Motor Grafit-Epoksi

Motor Grafit-Epoksi atau Graphite-Epoxy Motor (GEM) adalah keluarga pendorong roket padat yang dikembangkan pada akhir 1980-an dan digunakan sejak 1990. Motor GEM diproduksi dengan casing polimer yang diperkuat serat karbon dan bahan bakar yang terdiri dari propelan komposit amonium perklorat yang terikat HTPB. GEM diproduksi oleh Northrop Grumman Space Systems. Pendorong GEM digunakan pada Atlas V dan sebelumnya digunakan pada kendaraan peluncur Delta II, Delta III, dan Delta IV. Varian baru, GEM 63XL, terbang sebagai bagian dari kendaraan peluncur Vulcan Centaur pada 8 Januari 2024.^[1][2][3][4]

Varian

Motor roket padat GEM 40 sedang dipersiapkan untuk diintegrasikan dengan kendaraan peluncur Delta II

Aktif

GEM 63

GEM 63 dikembangkan oleh Orbital ATK sebagai pengganti murah untuk pendorong roket padat Aerojet Rocketdyne AJ-60A yang digunakan pada Atlas V. Dimensi keseluruhannya sangat mirip dengan motor yang digantikannya. Atlas V pertama kali terbang dengan GEM 63 pada tahun 2020 pada peluncuran NROL-101. Pendorong ini menawarkan kinerja yang lebih tinggi dengan biaya sekitar setengah dari pendorong AJ-60A yang sebelumnya digunakan pada Atlas V.^{[5][6][7][8][9][10][11][12]}

GEM 63XL

GEM 63XL, yang dikembangkan oleh Northrop Grumman, adalah versi yang diperpanjang dari GEM 63, sekitar 73 inci (190 cm) lebih panjang dari pendahulunya. Berat masing-masing sekitar 117.000 pon (53 metrik ton). Pertama kali ditembakkan pada tahun 2020, digunakan pada kendaraan peluncur Vulcan dimulai dengan peluncuran pertama pada tanggal 8 Januari 2024. Hingga 6 pendorong akan dipasang pada inti Vulcan tunggal, tergantung pada kebutuhan pelanggan. Saat ini digunakan pada roket Vulcan Centaur.

Varian yang dilengkapi dengan nosel vektor dorong, GEM 63XLT, sedang dikembangkan untuk kendaraan peluncur OmegA yang dibatalkan.

Anomali

Pada tanggal 4 Oktober 2024, sebuah GEM 63XL mengalami kegagalan sebagian 35 detik setelah lepas landas selama misi Vulcan Centaur Cert-2. Perubahan pada gumpalan motor serta serpihan diamati jatuh dari motor setelah anomali tersebut. Pengamatan terhadap anomali tersebut menunjukkan bahwa nosel mesin GEM 63XL rusak atau mengalami kegagalan struktural 35 detik setelah penyalaan. Vulcan Centaur Cert-2 terus mengorbit dengan sukses setelah kehabisan bahan bakar dan pemisahan dua pendorong GEM 63XL-nya sekitar 2 menit 10 detik setelah lepas landas. Hingga tanggal 4 Oktober 2024, ULA masih menyelidiki penyebab anomali tersebut.

Pensiun

GEM 40

GEM 40 diangkat untuk dipasang ke Delta II

GEM 40 adalah motor roket padat berdiameter 40,4 inci (1.030 mm) yang dikembangkan untuk kendaraan peluncur Delta II seri 7000 yang dimulai pada tahun 1987 oleh Hercules. Penerbangan pertamanya terjadi pada tahun 1990 pada misi USA-66, ketika 9 pendorong digunakan pada peluncur Delta II 7925. Penggunaan material komposit memungkinkan casing yang lebih ringan daripada casing baja SRM Castor 4 yang digantikannya. Pengurangan berat digunakan untuk memperpanjang GEM 40 hingga 5,9 kaki (1,8 m) dibandingkan dengan Castor 4 yang digunakan pada Delta II seri 6000. Kendaraan Delta II dapat dikonfigurasi dengan tiga, empat, atau sembilan pendorong GEM 40. Saat menggunakan tiga atau empat pendorong, semua GEM 40 dinyalakan di tanah. Pada sembilan booster Delta II, enam dinyalakan di darat; tiga sisanya dinyalakan di udara setelah enam yang pertama terbakar. Varian dengan nosel vektor dorong, GEM 40VN, dikembangkan untuk program rudal anti-balistik Ground-based Midcourse Defence, tetapi GMD kemudian beralih ke rudal berbasis Orion-50.

Kegagalan

Pada tanggal 5 Agustus 1995, sebuah GEM 40 yang diterangi dari udara gagal terpisah dari sebuah Delta II 7925 yang membawa Koreasat 1. Massa pendorong yang berlebih mengakibatkan satelit mencapai orbit yang lebih rendah dari yang dimaksudkan. Satelit tersebut mampu memperbaiki kesalahan tersebut dengan menggunakan propelan di dalamnya.

