มอเตอร์กราไฟต์-อีพ็อกซี

กำลังเตรียมมอเตอร์จรวดเชื้อเพลิงแข็ง GEM 40 สำหรับประกอบเข้ากับยานปล่อยจรวด Delta II
ผู้ผลิต	เฮอร์คิวลีส (1990–1995) บริษัท อัลลิแอนท์ เทคซิสเต็มส์ (1995–2015) ออร์บิทัล เอทีเค (2015–2017) นอร์ธรอป กรัมแมน (2017–ปัจจุบัน)
ประเทศต้นกำเนิด	สหรัฐอเมริกา
ใช้กับ	เครื่องสกัดกั้นภาคพื้นดิน เดลต้า II เดลต้า III เดลต้า IV แอตลาส วี เซนทอร์วัลแคน OmegA (ยกเลิกแล้ว)
ขั้นตอนที่เกี่ยวข้อง
เทียบเคียงได้	เอเจ-60เอ คาสเตอร์
ประวัติการเปิดตัว
สถานะ	คล่องแคล่ว
เที่ยวบินแรก	26 พฤศจิกายน 2533

เครื่องยนต์ กราไฟต์-อีพ็อกซี ( GEM ) เป็นตระกูลของจรวดขับดันเชื้อเพลิงแข็งที่พัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และบินครั้งแรกในปี 1990 เครื่องยนต์เหล่านี้ใช้ปลอกหุ้มที่ทำจากพอลิเมอร์เสริมใยคาร์บอนและเชื้อเพลิงที่ประกอบด้วยเชื้อเพลิงผสมแอมโมเนียมเปอร์คลอเรตซึ่งผสมกับ โพลีบิวทาไดอีนที่มี หมู่ไฮดรอกซิลที่ปลายสายเป็นสารยึดเกาะแอมโมเนียมเปอร์คลอเรตเป็นสารออกซิไดเซอร์ และผงอะลูมิเนียมเป็นเชื้อเพลิง

การผลิตมอเตอร์ GEM ได้เปลี่ยนมือไปหลายบริษัทเนื่องจากการควบรวมกิจการและการเข้าซื้อกิจการ โดย บริษัท Herculesเป็นผู้ผลิตตั้งแต่ปี 1990 ถึง 1995 บริษัทAlliant Techsystemsตั้งแต่ปี 1995 ถึง 2015 และบริษัท Orbital ATK ตั้งแต่ปี 2015 ถึง 2017 ก่อนที่จะถูกบริษัท Northrop Grummanเข้าซื้อกิจการในปี 2017

บูสเตอร์ GEM ใช้กับ ยานปล่อยจรวด Atlas VและVulcan Centaurที่ดำเนินการโดยUnited Launch Alliance (ULA) รวมถึง ขีปนาวุธ สกัดกั้นภาคพื้นดินและก่อนหน้านี้เคยใช้กับDelta II , Delta IIIและDelta IVการกำหนดมอเตอร์ประกอบด้วยตัวเลขที่แสดงเส้นผ่านศูนย์กลางของบูสเตอร์เป็นนิ้ว^{[ 1 ]}

ซีรีส์นี้เริ่มต้นด้วย GEM 40 สำหรับ Delta II ตามด้วย GEM 46 ที่มีขนาดใหญ่กว่าสำหรับ Delta III และ Delta II Heavy ซึ่งเพิ่มความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลาง และแนะนำ หัวฉีด ปรับทิศทางแรงขับเสริม ต่อ มาได้มีการพัฒนา GEM 60 สำหรับ Delta IV ซึ่งให้แรงขับยกตัวเพิ่มเติมสำหรับการกำหนดค่า Medium+ ด้วยหัวฉีดแบบคงที่หรือปรับทิศทางได้ รุ่นปัจจุบัน ได้แก่ GEM 63 สำหรับ Atlas V และ GEM 63XL สำหรับ Vulcan Centaur ^{[ 1 ]}

