สเปซเอ็กซ์ แรปเตอร์

เครื่องยนต์จรวด Raptor 1 ที่พร้อมสำหรับการขนส่งอยู่นอกโรงงานของ SpaceX ในเมืองฮอว์ธอร์น รัฐแคลิฟอร์เนีย
ประเทศต้นกำเนิด	สหรัฐอเมริกา
ผู้ผลิต	สเปซเอ็กซ์
แอลวีที่เกี่ยวข้อง	ยานอวกาศ SpaceX Starship
สถานะ	อยู่ในขั้นตอนการผลิต
เครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลว
เชื้อเพลิงขับดัน	ล็อกซ์ / บทที่4
อัตราส่วนการผสม	3.6 (78% โอ2 , 22% CH 4 ) [ 1 ] [ 2 ]
วงจร	การเผาไหม้แบบหลายขั้นตอนเต็มอัตราการไหล
ปั๊ม	ปั๊มเทอร์โบ 2 ตัว
การกำหนดค่า
ห้อง	1
อัตราส่วนหัวฉีด	34.34 (ระดับน้ำทะเล) [ 3 ] 80 (สุญญากาศ) [ 4 ]
ผลงาน
แรงขับ	แรปเตอร์ 1 : 185  ตัน (1.81  MN ; 408,000  ปอนด์) [ 5 ] แร ป เตอร์ 2: 230 ตัน( 2.26 MN; 507,000 ปอนด์) [ 6 ] (ระดับน้ำทะเล) 258 ตัน( 2.53 MN; 569,000 ปอนด์) [ 7 ] (สุญญากาศ) แรปเตอร์ 3: 250 ตัน( 2.45 MN; 551,000 ปอนด์) (ระดับน้ำทะเล) 275 ตัน( 2.70 MN; 606,000 ปอนด์) (สุญญากาศ) [ 8 ]
ช่วงคันเร่ง	40–100% [ 11 ]
อัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนัก	แรปเตอร์ 1: 88.94 แรปเตอร์ 2: 141.1 แรปเตอร์ 3: 163.9
แรงดันในห้อง	330 บาร์ (4,800 psi)
แรงดลจำเพาะสุญญากาศ	แรปเตอร์: 350 วินาที (3.4 กม./วินาที) ปรับให้เหมาะสมกับสุญญากาศ: 380 วินาที (3.7 กม./วินาที) [ 9 ]
แรงดลจำเพาะณ ระดับน้ำทะเล	327 วินาที (3.21 กม./วินาที) [ 10 ]
การไหลของมวล	~650 กก./วินาที (1,400 ปอนด์/วินาที): [ 12 ] ~510 กก./วินาที (1,100 ปอนด์/วินาที), O 2 [ 13 ] ~140 กก./วินาที (310 ปอนด์/วินาที), CH 4 [ 13 ]
ระยะเวลาการเผาไหม้	แตกต่างกันไป
มิติ
ความยาว	3.1 ม. (10 ฟุต) [ 14 ]
เส้นผ่านศูนย์กลาง	1.3 ม. (4 ฟุต 3 นิ้ว) [ 15 ]
มวลแห้ง	แรปเตอร์ 1: 2,080 กก. (4,590 ปอนด์) แรปเตอร์ 2: 1,630 กก. (3,590 ปอนด์) แรปเตอร์ 3: 1,525 กก. (3,362 ปอนด์)

แรปเตอร์เป็นตระกูลเครื่องยนต์จรวดที่พัฒนาและผลิตโดยสเปซเอ็กซ์เป็นเครื่องยนต์จรวดลำดับที่สามในประวัติศาสตร์ที่ออกแบบด้วย วงจร การเผาไหม้เชื้อเพลิงแบบเต็มรูปแบบและเป็นเครื่องยนต์ดังกล่าวเครื่องแรกที่ใช้ขับเคลื่อนยานพาหนะในการบิน^{[ 16 ]}เครื่องยนต์นี้ใช้พลังงานจากมีเทนเหลวไครโอเจนิก และออกซิเจนเหลวซึ่งเป็นส่วนผสมที่เรียกว่าเมทาล็อกซ์

จรวดStarshipของ SpaceX ที่มีน้ำหนักบรรทุกมหาศาลใช้เครื่องยนต์ Raptor ในบูสเตอร์ Super Heavyและในขั้นที่สองของ Starship [ ^{17 ] ภารกิจ}ของ Starship รวมถึงการยกน้ำหนักบรรทุกขึ้นสู่วงโคจรของโลก และยังมีแผนสำหรับภารกิจไปยังดวงจันทร์และดาวอังคาร อีกด้วย ^{[ 18 ]}เครื่องยนต์ได้รับการออกแบบให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยมีการบำรุงรักษาน้อย^{[ 19 ]}

Raptor ได้รับการออกแบบมาเพื่อความน่าเชื่อถือสูงสุด โดยมีเป้าหมายเพื่อรองรับความปลอดภัยระดับสายการบินที่จำเป็นสำหรับตลาดการขนส่งทางอากาศแบบจุดต่อจุด^{[ 20 ]} Gwynne Shotwellอ้างว่า Raptor จะสามารถมอบ "อายุการใช้งานที่ยาวนาน... และสภาพแวดล้อมกังหันที่เป็นมิตรมากขึ้น" ^{[ 21 ] [ 22 ]}

