GEM-63XL

GEM-63XL (сокр. от англ. Graphite-Epoxy Motor — графито-эпоксидный двигатель) — твердотопливный ракетный двигатель, разработанный американской компанией Northrop Grumman (ранее — Orbital ATK). Предназначен для использования в качестве бокового ускорителя на ракетах-носителях семейства Vulcan Centaur компании United Launch Alliance (ULA). Является модернизированной версией двигателя GEM-63, отличаясь увеличенной длиной и, соответственно, большей массой топлива и тягой.

История создания

Разработка двигателя GEM-63XL началась в середине 2010-х годов в рамках программы модернизации ракет-носителей ULA. Предшественник, GEM-63, использовался на ракетах Atlas V и Delta IV, однако для новой ракеты Vulcan Centaur потребовались ускорители с повышенными характеристиками. Основной задачей стало увеличение грузоподъёмности носителя при сохранении надёжности и стоимости.

В 2018 году Northrop Grumman завершила наземные испытания прототипа, а в 2020 году — первые полноценные огневые тесты. В 2022 году двигатель был сертифицирован для полётов. Первый запуск с использованием GEM-63XL состоялся 8 января 2024 года в рамках миссии Peregrine Mission One (ракета Vulcan Centaur). На момент 2025 года двигатель является основным боковым ускорителем для Vulcan Centaur, заменяя устаревшие AJ-60A и GEM-63.

Конструкция и характеристики

GEM-63XL представляет собой твердотопливный ракетный двигатель с корпусом из композитных материалов (графито-эпоксидный композит). Корпус выполнен методом намотки, что обеспечивает высокую прочность при малом весе. Сопло двигателя — поворотное, с управляемым вектором тяги, что позволяет корректировать траекторию полёта.

Основные технические параметры:

Топливо — смесь перхлората аммония (окислитель), алюминия (горючее) и полибутадиена с концевыми гидроксильными группами (связующее). Эта рецептура обеспечивает высокую энергоэффективность и стабильное горение.

Применение

GEM-63XL используется исключительно на ракетах-носителях Vulcan Centaur. В зависимости от конфигурации полёта, ракета может оснащаться от 0 до 6 боковых ускорителей. Стандартная конфигурация для вывода тяжёлых грузов на низкую опорную орбиту (НОО) — 6 ускорителей, для геопереходной орбиты (ГПО) — 4 или 6. Ускорители отделяются от первой ступени после выгорания топлива и падают в океан, повторное использование не предусмотрено.

Основные миссии, в которых применялся GEM-63XL:

• Peregrine Mission One (2024) — лунный посадочный модуль;
• Dream Chaser (планируется) — грузовой корабль для МКС;
• Запуски спутников связи и военных спутников по заказу Космических сил США.

Сравнение с предшественниками

По сравнению с GEM-63, GEM-63XL имеет увеличенную на 1,5 м длину, что позволило добавить около 5 тонн топлива. Тяга выросла примерно на 15%, а удельный импульс — на 3-5%. По сравнению с ускорителями AJ-60A (использовались на Atlas V), GEM-63XL легче и дешевле в производстве благодаря композитному корпусу.

Производство

Двигатели производятся на заводе Northrop Grumman в городе Магна (штат Юта, США). Производственная мощность позволяет выпускать до 24 двигателей в год. Каждый двигатель проходит серию наземных испытаний, включая статические огневые тесты, перед отправкой на космодром.

Перспективы

На 2025 год GEM-63XL остаётся основным боковым ускорителем для Vulcan Centaur. В будущем возможно создание модификации с увеличенной длиной (GEM-63XL+) или с использованием более эффективного топлива. Также рассматривается применение двигателя на других носителях, например, на ракетах средней грузоподъёмности. Однако конкуренция со стороны многоразовых ускорителей (например, от SpaceX) может ограничить его рыночную нишу.

Критика

Основные замечания к GEM-63XL связаны с отсутствием возможности повторного использования, что увеличивает стоимость запуска по сравнению с многоразовыми системами. Также отмечается, что использование твёрдого топлива приводит к образованию хлористого водорода в выхлопе, что наносит вред окружающей среде. Впрочем, для одноразовых ускорителей эти недостатки считаются приемлемыми.

Источники

• Northrop Grumman. GEM 63XL Solid Rocket Motor. Техническая документация.
• United Launch Alliance. Vulcan Centaur User’s Guide. 2023.
• SpaceNews. ULA’s Vulcan rocket launches on debut mission. 2024.
• NASA. Solid Rocket Motor Fact Sheet. 2022.
• Encyclopedia Astronautica. GEM-63XL. 2024.