GEM 63 เป็นมอเตอร์เชื้อเพลิงแข็งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 63.2 นิ้ว (1,610 มม.) ที่ใช้กับจรวด Atlas V พัฒนาโดย Orbital ATK เพื่อใช้ทดแทนจรวดเชื้อเพลิงแข็งAJ-60A ที่สร้างโดย Aerojet Rocketdyneได้โดยตรง ขนาดของมันคล้ายกับ AJ-60A จรวด Atlas V บินครั้งแรกโดยใช้ GEM 63 ในภารกิจ NROL-101 ในปี 2020 ^{[ 2 ]}ตามข้อมูลของ ULA GEM 63 ให้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าในราคาประมาณครึ่งหนึ่งของ AJ-60A ^{[ 3 ]}

GEM 63XL ซึ่งพัฒนาโดย Northrop Grumman เป็นรุ่นขยายของ GEM 63 ซึ่งยาวขึ้นประมาณ 73 นิ้ว (190 ซม.) ^{[ 4 ]}บูสเตอร์แต่ละตัวมีมวลประมาณ 117,000 ปอนด์ (53 เมตริกตัน) ^{[ 5 ]}การทดสอบยิงแบบคงที่เริ่มขึ้นในปี 2020 และบูสเตอร์เริ่มใช้งานกับยานปล่อย Vulcan Centaur ในเที่ยวบินแรกเมื่อวันที่ 8 มกราคม 2024 ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}สามารถติดตั้ง GEM 63XL ได้มากถึงหกตัวบนแกน Vulcan ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของภารกิจ^{[ 9 ]}

GEM 63XLT ซึ่งเป็นรุ่นที่มี หัว ฉีดปรับทิศทางแรงขับ อยู่ระหว่างการพัฒนาสำหรับ ยานปล่อยOmegA ที่ถูกยกเลิก ^{[ 10 ]}

เมื่อวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2567 GEM 63XL ประสบความล้มเหลวบางส่วนประมาณ 35 วินาทีหลังจากการปล่อยตัวระหว่างภารกิจ Vulcan Centaur Cert-2 มีการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของควันไอเสียของมอเตอร์และเศษซากที่ตกลงมาจากยาน การวิเคราะห์บ่งชี้ถึงความเสียหายหรือความล้มเหลวทางโครงสร้างของหัวฉีด แม้จะมีสิ่งผิดปกติดังกล่าว ภารกิจก็ไปถึงวงโคจรได้หลังจากการเผาไหม้หมดและการแยกตัวของบูสเตอร์ทั้งสองเมื่อเวลาประมาณ 2 นาที 10 วินาทีของการบิน^{[ 11 ]}ความล้มเหลวของหัวฉีดในภายหลังถูกระบุว่าเป็นผลมาจากข้อบกพร่องในการผลิต^{[ 12 ]}

ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2569 ภารกิจวัลแคนอีกภารกิจหนึ่งประสบกับความผิดปกติด้านประสิทธิภาพที่ส่งผลกระทบต่อมอเตอร์จรวดเชื้อเพลิงแข็งหนึ่งในสี่ตัว รองประธาน ULA กล่าวว่า "ในช่วงต้นของการบิน ทีมงานสังเกตเห็นความผิดปกติด้านประสิทธิภาพที่สำคัญในมอเตอร์จรวดเชื้อเพลิงแข็งหนึ่งในสี่ตัว" ^{[ 13 ]}