จรวด Raptor ขับเคลื่อนด้วยมีเทนเหลวและออกซิเจนเหลว ที่อุณหภูมิ ต่ำ กว่าจุดเดือด ใน วงจร การเผาไหม้แบบหลายขั้นตอนที่ไหลเต็มพิกัด การเผาไหม้ประเภทนี้เป็นวงจรการเผาไหม้แบบหลายขั้นตอนสองเพลาที่ใช้ทั้งห้องเผาไหม้ล่วงหน้าที่มีออกซิไดเซอร์สูงและห้องเผาไหม้ล่วงหน้าที่มีเชื้อเพลิงสูง วงจรนี้ช่วยให้เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดไหลผ่านกังหันได้อย่างเต็มที่โดยไม่ต้องทิ้งเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่หมดออกไป

การเผาไหม้แบบหลายขั้นตอนแบบไหลเต็มถือเป็นการเปลี่ยนแปลงจากระบบเครื่องกำเนิดก๊าซแบบ "วงจรเปิด" แบบดั้งเดิมและเชื้อเพลิง LOX/เคโรซีนที่ใช้ใน เครื่องยนต์Merlin รุ่นก่อนหน้า ^{[ 23 ]}ก่อน Raptor ไม่เคยมีเครื่องยนต์เผาไหม้แบบหลายขั้นตอนแบบไหลเต็มที่ใช้ในการบินมาก่อน และมีเพียงสองแบบเท่านั้นที่พัฒนาไปถึงแท่นทดสอบได้ คือ โครงการ RD-270 ของโซเวียต ในช่วงทศวรรษ 1960 ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ทดสอบขนาดเต็ม และAerojet Rocketdyne Integrated Powerhead Demonstratorในช่วงกลางทศวรรษ 2000 ซึ่งแสดงให้เห็นเฉพาะส่วนหัวของเครื่องยนต์เท่านั้น^{[ 16 ] [ 24 ] [ 22 ] [ 25 ]} เครื่องยนต์ RS-25 (ใช้ครั้งแรกในกระสวยอวกาศ ) ใช้รูปแบบวงจรการเผาไหม้แบบหลายขั้นตอนที่ง่ายกว่า^{[ 26 ]}เครื่องยนต์จรวดของรัสเซียหลายเครื่อง รวมถึงRD-180 ^{[ 23 ]}และRD-191ก็ใช้เช่นกัน^{[ 22 ]}

การเผาไหม้แบบหลายขั้นตอนเต็มอัตราการไหลมีข้อดีคือ พลังงานที่ผลิตจากห้องเผาไหม้ขั้นต้นและใช้ในการขับเคลื่อนปั๊มเชื้อเพลิงจะกระจายไปทั่วทั้งกระแสเชื้อเพลิง ซึ่งหมายความว่าไอเสียจากห้องเผาไหม้ขั้นต้นที่ขับเคลื่อนปั๊มเทอร์โบเชื้อเพลิงจะเย็นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แม้กระทั่งเย็นกว่าเครื่องยนต์แบบปิดอื่นๆ ที่เผาไหม้เชื้อเพลิงเพียงขั้นตอนเดียว สิ่งนี้ช่วยยืดอายุการใช้งานของเครื่องยนต์ ในทางตรงกันข้าม เครื่องยนต์แบบเปิดซึ่งไอเสียจากห้องเผาไหม้ขั้นต้นจะเลี่ยงห้องเผาไหม้หลัก พยายามลดปริมาณเชื้อเพลิงที่ป้อนผ่านห้องเผาไหม้ขั้นต้นให้น้อยที่สุด ซึ่งทำได้โดยการทำงานของกังหันที่อุณหภูมิสูงสุดที่เครื่องยนต์สามารถทนได้

แผนภาพวัฏจักรเครื่องยนต์จรวด Raptor 2 พร้อมการประมาณการจากข้อมูลและการวิเคราะห์แบบโอเพนซอร์ส

กังหันที่มีออกซิเจนสูงจะขับเคลื่อนปั๊มเทอร์โบออกซิเจน และกังหันที่มีเชื้อเพลิงสูงจะขับเคลื่อนปั๊มเทอร์โบมีเทน ทั้งกระแสออกซิไดเซอร์และเชื้อเพลิงจะถูกแปลงเป็นเฟสแก๊ส อย่างสมบูรณ์ ก่อนที่จะเข้าสู่ห้องเผาไหม้ [ ^{16 ] ซึ่ง}จะช่วยเร่งการผสมและการเผาไหม้ ลดขนาดและมวลของห้องเผาไหม้ที่จำเป็นลง มีการใช้ตัวจุดไฟแบบคบเพลิงในห้องเผาไหม้ล่วงหน้า เนื่องจากอุณหภูมิสูงของไอเสียจากห้องเผาไหม้ล่วงหน้า ห้องเผาไหม้หลักของ Raptor 2 จึงไม่มีตัวจุดไฟหลัก ซึ่งช่วยขจัดความจำเป็นในการใช้ของเหลวจุดไฟแบบเฉพาะที่ใช้แล้วหมดไปของ Merlin ^{[ 22 ]} Raptor 2 ใช้หัวฉีดแบบหมุนวนร่วมแกนเพื่อป้อนเชื้อเพลิงเข้าสู่ห้องเผาไหม้ แทนที่จะ ใช้หัวฉีดแบบพินเทิลของMerlin ^{[ 27 ] [ 28 ]}