Pada tanggal 17 Januari 1997, sebuah Delta II (Delta 241) meledak karena kegagalan dahsyat pada GEM 40. Kegagalan tersebut memicu fungsi penghancuran diri kendaraan peluncur 13 detik setelah penyalaan. Investigasi Angkatan Udara menetapkan bahwa casing motor telah rusak sebelum peluncuran, menyebabkan casing terbelah segera setelah penyalaan.

GEM 46

GEM 46 adalah motor roket padat berdiameter 45,1 inci (1.150 mm) yang awalnya dikembangkan untuk Delta III oleh Alliant Techsystems. Varian motor padat ini mencakup kendali vektor dorong (TVC) untuk membantu mengarahkan kendaraan. Setelah penghentian Delta III, motor GEM 46 (tanpa TVC) digunakan pada Delta II untuk membuat Delta II Heavy, yang hanya dapat diluncurkan dari landasan yang dimodifikasi di Stasiun Angkatan Udara Cape Canaveral, SLC-17B. Baik Delta III maupun Delta II Heavy menggunakan sembilan GEM 46, dengan enam dinyalakan di darat dan tiga dinyalakan di udara.

Kegagalan

Pada tanggal 27 Agustus 1998, pendorong GEM 46 pada Delta III pertama, yang membawa satelit Galaxy 10, menghabiskan cairan hidrolik yang digunakan untuk mengendalikan nosel penggerak dorong. Hal ini disebabkan oleh masalah pemanduan pada bagian roket lainnya, yang memaksa motor roket padat untuk melakukan penyesuaian cepat sebagai kompensasi, menghabiskan pasokan cairan hidrolik sebelum terbakar. Nosel kemudian tertahan pada posisi yang membalikkan roket, memicu fungsi penghancuran diri kendaraan 70 detik setelah penyalaan.

GEM 60 sedang dipersiapkan untuk integrasi ke Delta IV

GEM 60

GEM 60 adalah motor padat berdiameter 60 inci (1.500 mm) yang digunakan pada keluarga kendaraan peluncur Delta IV, digunakan dengan dan tanpa kendali vektor dorong. Dikembangkan untuk program EELV, penerbangan pertamanya dilakukan pada 20 November 2002, yang mendorong peluncuran pertama Delta IV. Peluncur Delta IV Medium+ dibuat dengan dua atau empat GEM 60. Performa tambahan dari motor roket padat memungkinkan varian Delta IV Medium+ untuk mengakomodasi tahap kedua yang lebih besar. Motor tersebut dipensiunkan pada tahun 2019 setelah peluncuran terakhir Delta IV Medium. Sepanjang masa pakainya, 64 pendorong GEM 60 diterbangkan; tidak ada kegagalan.

Perbandingan versi

Data dari katalog Northrop Grumman^[13]

Nama	Aplikasi	Panjang	Diameter	Massa		Dorongan	Impuls spesifik	Waktu pembakaran (detik)	Propelan	Penerbangan pertama	Penerbangan terakhir
				Bruto	Propelan
GEM 40	Delta II	11,0 m (435 in)	10,3 m (404 in)	12,962 kg (28,577 pon)	11,766 kg (25,940 pon)	SL: 0,64384 kN (144,740 lbf) Air-lit: 0,66572 kN (149,660 lbf)	SL: 274 s (2,69 km/s) Air-lit: 2.834 s (27,79 km/s)	63	AP / HTPB / Al	26 November 1990	15 September 2018
GEM 46	Delta II, Delta III	147 m (5.800 in)	11,5 m (451 in)	19,140 kg (42,196 pon)	16,865 kg (37,180 pon)	0,60140 kN (135,200 lbf)	SL: 242 s (2,37 km/s) Air-lit: 284 s (2,79 km/s)	77		26 August 1998	10 September 2011
GEM 60	Delta IV	13,2 m (518 in)	1,5 m (60 in)	33,638 kg (74,158 pon)	29,697 kg (65,471 pon)	0,87852 kN (197,500 lbf)	SL: 245 s (2,40 km/s)	91		20 November 2002	22 August 2019
GEM 63	Atlas V	20,1 m (792 in)	16,1 m (632 in)	49,260 kg (108,600 pon)	44,225 kg (97,500 pon)	1,66275 kN (373,800 lbf)	vac: 279 s (2,74 km/s)	94		13 November 2020	—
GEM 63XL	Vulcan Centaur	22 m (865 in)		53,388 kg (117,700 pon)	47,990 kg (105,800 pon)	2,02572 kN (455,400 lbf)	vac: 280 s (2,7 km/s)	84		8 January 2024	—

Lihat pula

• BE-3 – mesin berbahan bakar hidrogen yang saat ini dioperasikan oleh Blue Origin
• SpaceX Raptor – mesin berbahan bakar metana yang dikembangkan oleh SpaceX
• Merlin – mesin operasional berbahan bakar minyak tanah oleh SpaceX
• BE-4 (Blue Engine 4) – mesin berbahan bakar metana yang dikembangkan oleh Blue Origin
• Wahana peluncur antariksa
• Mesin roket
• Pendorong vernier
• Rutherford
• RD-107
• NK-33
• RD-120
• RD-170
• RD-0124
• RD-191
• RD-180
• RD-193
• RD-801
• RD-810
• YF-100
• YF-115
• YF-130