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グラファイトエポキシモーター（GEM ）は、1980年代後半に開発され、1990年に初飛行した固体ロケットブースターのファミリーです。このモーターは、炭素繊維強化ポリマー製のケーシングと、過塩素酸アンモニウム複合推進剤からなる推進剤を使用しています。この推進剤は、結合剤としてヒドロキシル末端ポリブタジエン、酸化剤として過塩素酸アンモニウム、燃料として アルミニウム粉末で構成されています。
GEMモーターの製造は、合併や買収により複数の企業を経てきた。1990年から1995年まではハーキュリーズ社、 1995年から2015年まではアライアント・テックシステムズ社、2015年から2017年まではオービタルATK社が製造し、2017年にノースロップ・グラマン社に買収された。
GEMブースターは、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ULA）が運用するバルカン・セントールロケットや地上配備型迎撃ミサイルに使用されており、以前はデルタII、デルタIII、デルタIV、アトラスVにも搭載されていました。モーターの名称には、ブースターの直径をインチで示す数字が含まれています。[ 1 ]
このシリーズは、Delta II 用の GEM 40 から始まり、続いて、長さと直径が大きくなり、オプションの推力偏向ノズルが導入された、より大型の GEM 46 が Delta III および Delta II Heavy 用に開発されました。その後、固定式または偏向ノズルを備えた Medium+ 構成に追加の離陸推力を提供する GEM 60 が Delta IV 用に開発されました。GEM 63 は、コスト削減と Atlas V の性能向上を目的として、旧型のAJ-60Aの後継機として開発されました。現在使用されている GEM モーターは、Vulcan Centaur 用の GEM 63XL のみです。[ 1 ]
ノースロップ・グラマン社が開発したGEM 63XLは、GEM 63の延長バージョンで、全長が約73インチ（190cm ）長くなっています。[ 2 ]各ブースターの質量は約117,000ポンド（53トン）です。[ 3 ] 2020年に静止燃焼試験が開始され、2024年1月8日の初飛行でバルカン・セントールロケットに搭載されて運用が開始されました。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]ミッション要件に応じて、バルカンコアには最大6基のGEM 63XLを搭載できます。[ 7 ]
推力偏向ノズルを備えた派生型であるGEM 63XLTは、中止されたOmegAロケット用に開発されていた。[ 8 ]
2024年10月4日、バルカン・セントールCert-2ミッションにおいて、GEM 63XLが打ち上げから約35秒後に部分的な故障を起こした。モーターの排気プルームの変化と機体からの破片の落下が観測された。解析の結果、ノズルの損傷または構造的故障が示唆された。この異常にもかかわらず、ミッションは燃焼終了と2基のブースターの分離後、飛行開始から約2分10秒で軌道に到達した。[ 9 ]ノズルの故障は後に製造上の欠陥によるものとされた。[ 10 ]
2026年2月、別のバルカンミッションで、4基の固体ロケットモーターのうち1基に性能異常が発生した。ULAの副社長は、「飛行初期に、チームは4基の固体ロケットモーターのうち1基に重大な性能異常を確認した」と述べた。[ 11 ]
GEM 40 は、 1987 年にHercules社によって7000 シリーズのDelta IIロケット用に開発された直径 40.4 インチ (1,030 mm)の固体ロケットモーターです。[ 12 ]初飛行は 1990 年の USA-66 ミッションで行われ、[ 13 ] Delta II 7925 ロケットに 9 基のブースターが使用されました。複合材料の使用により、置き換えられたCastor 4 SRM の鋼鉄製のケーシングよりも軽量なケーシングが実現しました。重量の軽減により、GEM 40 は6000 シリーズの Delta II で使用されていた Castor 4 と比較して5.9 フィート (1.8 m)延長されました。 [ 12 ] [ 14 ] Delta II ロケットは、3 基、4 基、または 9 基の GEM 40 ブースターで構成できます。3 基または 4 基のブースターを使用する場合、すべての GEM 40 は地上で点火されました。 9基のブースターを搭載したデルタIIでは、6基が地上で点火され、残りの3基は最初の6基の燃焼終了後に飛行中に点火された。[ 15 ]