Raptor ได้รับการออกแบบมาสำหรับ เชื้อเพลิง แช่แข็งแบบลึก —ของเหลวที่เย็นตัวลงจนใกล้จุดเยือกแข็งแทนที่จะเป็นจุดเดือดดังเช่นที่พบได้ทั่วไปในเครื่องยนต์จรวดแช่แข็ง^{[ 29 ]}เชื้อเพลิงแช่แข็งจะมีความหนาแน่นมากกว่า ทำให้มวลเชื้อเพลิงต่อปริมาตรเพิ่มขึ้น^{[ 30 ]}รวมถึงประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ด้วย แรงขับจำเพาะเพิ่มขึ้น และความเสี่ยงของการเกิดโพรงอากาศที่ทางเข้าของปั๊มเทอร์โบจะลดลงเนื่องจากอัตราการไหลของมวลเชื้อเพลิงต่อหน่วยพลังงานที่สร้างขึ้นสูงขึ้น^{[ 22 ]}การเกิดโพรงอากาศ (ฟองอากาศ) จะลดการไหล/ความดันของเชื้อเพลิงและอาจทำให้เครื่องยนต์ขาดเชื้อเพลิง ในขณะเดียวกันก็กัดกร่อนใบพัดกังหัน^{[ 31 ]} อัตราส่วน ของสารออกซิไดเซอร์ต่อเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์อยู่ที่ประมาณ 3.8 ต่อ 1 ^{[ 32 ]}เมทาล็อกซ์เผาไหม้ได้ค่อนข้างสะอาด ลดการสะสมของคาร์บอนในเครื่องยนต์

บริษัทหลายแห่งได้นำเชื้อเพลิง เหลวมีเทนและออกซิเจนมาใช้ เช่นBlue Originกับ เครื่องยนต์ BE-4รวมถึงLongyun-70ของ บริษัทสตาร์ทอัพจีน Space Epoch ^{[ 33 ]}

ส่วนประกอบหลายอย่างของต้นแบบ Raptor รุ่นแรกๆ ผลิตโดยใช้การพิมพ์ 3 มิติรวมถึงปั๊มเทอร์โบและหัวฉีด ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วในการพัฒนาและการทดสอบ^{[ 29 ] [ 34 ]}เครื่องยนต์สำหรับการพัฒนาขนาดเล็กในปี 2016 มีชิ้นส่วน 40% (โดยมวล) ที่ผลิตโดยการพิมพ์ 3 มิติ^{[ 22 ]} ในปี 2019 ท่อร่วมไอดีของเครื่องยนต์ถูกหล่อจากโลหะผสมพิเศษ SX300 Inconelที่ SpaceX พัฒนาขึ้นเองซึ่งต่อมาได้รับการปรับปรุงเป็น SX500 ^{[ 35 ]}

เครื่องยนต์จรวด MerlinและKestrelของ SpaceX ใช้ ส่วนผสมของเชื้อเพลิง RP-1และออกซิเจนเหลว ("kerolox") ส่วนเครื่องยนต์ Raptor มีแรงขับประมาณสามเท่าของ เครื่องยนต์ Merlin 1D ของ SpaceX ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ที่ใช้ในจรวด Falcon 9และFalcon Heavy

แนวคิดของ Raptor คือการเผาไหม้ เชื้อเพลิง ไฮโดรเจนและออกซิเจนตั้งแต่ปี 2009 ^{[ 36 ]} SpaceX มีพนักงานเพียงไม่กี่คนทำงานเกี่ยวกับเครื่องยนต์ขั้นบนของ Raptor โดยให้ความสำคัญในระดับต่ำในปี 2011 ^{[ 37 ] [ 38 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2555 SpaceX ประกาศการทำงานตามแนวคิดของเครื่องยนต์ที่จะมี "กำลังมากกว่า เครื่องยนต์ Merlin 1 หลายเท่า และจะไม่ใช้ เชื้อเพลิง RP-1 ของ Merlin " ^{[ 39 ]}

ในเดือนพฤศจิกายน 2012 อีลอน มัสก์ ผู้ก่อตั้งและซีอีโอของ SpaceX ประกาศว่า SpaceX กำลังพัฒนาเครื่องยนต์จรวดที่ใช้มีเทน เป็นเชื้อเพลิง โดย Raptor จะใช้มีเทนเป็นเชื้อเพลิง ^{[ 40 ]}และมีเทนจะเป็นเชื้อเพลิงสำหรับการตั้งอาณานิคมบนดาวอังคาร^{[ 25 ]}เนื่องจากมีน้ำใต้ดินและคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารมีเทนซึ่งเป็นไฮโดรคาร์บอน อย่างง่าย สามารถสังเคราะห์บนดาวอังคารได้โดยใช้ปฏิกิริยา Sabatier ^[ 41 ^] การวิเคราะห์ ของ NASAพบว่าการผลิตทรัพยากรในแหล่งกำเนิดบนดาวอังคารนั้นเป็นไปได้สำหรับการผลิตออกซิเจน น้ำ และ^{มีเทน[ 42 ]}

