Merlin (motore a razzo)

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Merlin
SpaceX Merlin engine.gif
Il Merlin (versione 1A, smontato)
Produzione americana
Costruttore SpaceX
Motore a combustibile liquido
Propellente ossigeno liquido / cherosene RP-1
Ciclo a generazione di gas
Performance: Merlin 1C
Spinta (a livello del mare) 556 kN (125,000 lbf)
Spinta (nel vuoto) 616 kN (138,400 lbf)
Specific impulse vacuum 304.8 s (3.0 km/s)[1]
Specific impulse (a livello del mare) 275s (2.6 km/s)
Camera a pressione 6.77 MPa (982 psi)[1]
Rapporto spinta/peso 96
Performance: Merlin 1D
Spinta (nel vuoto) 690 kN (155,000 lbf[2]
Camera a pressione 9.7 MPa (1,410 psi)[2]
Specific impulse (nel vuoto) 310 s (3.0 km/s)[2]
Dimensioni
Diametro 1 250 mm

Merlin è un motore a razzo sviluppato dalla SpaceX per i suoi lanciatori Falcon 1 e Falcon 9. Utilizza come propellenti il cherosene RP-1 (una forma molto raffinata di cherosene) e l'ossigeno liquido. Merlin è progettato per ricadere in mare dopo l'uso ed essere riutilizzato.

I propellenti sono iniettati attraverso un unico condotto da una turbopompa, che provvede anche a fornire il cherosene ad alta pressione per gli attuatori idraulici. Questo cherosene viene poi riciclato nell'entrata a bassa pressione, eliminando la necessità di un sistema idraulico separato; non è quindi possibile il blocco del controllo del vettore di spinta per mancanza di liquido idraulico.

Revisioni[modifica | modifica sorgente]

Merlin 1A[modifica | modifica sorgente]

Il Merlin 1A è la prima versione di motore Merlin, e utilizza un ugello di scarico in materiale composito di fibra di carbonio economico, raffreddato ad ablazione e sacrificabile, Questa versione ha volato solo due volte, entrambe sul primo stadio di un Falcon 1.[3][4] La prima il 24 marzo 2006, quando però prese fuoco a causa di una fuoriuscita di carburante poco dopo il volo, che quindi fallì. Secondo un comitato governativo incaricato di indagare sull'accaduto, l'incidente è da imputarsi a un dado rotto.[5][6] Il secondo volo avvenne il 21 marzo 2007, e fu un successo.[7]

Merlin 1B[modifica | modifica sorgente]

Il Merlin 1B non è mai stato usato su un lanciatore spaziale. Inizialmente, questa versione avrebbe dovuto essere installata sui Falcon 9: il primo stadio ne avrebbe montato un gruppo di nove. Ma grazie all'esperienza acquisita con il primo volo del Falcon 1, la SpaceX abbandonò questa versione in favore dell'1C.[3][4]

Merlin 1C[modifica | modifica sorgente]

Un Merlin 1C in costruzione in una fabbrica della SpaceX.

Il Merlin 1C sfrutta il regenerative cooling, ovvero utilizza il propellente anche come liquido di raffreddamento: infatti l'ossigeno liquido è un ottimo refrigerante. Questo motore è stato usato in un volo per la prima volta nel 2008, in un Falcon 1[8], e anche nel volo inaugurale del Falcon 9 (giugno 2010)[9].

Merlin Vacuum (1C)[modifica | modifica sorgente]

Il 10 marzo 2009 la SpaceX h annunciato in una conferenza stampa di aver testato con successo una versione di motore Merlin 1C adattata per operare nel vuoto. Questa versione è dotata di una sezione di scarico e di un ugello di espansione più larghi per massimizzare l'efficienza del motore nel vuoto spaziale.