GEM 40 เป็นมอเตอร์จรวดเชื้อเพลิงแข็งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 40.4 นิ้ว (1,030 มม.) ที่พัฒนาขึ้นสำหรับ ยานปล่อย Delta II ซีรีส์ 7000 โดย Herculesตั้งแต่ปี 1987 ^{[ 14 ]}การบินครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1990 ในภารกิจ USA-66 ^{[ 15 ]}โดยใช้บูสเตอร์ 9 ตัวบนยานปล่อย Delta II 7925 การใช้วัสดุคอมโพสิตทำให้ได้ปลอกที่เบากว่าปลอกเหล็กของSRM Castor 4ที่ถูกแทนที่ การลดน้ำหนักนี้ถูกนำมาใช้เพื่อขยาย GEM 40 ให้ยาวขึ้น 5.9 ฟุต (1.8 ม.) เมื่อเทียบกับ Castor 4 ที่ใช้กับ Delta II ซีรีส์ 6000 ^{[ 14 ] [ 16 ]} ยาน Delta II สามารถกำหนดค่าได้ด้วยบูสเตอร์ GEM 40 สาม สี่ หรือเก้าตัว เมื่อใช้บูสเตอร์สามหรือสี่ตัว GEM 40 ทั้งหมดจะถูกจุดระเบิดบนพื้นดิน ใน Delta II ที่มีบูสเตอร์เก้าตัว หกตัวถูกจุดไฟบนพื้นดิน ส่วนอีกสามตัวที่เหลือถูกจุดไฟระหว่างบินหลังจากบูสเตอร์หกตัวแรกเผาไหม้หมด^{[ 17 ]}

เมื่อวันที่ 5 สิงหาคม พ.ศ. 2538 GEM 40 ไม่สามารถแยกตัวออกจาก Delta II 7925 ที่บรรทุกKoreasat 1 ได้ มวลส่วนเกินของบูสเตอร์ส่งผลให้ดาวเทียมโคจรต่ำกว่าที่ตั้งใจไว้ ดาวเทียมสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดได้โดยใช้เชื้อเพลิงบนตัวดาวเทียม^{[ 18 ]}

เมื่อวันที่ 17 มกราคม พ.ศ. 2540 จรวด Delta II (Delta 241) ระเบิดเนื่องจากความล้มเหลวร้ายแรงใน GEM 40 ความล้มเหลวดังกล่าวทำให้ระบบทำลายตัวเอง ของยาน ปล่อยทำงาน 13 วินาทีหลังจากการจุดระเบิด การสอบสวนของกองทัพอากาศพบว่าตัวเรือนของมอเตอร์ได้รับความเสียหายก่อนการปล่อย ทำให้ตัวเรือนแตกออกหลังจากจุดระเบิดไม่นาน^{[ 18 ]}

GEM 40VN ซึ่งเป็นรุ่นปรับทิศทางแรงขับของ GEM 40 ได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับโครงการขีปนาวุธต่อต้านขีปนาวุธระยะกลางภาคพื้นดิน (GMD) ^{[ 19 ]}มันใช้การกำหนดค่ามอเตอร์พื้นฐานแบบเดียวกับ GEM 40 โดยมีชุดหัวฉีดที่ได้รับการดัดแปลงเพื่อให้สามารถควบคุมทิศทางแรงขับได้ถึง ±6 องศา มอเตอร์สามารถกำหนดค่าสำหรับการใช้งานแบบอินไลน์หรือแบบติดข้าง และมีหัวฉีดแบบขยายสำหรับการจุดระเบิดด้วยอากาศ รุ่นหนึ่งได้รับการรับรองสำหรับการใช้งานในการกำหนดค่า Boost Vehicle/Boost Vehicle Plus (BV/BV+) ของโครงการสกัดกั้น GMD ^{[ 1 ]}ต่อมาโครงการได้เปลี่ยนไปใช้ขีปนาวุธที่ใช้ Orion 50