ในช่วงต้นปี 2014 SpaceX ยืนยันว่า Raptor จะถูกใช้สำหรับทั้งขั้นแรกและขั้นที่สองของจรวดรุ่นต่อไป ซึ่งการออกแบบนี้ยังคงดำเนินต่อไปจากMars Colonial Transporter ^{[ 25 ]}ไปสู่​​Interplanetary Transport System ^{[ 43 ]} , Big Falcon Rocketและในที่สุดก็คือ Starship ^{[ 44 ]}

แนวคิดนี้พัฒนามาจากตระกูลเครื่องยนต์จรวดที่กำหนดให้เป็น Raptor (2012) ^{[ 45 ]}โดยมุ่งเน้นไปที่เครื่องยนต์ Raptor ขนาดเต็ม (2014) ^{[ 46 ]}

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2559 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้มอบสัญญาพัฒนามูลค่า33.6 ล้านดอลลาร์สหรัฐให้แก่ SpaceX เพื่อพัฒนาต้นแบบ Raptor สำหรับใช้ในขั้นบนของFalcon 9และFalcon Heavy ^{[ 47 ] [ 48 ]}

รุ่นแรกมีจุดประสงค์เพื่อใช้งานที่ความดันในห้องเผาไหม้ 250 บาร์ (25 MPa; 3,600 psi) ^{[ 49 ]}ณ เดือนกรกฎาคม 2022 ความดันในห้องเผาไหม้ได้ถึง 300 บาร์ในการทดสอบ^{[ 31 ]}ในเดือนเมษายน 2024 มัสก์ได้เปิดเผยประสิทธิภาพที่ SpaceX ทำได้ด้วยเครื่องยนต์ Raptor 1 (ระดับน้ำทะเล 185 ตัน_, RVac 200 ตัน₎และเครื่องยนต์ Raptor 2 (ระดับน้ำทะเล 230 ตัน_, RVac 258 ตัน₎พร้อมกับข้อกำหนดเป้าหมายสำหรับ Raptor 3 ที่กำลังจะมาถึง (ระดับน้ำทะเล 280 ตัน_, RVac 306 ตัน₎ [ ^{50 ] [ 51 ] และ}กล่าวว่า SpaceX จะมุ่งมั่นที่จะบรรลุแรงขับมากกว่า 330 ตันในเครื่องยนต์บูสเตอร์ระดับน้ำทะเลในที่สุด^{[ 52 ]}

เครื่องยนต์ Raptor 1 และ 2 ต้องใช้แผ่นกันความร้อนเพื่อป้องกันท่อและสายไฟจากความร้อนของการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วยความเร็วสูง^{[ 31 ]}ในขณะที่ Raptor 3 ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ไม่ต้องใช้แผ่นกันความร้อนภายนอก^{[ 53 ]}

การทดสอบการพัฒนา เบื้องต้น^{[ 54 ]}ของส่วนประกอบ Raptor ดำเนินการที่ศูนย์อวกาศ Stennis ของ NASA [ ^{18 ] [ 55 ] เริ่มต้นในเดือนเมษายน 2014 การทดสอบมุ่งเน้นไปที่ขั้นตอนการเริ่มต้นและปิด ระบบ}รวมถึงลักษณะเฉพาะและการตรวจสอบฮาร์ดแวร์^{[ 22 ]}

SpaceX เริ่มทดสอบหัวฉีดในปี 2014 และทดสอบเครื่องเผา ไหม้ออกซิเจน ล่วงหน้าในปี 2015 มีการทดสอบการเผาไหม้ล่วงหน้า 76 ครั้ง รวมเวลาทดสอบประมาณ 400 วินาที ดำเนินการตั้งแต่เดือนเมษายนถึงสิงหาคม^{[ 54 ]}

ในช่วงต้นปี 2016 SpaceX ได้สร้างแท่นทดสอบเครื่องยนต์ที่ไซต์ทดสอบ McGregorในรัฐเท็กซัสตอนกลางเพื่อทดสอบ Raptor ^{[ 22 ] [ 18 ]}เครื่องยนต์ Raptor เครื่องแรกถูกผลิตขึ้นที่ โรงงาน SpaceX Hawthorneในแคลิฟอร์เนีย และในเดือนสิงหาคม 2016 ก็ได้ถูกส่งไปยัง McGregor เพื่อทำการทดสอบการพัฒนา^{[ 56 ]}เครื่องยนต์มีแรงขับ 1 MN (220,000 lb _{f )} ^{[ 57 ]}นับเป็นเครื่องยนต์เผาไหม้เมทาล็อกซ์แบบหลายขั้นตอนที่มีการไหลเต็มรูปแบบเครื่องแรกที่ไปถึงแท่นทดสอบ^{[ 22 ]}

มีการใช้เครื่องยนต์พัฒนาขนาดเล็กเพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการออกแบบ โดยมีขนาดหนึ่งในสามของเครื่องยนต์ที่ออกแบบไว้สำหรับยานบิน^{[ 22 ]}เครื่องยนต์นี้มีแรงดันในห้องเผาไหม้ 200 บาร์ (20 MPa; 2,900 psi) มีแรงขับ 1 เมกะนิวตัน (220,000 lb _f ) และใช้โลหะผสม SX500 ที่ออกแบบโดย SpaceX ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อกักเก็บก๊าซออกซิเจนร้อนในเครื่องยนต์ได้ถึง 12,000 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว (830 บาร์; 83 MPa) ^{[ 35 ]}เครื่องยนต์นี้ได้รับการทดสอบบนแท่นทดสอบภาคพื้นดินในMcGregorโดยทำการยิงเป็นเวลาสั้นๆ^{[ 22 ]}เพื่อขจัด ปัญหา การแยกตัวของกระแสลมขณะทดสอบในชั้นบรรยากาศของโลก อัตราส่วนการขยายตัวของหัวฉีดทดสอบจึงถูกจำกัดไว้ที่ 150 ^{[ 22 ]}

