poder de estos SRB completamente operativos. 2,8 millones de libras de empuje cada uno. La figura solo la mitad de cada uno irradia hacia la base. La cantidad de energía que emiten no es del todo el nivel de una bomba nuclear, sino que se acerca a un par de órdenes de magnitudes. :) Lo que debería asustar a cualquiera que sugiera proteger eso. (No tengo fuente, recuerdo haberlo leído).
Si la mitad del empuje de la SRB se irradia hacia la base del núcleo, no irás al espacio hoy. ;)
Encontré este artículo: nasaspaceflight.com/2013/06/… que menciona el problema del calor en el Ares V y menciona que el RS-25 se enfría de forma regenerativa mientras que el RS-68 es ablativo, así que sí, eso sería un gran diferencia en la capacidad calorífica. ¡Parece que estaban pensando en colocar los RS-68 en un patrón extraño para alejarlos lo más posible de los SRB!
@RussellBorogove 2,8 millones de libras de empuje pasando por su derecha y 2,8 millones de libras de empuje pasando por su izquierda. ¡Va a hacer calor! ¡Muy caliente! :)
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