GEM-63

GEM-63 (Graphite Epoxy Motor — 63 дюйма) — семейство твердотопливных ракетных ускорителей (РДТТ), разработанных и производимых американской компанией Northrop Grumman (ранее — Orbital ATK). Ускорители используются в качестве боковых твердотопливных ускорителей первой ступени ракет-носителей семейства Atlas V (модификации N22 и 500-й серии) и ракеты-носителя Vulcan Centaur. Основное конструктивное отличие GEM-63 от предшественников — корпус из композитных материалов (углепластик с эпоксидной матрицей), что позволило снизить массу и увеличить тягу.

История создания

Разработка GEM-63 началась в середине 2010-х годов в рамках программы модернизации ракеты-носителя Atlas V, эксплуатируемой компанией United Launch Alliance (ULA). Основной задачей было создание более мощного и лёгкого ускорителя по сравнению с предыдущим поколением — GEM-60 (использовавшимся на Atlas V до 2019 года). Работы велись на базе технологий, отработанных на ускорителях GEM-60 и более крупных GEM-63XL для ракеты-носителя Vulcan Centaur.

В 2018 году Northrop Grumman завершила квалификационные испытания GEM-63, включавшие серию статических огневых тестов на полигоне в штате Юта. Первый полёт с GEM-63 состоялся 18 октября 2019 года в рамках миссии Atlas V N22 с кораблём Starliner (испытательный полёт без экипажа). С тех пор ускорители используются во всех запусках Atlas V, требующих боковых ускорителей.

Конструкция

GEM-63 представляет собой твердотопливный ракетный двигатель с корпусом из композитного материала (углепластик, армированный эпоксидной смолой). Основные элементы конструкции:

• Корпус — цилиндрическая оболочка, изготовленная методом намотки углеволокна с эпоксидным связующим. Толщина стенок варьируется в зависимости от участка, что обеспечивает оптимальное распределение нагрузок.
• Топливный заряд — смесевое твёрдое топливо на основе перхлората аммония (окислитель), алюминия (горючее) и полибутадиенового каучука (связующее). Масса топлива — около 31 тонны.
• Сопловой блок — стальное сопло с углерод-углеродным вкладышем, обеспечивающее регулирование расхода газов. Сопло имеет фиксированный угол наклона (около 10 градусов) для управления вектором тяги.
• Система отстрела — пиротехнические устройства для отделения ускорителя от ракеты-носителя после выработки топлива.

Отличия от GEM-60

По сравнению с предшественником GEM-60 (диаметр 60 дюймов, 1,52 м), GEM-63 имеет увеличенный диаметр (63 дюйма, 1,60 м) и удлинённый корпус, что позволило повысить массу топлива и тягу. Также применён более совершенный композитный материал, снизивший массу корпуса на 15–20%.

Характеристики

Применение

GEM-63 используется в качестве бокового твердотопливного ускорителя на ракетах-носителях:

• Atlas V — в конфигурациях N22 (два ускорителя) и 500-й серии (до пяти ускорителей). Ускорители крепятся к боковой поверхности первой ступени (керосиново-кислородный двигатель RD-180). После выработки топлива они отделяются и падают в океан.
• Vulcan Centaur — в модификации с двумя боковыми ускорителями GEM-63XL (удлинённая версия с увеличенной массой топлива). GEM-63 используется только на Atlas V, тогда как для Vulcan Centaur разработана версия GEM-63XL.

Модификации

• GEM-63 — базовая версия для Atlas V.
• GEM-63XL — удлинённая версия для Vulcan Centaur. Имеет увеличенную длину (17,5 м) и массу топлива (~35 т), что обеспечивает тягу около 2000 кН. Впервые применён в 2024 году в рамках первого запуска Vulcan Centaur.

Эксплуатация

По состоянию на 2025 год GEM-63 совершили более 30 успешных полётов в составе Atlas V. Отказов или аварий, связанных с конструкцией ускорителей, не зафиксировано. Ускорители производятся на заводе Northrop Grumman в городе Промонтори (штат Юта). Стоимость одного ускорителя оценивается в 5–7 миллионов долларов США.

Сравнение с аналогами

По характеристикам GEM-63 близок к российским твердотопливным ускорителям РДТТ-160 (используются на ракете-носителе «Союз-2.1в») и американским P120C (используются на Ariane 6). Однако GEM-63 превосходит их по тяге и удельному импульсу благодаря применению более совершенного композитного корпуса и высокоэнергетического топлива.

Интересные факты

• GEM-63 — первые твердотопливные ускорители, полностью изготовленные из композитных материалов, используемые на американских ракетах-носителях.
• Ускорители не подлежат повторному использованию: после отделения они падают в океан и не извлекаются.
• Разработка GEM-63 велась в рамках программы по снижению зависимости от российских двигателей RD-180 (используются на первой ступени Atlas V). Однако ускорители не заменяют основной двигатель, а лишь дополняют его.

Источники

• Northrop Grumman. GEM-63 Solid Rocket Motor. Техническая спецификация (2020).
• United Launch Alliance. Atlas V User’s Guide. Revision 11 (2019).
• «Space Launch Report». Atlas V Data Sheet (2022).
• «Aviation Week & Space Technology». GEM-63 Qualification Tests (2018).