ภายในเดือนกันยายน พ.ศ. 2560 เครื่องยนต์ขนาดเล็กได้ทำการยิงเป็นเวลา 1200 วินาทีในการทดสอบ 42 ครั้ง^{[ 58 ]}

SpaceX ได้ทำการทดสอบการจุดระเบิดแบบคงที่หลายครั้งกับยานอวกาศโดยใช้เครื่องยนต์ Raptor 2 รวมถึงการทดสอบเครื่องยนต์ 31 เครื่อง (ตั้งใจจะทดสอบ 33 เครื่อง) ในวันที่ 9 กุมภาพันธ์ 2023 ^{[ 59 ]}และการทดสอบเครื่องยนต์ 33 เครื่องในวันที่ 25 สิงหาคม 2023 ^{[ 60 ]}ในระหว่างการทดสอบ ห้องเผาไหม้มากกว่า 50 ห้องละลาย และเครื่องยนต์มากกว่า 20 เครื่องระเบิด^{[ 31 ]}

SpaceX ได้ทำการทดสอบการบินแบบบูรณาการครั้งแรกของ Starship เสร็จสิ้นในวันที่ 20 เมษายน 2023 จรวดมีเครื่องยนต์ Raptor 2 จำนวน 33 เครื่อง แต่เครื่องยนต์ 3 เครื่องถูกปิดลงก่อนที่จรวดจะทะยานขึ้นจากแท่นปล่อย การทดสอบการบินถูกยุติลงหลังจากไต่ระดับความสูงประมาณ 39 กิโลเมตรเหนืออ่าวเม็กซิโก เครื่องยนต์หลายเครื่องดับลงก่อนที่ระบบยุติการบิน (FTS) จะทำลายบูสเตอร์และตัวยาน^{[ 61 ]}

ในการทดสอบการบินแบบบูรณาการครั้งที่สองเครื่องยนต์บูสเตอร์ทั้ง 33 เครื่องยังคงทำงานอยู่จนกระทั่งเริ่มการเผาไหม้บูสเตอร์แบ็ก และเครื่องยนต์สตาร์ชิปทั้ง 6 เครื่องยังคงทำงานอยู่จนกระทั่ง FTS ถูกเปิดใช้งาน^{[ 62 ] [ 63 ]}

ในการทดสอบการบินแบบบูรณาการครั้งที่สามเครื่องยนต์บูสเตอร์ทั้ง 33 เครื่องยังคงทำงานอยู่จนกระทั่งเครื่องยนต์หลักดับลง จากนั้นหลังจากแยกตัวออก เครื่องยนต์ 13 เครื่องก็ติดขึ้นอีกครั้งเพื่อทำการเร่งความเร็วกลับจนครบระยะเวลา^{[ 64 ]}ในระหว่างการจุดระเบิดเพื่อลงจอดของบูสเตอร์ มีเพียง 3 เครื่องจาก 13 เครื่องที่วางแผนไว้เท่านั้นที่ติดขึ้น โดย 2 เครื่องดับลงอย่างรวดเร็ว ส่วนที่เหลือยังคงทำงานอยู่จนกระทั่งบูสเตอร์ถูกทำลายที่ระดับความสูงประมาณ 462 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล^{[ 64 ]}ยานอวกาศสามารถรักษาเครื่องยนต์ทั้ง 6 เครื่องให้ติดขึ้นได้จนกระทั่งเครื่องยนต์ขั้นที่สอง/เครื่องยนต์รองดับลงโดยไม่มีปัญหา อย่างไรก็ตาม การจุดเครื่องยนต์ Raptor ขึ้นใหม่ในอวกาศตามแผนถูกยกเลิกเนื่องจากการโคลงเคลงระหว่างการแล่นชายฝั่ง^{[ 64 ]}

การทดสอบการบินครั้งที่เจ็ดมีเครื่องยนต์ Raptor ที่นำกลับมาใช้งานครั้งแรก^{[ 65 ]}ซึ่งบินได้สำเร็จในระหว่างการเผาไหม้เพื่อขึ้นบินของ Super Heavy Booster 14 และถูกกู้คืนหลังจากถูกจับได้สำเร็จโดยหอปล่อยจรวด เครื่องยนต์ Raptor อีก 29 เครื่องถูกนำกลับมาใช้งานบน B14 สำหรับการทดสอบการบินครั้งที่เก้า^ของ Starship [ ^{66 ]}