GEM 46 เป็นมอเตอร์จรวดเชื้อเพลิงแข็งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 45.1 นิ้ว (1,150 มม.) ซึ่งเดิมพัฒนาขึ้นสำหรับDelta IIIโดยAlliant Techsystemsมอเตอร์เชื้อเพลิงแข็งรุ่นนี้มีระบบควบคุมทิศทางแรงขับ (TVC) เพื่อช่วยในการบังคับทิศทางของยาน หลังจากที่ Delta III ถูกยกเลิก มอเตอร์ GEM 46 (ที่ไม่มี TVC) ^{[ 17 ]}ถูกนำไปใช้กับ Delta II เพื่อสร้าง Delta II Heavy ซึ่งสามารถปล่อยได้จากแท่นปล่อยที่ดัดแปลงแล้วที่สถานีฐานทัพอากาศ Cape Canaveral , SLC-17Bเท่านั้น^{[ 20 ]} ทั้ง Delta III และ Delta II Heavy ใช้ GEM 46 จำนวน 9 ตัว โดยจุดระเบิดบนพื้นดิน 6 ตัว และอีก 3 ตัว^{[ 21 ]}

เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม พ.ศ. 2541 บูสเตอร์ GEM 46 บนจรวด Delta III ลำแรก ซึ่งบรรทุกดาวเทียม Galaxy 10 ได้ใช้ของเหลวไฮดรอลิกที่ใช้ควบคุมหัวฉีดปรับทิศทางแรงขับจนหมด สาเหตุเกิดจากปัญหาการนำทางของจรวดส่วนที่เหลือ ทำให้มอเตอร์จรวดเชื้อเพลิงแข็งต้องปรับอย่างรวดเร็วเพื่อชดเชย ส่งผลให้ใช้ของเหลวไฮดรอลิกหมดก่อนที่จะเผาไหม้หมด หัวฉีดจึงติดอยู่ในตำแหน่งที่ทำให้จรวดพลิกคว่ำ ส่งผลให้ระบบทำลายตัวเองทำงาน 70 วินาทีหลังจากการจุดระเบิด^{[ 22 ] [ 23 ]}

GEM 60 เป็นมอเตอร์แข็งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 60 นิ้ว (1,500 มม.) ที่ใช้กับ ยานปล่อยจรวดตระกูล Delta IVโดยใช้ทั้งแบบมีและไม่มีการควบคุมทิศทางแรงขับ^{[ 17 ]}พัฒนาขึ้นสำหรับ โครงการ EELVเที่ยวบินแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน 2545 เพื่อใช้ในการปล่อยจรวด Delta IV ครั้งแรก^{[ 24 ]}ยานปล่อยจรวด Delta IV Medium+ สร้างขึ้นโดยใช้ GEM 60 สองหรือสี่ตัว^{[ 25 ]}ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นจากมอเตอร์จรวดแข็งทำให้ Delta IV Medium+ รุ่นต่างๆ สามารถรองรับขั้นที่สองที่ใหญ่ขึ้นได้ มอเตอร์นี้ถูกปลดประจำการในปี 2562 หลังจากการปล่อย Delta IV Medium ครั้งสุดท้าย^{[ 26 ]}ตลอดอายุการใช้งาน มีการใช้งานบูสเตอร์ GEM 60 จำนวน 64 ตัว และไม่มีความล้มเหลวเกิดขึ้น^{[ 26 ]}

ข้อมูลจากแคตตาล็อกของ Northrop Grumman ^{[ 1 ]}

• 
  มอเตอร์ GEM 46 ก่อนนำไปประกอบเข้ากับ Delta II 7925H
• 
  ช่างเทคนิคกำลังเตรียมบูสเตอร์ GEM 46
• 
  จรวดขับดัน GEM 40 ถูกลากไปยังโรงงานประกอบ
• 
  ยาน Delta IV M+ (4,2) ทะยานขึ้นด้วยบูสเตอร์ GEM 60 จำนวน 2 ตัว
• 
  จรวด Delta II 7920H จุดระเบิดบูสเตอร์ GEM 46 จำนวน 9 ตัว
• 
  จรวด Atlas V 541 ทะยานขึ้นสู่ท้องฟ้าด้วยบูสเตอร์ GEM 63 จำนวน 4 ตัว

• จรวดเชื้อเพลิงแข็ง
• ระบบขับเคลื่อนยานอวกาศ