Graphite-Epoxy Motor

Graphite Epoxy Motor
Land van herkomst	Verenigde Staten
Datum	26 november 1990
Fabrikant	Hercules (1990–1995) Alliant Techsystems (1995–2015) Orbital ATK (2015–2017) Northrop Grumman (2017–heden)
Status	actief

Graphite-Epoxy Motor (GEM) is een serie vastebrandstof hulpraketten voor draagraketten van Northrop Grumman Space Systems. De productie was eerder in handen van Alliant Techsystems, Orbital ATK en Northrop Grumman Innovation Systems.

Versies

GEM-40

De eerste GEM-boosters, de GEM-40 werden ontwikkeld om de stalen Thiokol Castor-boosters van de Delta II-6000 te vervangen op de Delta II-7000. De GEM is gemaakt van een composietmateriaal dat bestaat uit epoxy dat met koolstofvezel is verstevigd. Er werden drie, vier of negen stuks aan een Delta II bevestigd. Wanneer er negen boosters aan de raket zaten werden er zes op de grond ontstoken en drie in de lucht nadat de eerste zes waren opgebrand. De opgebrande zes werden afgeworpen. Het getal veertig stond voor de diameter in inches.

GEM-46

De GEM-46 werd ontwikkeld voor de Delta III. De eerste drie testvluchten van deze raket verliepen niet naar wens. Twee explodeerden en de derde haalde niet de gewenste baan waarop de raket werd geannuleerd. De GEM-46 werd vervolgens gebruikt voor een krachtiger variant van de Delta II, genaamd Delta II Heavy.

GEM-60

De GEM-60 werd ontworpen als toevoeging aan de Delta IV-medium+ en de Delta IV-medium++. Deze raket kon zonder aanhaakboosters vliegen, maar met twee of vier extra GEM-60’s nam de vrachtcapaciteit of de maximale snelheid flink toe. De krachtigste variant van de Delta IV, de Delta IV-Heavy gebruikte geen GEM-boosters maar is een zogenaamd triplecore-ontwerp.

Bij de Delta IV was een van de aanhaakboosters voorzien van een kantelbare straalpijp. De rest had een vaste straalpijp. Het sturen en het rolprogramma werd met die ene booster en de RS-68-hoofdmotor van de eerste trap gedaan.

GEM-63 en GEM-63XL

De GEM-63XL is ontworpen voor de Vulcan die de Delta IV en Atlas V vervangt. Omdat United Launch Alliance wilde dat zoveel mogelijk van de te gebruiken technieken al voor de introductievlucht van de Vulcan zich al hadden bewezen, werd besloten de AJ-60 boosters van de Atlas V te vervangen door een kortere variant met dezelfde diameter; de GEM-63. Bijzonder aan de GEM-63 is dat deze werd ontworpen om precies even krachtig te zijn als de AJ-60 zodat de eerste trap van de Atlas V dezelfde belasting zou krijgen. Om die reden heeft de voorkant van de GEM-63 ook een andere vorm dan die van alle andere GEM-varianten zodat ook de aerodynamica van de Atlas V gelijk bleef. Northrop Grumman was in staat geweest een krachtiger booster met dezelfde afmetingen te maken maar door de specificaties gelijk te houden hoefde de Atlas V niet te worden herkeurd. Er kunnen tot vijf GEM-63’s aan de Atlas V worden toegevoegd. De GEM-63XL is een geoptimaliseerde, langere versie van de GEM-63, waarvan er twee, vier of zes stuks aan de Vulcan kunnen worden toegevoegd. De XL-variant is 22 procent krachtiger dan de GEM-63 maar brandt 10 seconden korter.

Geannuleerde GEM-63XLT

Northrop Grumman had ook de GEM-63XLT op de planning als toevoeging aan de OmegA. Die raket werd in 2020 een jaar voor de geplande debuutvlucht geannuleerd. Bij de intermediate-variant van de OmegA zouden de GEM-63XLT niet apart worden afgeworpen maar aan de eerste trap blijven vastzitten omdat de brandtijd van beiden gelijk zou zijn. Bij de OmegA-Heavy die een grotere eerste trap zou hebben zouden de aanhaakbooster wel eerder worden afgeworpen.

Eigenschappen

Variant	Stuwkracht	Brandtijd	Lengte	Diameter	Massa start	Massa zonder brandstof	Gebruikt voor	Eerste gebruik	Laatste gebruik	Variaties
GEM-40	499 kN	63 s	12,96 m	1,02 m	13.064 kg	1361 kg	Delta II-7000	1990	2018	Zowel vaste als stuurbare straalpijp, zowel op de grond als in de lucht ontsteekbaar.
GEM-46	608 kN	75 s	14,70 m	1,17 m	19.290 kg	2280 kg	Delta III Delta II-7000H	1998	2011	Zowel vaste als stuurbare straalpijp, zowel op de grond als in de lucht ontsteekbaar.
GEM-60	758 kN	90 s	16,20 m	1,52 m	33.199 kg	3250 kg	Delta IV Medium	2002	2019	Zowel vaste als stuurbare straalpijp
GEM-63	1663 kN	97,6 s	20,12 m	1,60 m	49.342 kg	5256 kg	Atlas V	2020	>2028	Een versie
GEM-63XL	2060 kN	87,3 s	21,97 m	1,62 m	53.034 kg	5181 kg	Vulcan-Centaur	2024	-	Een versie

[1]

Anomalieën

Enkele keren deed zich een probleem voor met een GEM-booster tijdens een lancering.

Delta II Koreasat 1

Op 5 augustus 1995 mislukte het afwerpen van een van de negen GEM-40-boosters waardoor de Delta II niet de juiste baan bereikte.

Delta II GPS-2R 1

In 1997 ontplofte een Delta II tijdens missie GPS-2R 1. Een GEM40-booster was tijdens het transport op het oog licht beschadigd geraakt. Tijdens de lancering bleek de schade dusdanig dat de boosters na dertien secondes ontplofte en de rest van de raket mee ontplofte. Cape Canaveral Lanceercomplex 17 liep grote schade op door de brandende brokstukken.

Delta III Galaxy 10

Op 27 augustus 1998 tijdens de eerste lancering van een Delta III raakte in een van de GEM-46’s de hydraulische vloeistof op, waarmee de straalpijp van de booster wordt bewogen. Dit was het gevolg van een fout bij coördinatie door boordcomputer van de raket waardoor de booster te veel stuurinstructies kreeg en zijn hydraulische vloeistof verbruikte. Doordat de straalpijp niet meer kon bewegen en daarmee de controle over de raket verloren ging, kreeg de raket een zelfvernietigingsinstructie en ontplofte deze.

Vulcan Cert-2

Op 4 oktober 2024 brak de straalpijp van een GEM-63XL tijdens de lancering van de tweede Vulcan-Centaur af. Desondanks voltooide de raket zijn missie.

Bronnen, noten en/of referenties

• Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Graphite-Epoxy Motor op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.

Referenties

1. (en) Northrop Grumman Propulsion Products Catalog, geraadpleegd op 5 oktober 2024