ในเดือนพฤศจิกายน 2016 มีการคาดการณ์ว่า Raptor จะใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับระบบขนส่งระหว่างดาวเคราะห์ (ITS) ที่เสนอไว้ในช่วงต้นทศวรรษ 2020 ^{[ 22 ]}มัสก์ได้กล่าวถึงเครื่องยนต์สองแบบ ได้แก่ แบบที่ใช้ในระดับน้ำทะเล (อัตราส่วนการขยายตัว 40:1) ที่มีแรงขับ 3,050 kN (690,000 lbf) ที่ระดับน้ำทะเลสำหรับขั้นแรก/บูสเตอร์ และแบบที่ใช้ในสุญญากาศ (อัตราส่วนการขยายตัว 200:1) ที่มีแรงขับ 3,285 kN (738,000 lbf) ในอวกาศ มีการวางแผนเครื่องยนต์ที่ใช้ในระดับน้ำทะเลจำนวน 42 เครื่องในการออกแบบระดับสูงของขั้นแรก^{[ 22 ]}

เครื่องยนต์ Raptor ระดับน้ำทะเลแบบปรับมุมได้ 3 เครื่อง จะถูกใช้สำหรับ การลงจอดของขั้นที่สอง เครื่องยนต์ Raptor Vacuum ที่ได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับสุญญากาศแบบไม่ปรับมุมได้อีก 6 เครื่องจะให้แรงขับหลักสำหรับขั้นที่สอง รวมเป็นเครื่องยนต์ทั้งหมด 9 เครื่อง^{[ 67 ] [ 22 ]} เครื่องยนต์ Raptor Vacuum คาดว่าจะให้แรงขับจำเพาะ 382 วินาที (3,750 เมตร/วินาที) โดยใช้ส่วนขยายหัวฉีด^{[ 68 ]}

ในเดือนกันยายน 2017 มัสก์กล่าวว่าเครื่องยนต์ Raptor ขนาดเล็กกว่า ซึ่งมีแรงขับน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของแบบเดิม จะถูกนำมาใช้กับจรวดรุ่นต่อไป ซึ่งเป็นยานปล่อยจรวดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 9 เมตร (30 ฟุต) ที่เรียกว่า Big Falcon Rocket (BFR) และต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็นStarship [ ^{69 ] การ}ออกแบบใหม่นี้มุ่งเป้าไปที่ภารกิจโคจรรอบโลกและ ภารกิจ รอบดวงจันทร์เพื่อให้ระบบใหม่นี้สามารถคืนทุนได้บางส่วนผ่านกิจกรรมการบินอวกาศเชิงเศรษฐกิจในเขตอวกาศใกล้โลก^{[ 70 ]}ด้วยยานปล่อยจรวดที่มีขนาดเล็กกว่ามาก จึงไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องยนต์ Raptor จำนวนมาก BFR จึงถูกกำหนดให้มีเครื่องยนต์ Raptor 31 เครื่องในขั้นแรกและ 6 เครื่องในขั้นที่สอง^{[ 71 ] [ 22 ]}

ภายในกลางปี ​​2018 SpaceX ได้แถลงต่อสาธารณะว่า Raptor รุ่นใช้งานที่ระดับน้ำทะเลคาดว่าจะมีแรงขับ 1,700 kN (380,000 lbf) ที่ระดับน้ำทะเล โดยมีแรงดลจำเพาะ 330 s (3,200 m/s) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางทางออกของหัวฉีด 1.3 m (4.3 ft) ส่วน Raptor Vacuum จะมีแรงดลจำเพาะ 356 s (3,490 m/s) ในสุญญากาศ^{[ 58 ]}และคาดว่าจะออกแรง 1,900 kN (430,000 lbf) โดยมีแรงดลจำเพาะ 375 s (3,680 m/s) โดยใช้เส้นผ่านศูนย์กลางทางออกของหัวฉีด 2.4 m (7.9 ft) ^{[ 58 ]}

ในการ อัปเดต BFRที่ให้ไว้ในเดือนกันยายน 2018 มัสก์ได้แสดงวิดีโอการทดสอบการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ Raptor เป็นเวลา 71 วินาที และระบุว่า "นี่คือ Raptor ที่จะขับเคลื่อน BFR ทั้งตัวยานและบูสเตอร์ มันเป็นเครื่องยนต์เดียวกัน [...] เครื่องยนต์ที่มีน้ำหนักประมาณ 200 ตัน (เมตริกตัน) โดยมีเป้าหมายที่แรงดันในห้องเผาไหม้ประมาณ 300 บาร์ [...] หากมีอัตราส่วนการขยายตัวสูง ก็มีศักยภาพที่จะมีแรงขับจำเพาะ 380" ^{[ 10 ]} SpaceX ตั้งเป้าหมายไว้ที่อายุการใช้งาน 1,000 เที่ยวบิน^{[ 72 ]}

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2559 กองทัพอากาศสหรัฐ (USAF) ได้มอบสัญญาพัฒนาให้กับ SpaceX มูลค่า 33.6 ล้านดอลลาร์สหรัฐ เพื่อพัฒนาต้นแบบเครื่องยนต์ Raptor สำหรับใช้ใน ขั้นบนของจรวด Falcon 9และFalcon Heavyสัญญาดังกล่าวกำหนดให้ SpaceX ต้องจัดหาเงินทุนสมทบเป็นสองเท่าอย่างน้อย67.3 ล้านดอลลาร์สหรัฐ [ ^{47 ] [ 73 ] มี} การวางแผนการทดสอบเครื่องยนต์ที่ ศูนย์อวกาศ Stennisของ NASA ใน รัฐ มิสซิสซิปปีภายใต้การกำกับดูแลของกองทัพอากาศสหรัฐ^{[ 47 ] [ 48 ]}สัญญาของ USAF กำหนดให้มีเครื่องยนต์ต้นแบบเพียงเครื่องเดียวและการทดสอบภาคพื้นดิน^{[ 47 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2560 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้มอบ สัญญาปรับปรุงมูลค่า 40.8 ล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับต้นแบบ Raptor สำหรับโครงการยานปล่อยจรวดแบบใช้แล้วทิ้งที่พัฒนาแล้ว^{[ 74 ]}โดยจะใช้เชื้อเพลิงเหลวมีเทนและเหลวออกซิเจนวงจรการเผาไหม้แบบหลายขั้นตอนแบบไหลเต็มและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้^{[ 48 ]}