Merlin 1D[modifica | modifica sorgente]

Il Merlin 1D è attualmente in sviluppo, ed è stato originariamente (nell'aprile 2011) progettato per fornire una spinta a livello del mare di 620 kN.[10] Durante la conferenza AIAA Propulsion Conference (un evento dell'American Institute of Aeronautics and Astronautics) del 2011 Tom Mueller della SpaceX ha rivelato che il motore avrebbe avuto una spinta nel vuoto di 690 kN, un vacuum specific impulse (Isp) di 310s e un rapporto di espansione di 16, invece che di 14.5 come nel Merlin 1C. Una nuova caratteristica di questo motore sarà la capacità di accelerare dal 100% al 70%; in questo modo si potrà regolare la spinta semplicemente diminuendo l'accelerazione dei motori, invece di spegnerli.[11][2]

Merlin Vacuum (1D)[modifica | modifica sorgente]

Una versione adattata per operare nel vuoto del motore 1D è in progetto per il secondo stadio del Falcon Heavy.[2]

Produzione[modifica | modifica sorgente]

Nell'agosto 2011, la SpaceX produce i Merlin al ritmo di otto al mese, e ha piani per eventualmente aumentare la produzione a 400 motori all'anno.[2]

Sviluppi futuri[modifica | modifica sorgente]

Raptor[modifica | modifica sorgente]

Il Raptor è un progetto di motore a razzo ad alte prestazioni per lo stadio superiore dei vettori Falcon 9. Questo motore sarebbe spinto da idrogeno e ossigeno liquidi, invece che da cherosene RP-1 e ossigeno liquido.[12] Il vantaggio in termini di spinta che comporterebbe l'utilizzo di questi propellenti permetterà di trasportare più massa in orbita ad ogni lancio. Se sviluppato, il Raptor sostituirà il Merlin Vacuum sui Falcon 9.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Altri progetti[modifica | modifica sorgente]

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

(EN) SpaceX Merlin Engine, dal sito ufficiale.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b Aaron Dinardi, Peter Capozzoli, Gwynne Shotwell, Low-cost Launch Opportunities Provided by the Falcon Family of Launch Vehicles (PDF), Fourth Asian Space Conference, Taipei, 2008.
  2. ^ a b c d e f SpaceX Unveils Plans To Be World’s Top Rocket Maker in Aviation Week and Space Technology, 11 agosto 2011. URL consultato il 7 agosto 2011 (print edition is out prior to publication date).
    «Revealing several new details of the 1D, Tom Mueller, propulsion engineering vice president, says the engine is designed to produce 155,000 lb. vacuum thrust and have a chamber pressure at “the sweet spot” of roughly 1,410 psia. “We’ve also increased the nozzle expansion ratio to 16 [compared with 14.5 on the Merlin 1C],” says Mueller, who adds that the initial engine “is doing better than we hoped.” The engine is designed for an Isp (specific impulse) of 310 sec. and has a thrust-to-weight ratio of 160:1. “We took structure off the engine to make it lighter. The engine we shipped [for test] to Texas was a development engine and hopefully the production engines will be even better.”».
  3. ^ a b Loretta Hidalgo Whitesides, SpaceX Completes Development of Rocket Engine for Falcon 1 and 9, Wired Science, 12 novembre 2007. URL consultato il 28 febbraio 2008.
  4. ^ a b Braddock Gaskill, SpaceX has magical goals for Falcon 9, Nasa Spaceflight, 5 agosto 2006. URL consultato il 28 febbraio 2008.
  5. ^ Brian Berger, Falcon 1 Failure Traced to a Busted Nut, Space.com, 19 luglio 2006.
  6. ^ Findings of the Falcon return to flight board, SpaceX.com, 25 luglio 2006.
  7. ^ Demo Flight 2 Flight Review Update (PDF), SpaceX, 15 giugno 2007.
  8. ^ (EN) Stephen Clark, Sweet Success at Last for Falcon 1 Rocket, Spaceflight Now, 28 settembre 2008. URL consultato il 12 ottobre 2011.
    «the first privately-developed liquid-fueled rocket to successfully reach orbit.».
  9. ^ (EN) Alan Boyle, Shuttle successor succeeds in first test flight in MSNBC, 4 giugno 2010. URL consultato il 12 ottobre 2011.
  10. ^ William Harwood, World's biggest private space rocket planned, CBS, 5 aprile 2011. URL consultato il 24 ottobre 2011.
  11. ^ SpaceX Merlin 1D, Aviation Week, 1º agosto 2011. URL consultato il 6 agosto 2011.
  12. ^ Long term SpaceX vehicle plans, HobbySpace.com. URL consultato il 5 novembre 2011.
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