1995年8月5日、GEM 40はKoreasat 1を搭載したDelta II 7925から分離に失敗した。ブースターの質量超過により、衛星は意図したよりも低い軌道に到達した。衛星は搭載された推進剤を使用して誤差を修正することができた。[ 16 ]
1997年1月17日、デルタIIロケット（デルタ241）がGEM 40の致命的な故障により爆発した。この故障により、点火から13秒後にロケットの自爆機能が作動した。空軍の調査により、モーターのケーシングが打ち上げ前に損傷しており、点火直後にケーシングが割れたことが判明した。[ 16 ]
GEM 40VNは、GEM 40の推力偏向型で、地上配備型ミッドコース防衛（GMD）弾道ミサイル迎撃プログラム向けに開発されました。[ 17 ] GEM 40と同じ基本モーター構成を使用し、改良されたノズルアセンブリにより最大±6度の推力偏向制御が可能です。モーターはインラインまたはストラップオン用途に構成でき、空気点火用に延長ノズルが用意されています。このバージョンは、GMD迎撃プログラムのブーストビークル/ブーストビークルプラス（BV/BV+）構成での使用が認定されました。[ 1 ]その後、このプログラムはオリオン50ベースのミサイルに切り替えられました。
GEM 46 は、元々はアライアント テックシステムズがデルタ III用に開発した直径 45.1 インチ (1,150 mm)の固体ロケットモーターでした。この固体モーターのバリアントには、機体の操縦を補助する推力ベクトル制御 (TVC) が含まれていました。デルタ III の生産中止後、GEM 46 モーター (TVC なし) [ 15 ]がデルタ II に使用され、デルタ II ヘビーが作成されました。デルタ II ヘビーは、ケープカナベラル空軍基地SLC-17B の改造された発射台からのみ発射できました。[ 18 ] デルタ III とデルタ II ヘビーの両方で 9 基の GEM 46 が使用され、6 基は地上で点火され、3基は
1998年8月27日、ギャラクシー10衛星を搭載した最初のデルタIIIロケットのGEM 46ブースターは、推力偏向ノズルを制御するための作動油を使い果たした。これは、ロケットの他の部分の誘導に問題があったため、固体ロケットモーターがそれを補うために急速な調整を強いられ、燃焼終了前に作動油を使い果たしたためである。その後、ノズルはロケットをひっくり返す位置で固着し、点火から70秒後にロケットの自爆機能が作動した。[ 20 ] [ 21 ]
GEM 60 は、デルタ IVファミリーの打ち上げロケットで使用された直径 60 インチ (1,500 mm)の固体ロケットモーターで、推力ベクトル制御の有無にかかわらず使用されました。 [ 15 ] EELVプログラム用に開発され、最初の飛行は 2002 年 11 月 20 日で、デルタ IV の最初の打ち上げを後押ししました。[ 22 ]デルタ IV ミディアム + 打ち上げロケットは、2 基または 4 基の GEM 60 を搭載して製造されました。[ 23 ]固体ロケットモーターによる性能向上により、デルタ IV ミディアム + の派生型では、より大型の第 2 段を搭載することが可能になりました。このモーターは、最後のデルタ IV ミディアムの打ち上げ後、2019 年に退役しました。[ 24 ]生涯を通じて、64 基の GEM 60 ブースターが飛行し、故障はありませんでした。[ 24 ]
GEM 63は、アトラスVに使用された直径63.2インチ（1,610 mm）の固体ロケットモーターです。これは、エアロジェット・ロケットダイン社製のAJ-60A固体ロケットブースターの「ドロップイン」代替品としてオービタルATK社によって開発されました。その寸法はAJ-60Aとほぼ同じです。アトラスVは、2020年のNROL-101ミッションで初めてGEM 63を搭載して飛行しました。[ 25 ] ULAによると、GEM 63はAJ-60Aの約半分のコストでより高い性能を提供しました。[ 26 ]このモーターは、衛星を搭載した最後のアトラスVが打ち上げられた後の2026年に退役しました。その寿命を通して、77基のGEM 63ブースターが飛行し、故障はありませんでした。