ในเดือนกรกฎาคม 2021 SpaceX ประกาศสร้างโรงงานผลิต Raptor แห่งที่สองในรัฐเท็กซัสตอนกลาง ใกล้กับโรงงานทดสอบเครื่องยนต์จรวดที่มีอยู่เดิมโรงงานแห่งนี้จะเน้นการผลิต Raptor 2 ในปริมาณมาก ในขณะที่โรงงานในแคลิฟอร์เนียจะผลิต Raptor Vacuum และ Raptor รุ่นใหม่/แบบทดลอง โรงงานใหม่นี้คาดว่าจะสามารถผลิตเครื่องยนต์จรวดได้ 800 ถึง 1,000 เครื่องต่อปี^{[ 75 ] [ 76 ]}ในปี 2019 ต้นทุน (ส่วนเพิ่ม) ของเครื่องยนต์ถูกระบุว่าใกล้เคียงกับ1 ล้านดอลลาร์สหรัฐ SpaceX วางแผนที่จะผลิตเครื่องยนต์ Raptor จำนวนมากถึง 500 เครื่องต่อปี โดยแต่ละเครื่องมีต้นทุนต่ำกว่า250,000 ดอลลาร์สหรัฐ^{[ 77 ]}

Raptor ได้รับการพัฒนาอย่างมากนับตั้งแต่เปิดตัวครั้งแรก

เครื่องยนต์แต่ละรุ่นมี Raptor Vacuum (RVac) รุ่นที่สอดคล้องกัน^{[ 80 ]}พร้อม หัวฉีด ระบายความร้อนแบบ ขยาย เพื่อแรงขับจำเพาะที่สูงขึ้นในอวกาศ Raptor ที่ปรับให้เหมาะสมกับสุญญากาศมีเป้าหมายแรงขับจำเพาะที่ ≈380 วินาที (3,700 เมตร/วินาที) ^{[ 9 ]}การทดสอบเต็มระยะเวลาของ Raptor Vacuum รุ่นที่ 1 เสร็จสมบูรณ์ในเดือนกันยายน 2020 ที่ McGregor ^{[ 80 ]}การจุดระเบิด Raptor Vacuum ครั้งแรกในระหว่างการบินเกิดขึ้นบน S25 ในระหว่างการทดสอบการบินแบบบูรณาการครั้งที่สอง^{[ 63 ]}

Raptor 2 เป็นการออกแบบใหม่ทั้งหมดของเครื่องยนต์ Raptor 1 ^{[ 81 ]}เครื่องจักรเทอร์โบ ห้องเผาไหม้ หัวฉีด และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับการออกแบบใหม่หน้าแปลน จำนวนมาก ถูกเปลี่ยนเป็นการเชื่อมในขณะที่ชิ้นส่วนอื่นๆ ถูกตัดออก^{[ 82 ]}การลดความซับซ้อนยังคงดำเนินต่อไปหลังจากเริ่มการผลิต ในวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 2022 มัสก์ได้แสดงความสามารถและการปรับปรุงการออกแบบของ Raptor 2 ^{[ 82 ] [ 83 ]}

ภายในวันที่ 18 ธันวาคม 2021 การผลิต Raptor 2 ได้เริ่มต้นขึ้น^{[ 84 ]}ภายในเดือนพฤศจิกายน 2022 SpaceX ผลิต Raptor มากกว่าหนึ่งลำต่อวันและได้สร้างสต็อกไว้สำหรับการปล่อยจรวดในอนาคต^{[ 85 ]} Raptor 2 ผลิตขึ้นที่โรงงานพัฒนาเครื่องยนต์ McGregor ของ SpaceX

_จรวด Raptor 2 สามารถสร้างแรงขับได้ 230  ตัน (510,000  ปอนด์ ) อย่างสม่ำเสมอภายในเดือนกุมภาพันธ์ 2022 มัสก์ระบุว่าต้นทุนการผลิตอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของ Raptor 1 ^{[ 82 ]}

Raptor 3 มีเป้าหมายเพื่อให้ได้  แรงขับสูงสุด 300 ตัน (2.9 เมกะนิวตัน) ในการกำหนดค่าบูสเตอร์/ระดับน้ำทะเล_[ 51 ]  [ ^{86 ] ณเดือนสิงหาคม2024}แรงขับสูงสุดอยู่ที่ 280 ตัน_โดยมีมวล 1525 กิโลกรัม และแรงดันในห้อง 350  บาร์ในการทดสอบภาคพื้นดิน แม้ว่า ณ ปี 2025 แรงดันใช้งานจะประกาศไว้สูงสุดเพียง 330 บาร์เท่านั้น^{[ 87 ]}ในระหว่างการอัปเดตในเดือนพฤษภาคม 2026 SpaceX เปิดเผยว่าเครื่องยนต์ Raptor 3 ผลิตแรงขับได้ 250 ตัน_ฟุต (275 ตัน_ฟุตสำหรับรุ่นสุญญากาศ) ^{[ 8 ]}

เป้าหมายหลักของ Raptor 3 คือการกำจัดฝาครอบป้องกันเครื่องยนต์โดยการย้ายท่อและเซ็นเซอร์ส่วนใหญ่เข้าไปในโครงสร้างหลักของเครื่องยนต์^{[ 50 ] [ 52 ]}โดยใช้ประโยชน์จากการระบายความร้อนแบบสร้างใหม่ที่มีอยู่แล้ว เมื่อวันที่ 2 สิงหาคม 2024 Raptor 3 SN1 ได้ถูกเปิดเผย^{[ 88 ]} การลดจำนวนส่วนประกอบที่มองเห็นได้จากภายนอกส่งผลให้ Tory BrunoซีอีโอของUnited Launch Allianceกล่าวหา SpaceX อย่างผิดพลาดว่าเปิดเผยเครื่องยนต์ที่ "ประกอบบางส่วน" ในขณะที่เปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ที่ "ประกอบเสร็จสมบูรณ์" ^{[ 89 ] [ 90 ]}

ข้อต่อแบบสลักเกลียวจำนวนมากใน Raptor 2 ได้ถูกกำจัด/แทนที่ด้วยชิ้นส่วนชิ้นเดียวและ/หรือการเชื่อม อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ทำให้การซ่อมบำรุงทำได้ยากขึ้น เนื่องจากชิ้นส่วนบางชิ้นอาจอยู่ใต้รอยเชื่อม^{[ 91 ] : 42:19–45:50}

เมื่อวันที่ 22 พฤษภาคม พ.ศ. 2569 การทดสอบการบินครั้งที่สิบสองของ Starshipได้แสดงให้เห็นถึงการบินครั้งแรกของเครื่องยนต์ Raptor 3 เครื่องยนต์ Raptor 3 หนึ่งใน 33 เครื่องของยานดับลงก่อนกำหนดระหว่างการปล่อย แต่ถึงแม้จะมีเครื่องยนต์ดับ ยานก็ยังคงรักษาเส้นทางการบินตามแผนได้ ในระหว่างการจุดระเบิด "boostback" เครื่องยนต์บางส่วนไม่ได้จุดติด และเครื่องยนต์ที่จุดติดก็ดับลงภายในเวลาไม่ถึง 20 วินาทีของการจุดระเบิดตามแผนที่วางไว้ซึ่งกินเวลาหนึ่งนาที^{[ 92 ]}

ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2564 SpaceX ได้ริเริ่มความพยายามในการพัฒนารูปแบบเครื่องยนต์จรวดใหม่โดยมีเป้าหมายที่จะรักษาต้นทุนให้ต่ำกว่า1,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อตันแรงขับ โครงการนี้เรียกว่าเครื่องยนต์ 1337 ซึ่งออกเสียงว่า "LEET" (ตามมีมการเขียนโค้ด ) ^{[ 85 ]}

แม้ว่าความพยายามในการออกแบบเบื้องต้นจะหยุดชะงักในช่วงปลายปี 2021 แต่โครงการนี้ช่วยกำหนดเครื่องยนต์ในอุดมคติ และน่าจะสร้างแนวคิดที่นำมาใช้ใน Raptor 3 มัสก์กล่าวในเวลานั้นว่า "เราไม่สามารถทำให้สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่บนดาวเคราะห์หลายดวงได้ด้วย Raptor เพราะมันแพงเกินไป แต่ Raptor เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเราจนกว่า 1337 จะพร้อมใช้งาน" ^{[ 85 ]}

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2567 แนวคิด LEET ได้รับการชี้แจงว่าเป็นการออกแบบ Raptor 3 ใหม่ทั้งหมด โดย Musk ระบุว่า SpaceX จะ "น่าจะทำแบบนั้นในบางจุด ... [Raptor 3] ดูเหมือนเครื่องยนต์ LEET แต่มีราคาแพงกว่ามากเพราะยังมี ชิ้นส่วน ที่พิมพ์อยู่ ตัวอย่างเช่น" ^{[ 91 ]}

• การเปรียบเทียบเครื่องยนต์จรวดโคจร
• โครงการสำรวจดาวอังคารของ SpaceX
• เครื่องยนต์จรวด SpaceX
• ยานอวกาศสตาร์ชิปของ SpaceX
• SpaceX Super Heavy
• ยานอวกาศ HLS
• ฐานอวกาศ SpaceX

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์จรวดแรปเตอร์

• การทดสอบเครื่องยนต์ Raptor ของ SpaceX เมื่อวันที่ 25 กันยายน 2016 , SciNews , วิดีโอ, กันยายน 2016
• GPU สู่ดาวอังคาร: การจำลองเครื่องยนต์จรวดดาวอังคารของ SpaceX อย่างเต็มรูปแบบ , อดัม ลิชท์ล และ สตีเวน โจนส์, การประชุมเทคโนโลยี GPU , ฤดูใบไม้ผลิ 2015
• อินโฟกราฟิกบันทึกการทำงานของเครื่องยนต์ Raptor (อย่างไม่เป็นทางการ )