Готовы ли американцы заменить российские двигатели

Проблема замены российских двигателей на американских ракетах не так проста, как это хотелось бы американцам, и как они описывают ее в средствах массовой информации. Она вовсе не сводится к победным реляциям по поводу установки на ракету первого экспериментального образца двигателя, а требует многолетней работы по доводке конструкции и технологии серийного производства не только самих двигателей, но и ракет для них.

На фото: Американские ракетчики «продвигают» свой единственный экспериментальный образец ракетного двигатель BE-4 на замену серийным российским РД-180.

В печати на днях появилась масса претенциозных сообщений, что в США поставили первый ракетный двигатель BE-4 на замену российского РД-180. Первоисточником всех этих сообщений стало объявление в «Твиттере» от 1 июля 2020 года, согласно которому первый экспериментальный образец двигателя BE-4 производства Blue Origin прибыл на завод United Launch Alliance в Декатуре, Алабама. Насколько же на самом деле реальна замена российских двигателей на американские BE-4 и в какие сроки?

Проблема замены наших двигателей на американских ракетах не так проста, как это описано в американских средствах массовой информации. Дело в том, что реальной надежной замены наших двигателей у американцев пока что и нет. Широко разрекламированная ими поставка первого (и пока единственного) экспериментального образца двигателя ВЕ-4, разработанного компанией Blue Origin, — это всего лишь первый этап достаточно длительного процесса отработки его конструкции в реальных условиях для организации последующего серийного производства и установки на будущих ракетах-носителях Vulcan, которые тоже пока находятся в стадии разработки.

До сих пор не решен вопрос и с выбором конкретных предприятий для организации серийного выпуска двигателей ВЕ-4. Изготовление даже одного современного ракетного двигателя является чрезвычайно сложным процессом, занимающим много месяцев. Учитывая, что заменять один двигатель РД-180 американцам придется двумя двигателями ВЕ-4 (т.к. их двигатель в 2 раза слабее), то нужное количество товарных двигателей ВЕ-4 они смогут накопить только через несколько лет. Для справки: НПО «Энергомаш» уже отправило американцам 116 двигателей РД-180 из заказанных 121 штуки. Для замены всех этих двигателей американцам уже потребовалось бы изготовить не менее 250 своих ВЕ-4. И это при жесточайших требованиях к надежности двигателей. Ведь американцы уже сертифицировали наши РД-180 по нормам для пилотируемых полетов в составе ракетоносителя «Атлас-5» для своих космических кораблей Boeing CST-100 Starliner с экипажем до 7 человек.

Доводка конструкции и сертификация серийных ВЕ-4 займет достаточно много времени, а использование несертифицированных двигателей с недостаточной надежностью рано или поздно, но обязательно приведет к катастрофе и гибели экипажа космического корабля. Поэтому специалисты фирмы Boeing много раз подумают, прежде чем согласятся на замену РД-180 двигателями ВЕ-4 в ракете «Атлас-5» для пилотируемых миссий их кораблей. Да и американские военные не в восторге от такой замены, и будут ее всячески затягивать и саботировать. Они не хотели и не хотят (даже под давлением Конгресса США) рисковать своими спутниками-шпионами стоимостью порядка 1 млрд долларов, которые уже много лет успешно выводятся в космос ракетами «Атлас-5» с помощью установленных на их первой ступени феноменально надежных российских двигателей РД-180 (стоимостью всего-то порядка 18 млн долларов в ценах 2014 года). Именно ракета «Атлас-5» 30 июля 2020 года отправила в путь к Марсу планетоход «Персеверанс» — самый дорогой (стоит 2.4 млрд долларов) и продвинутый из всех аппаратов такого рода в истории. Программа его работы уникальна! Предполагается, что он будет собирать образцы марсианских пород, которые затем заберет на Землю еще один марсоход. Он сядет на Марсе после 2026 года и, собрав «коллекцию» «Персеверанса», доставит ее к специальному взлетному модулю. Тот вывезет образцы на орбиту, где модуль «подцепит» межпланетный зонд, способный доставить образцы к Земле.

А теперь попробуем сравнить эти двигатели в плане их реальной взаимозаменяемости. Американская разработка ВЕ-4 действительно оказалась вполне удачной, и должна позволить в будущем создать целое семейство первоклассных метановых ракетных двигателей. Дело в том, что в этом двигателе в качестве горючего используется сжиженный метан. Удельная тяга метано-кислородного двигателя на 25% выше, чем у керосино-кислородного, но на 15% ниже, чем у еще более эффективного водородно-кислородного. Таким образом, использование метана в качестве горючего позволит в перспективе создать более мощные и экономичные двигатели, чем большинство существующих, которые используют керосин в качестве горючего.

Однако на пути массового использования метана в качестве ракетного горючего предстоит еще решить множество проблем, т. к. в отличие от керосина метан приходится хранить на ракете под давлением в достаточно прочных баках и при низких температурах. Наилучшими же показателями обладают двигатели, работающие на жидком водороде и жидком кислороде, однако они чрезвычайно сложны в эксплуатации, т. к. приходится хранить на ракете топливо и окислитель в криогенных емкостях (жидкий водород при минус 255 градусах, и жидкий кислород при минус 186 градусах). Самые мощные и эффективные водородно-кислородные двигатели РД-0120 и SSME были созданы еще в 70-х годах прошлого столетия в СССР и США в рамках программ по созданию многоразовых космических челноков и до сих пор остаются самыми совершенными ракетными двигателями.

Разработанный американцами метановый двигатель ВЕ-4 имеет достаточно высокие характеристики, хотя и уступает российскому керосиновому РД-180 приблизительно в 2 раза как по тяге, так и по давлению в камере сгорания. Тяга двигателя характеризует его мощность, а достигаемое давление в камере сгорания — эффективность и «продвинутость» самой конструкции двигателя. Параметры РД-180 (тяга более 400 тонн, давление в камере сгорания 253,3 атм.) действительно пока еще вне конкуренции! Пока дешевле его просто покупать, чем делать такой же, но свой. И если бы не политика, то американцам не было смысла заново (и за большие деньги!) делать то, что можно купить уже готовое и за приемлемые деньги! Ведь для замены даже одного двигателя РД-180 им придется поставить на ракету «Атлас-5» два метановых ВЕ-4 или даже целых четыре параллельно работающих в форсированном режиме двигателя Merlin Илона Маска, что неизбежно существенно снизит надежность запуска ракеты-носителя.

Относительно многоразовости запуска. Сами двигатели РД-180 и ВЕ-4 рассчитаны на многоразовое использование, но американская ракета «Атлас-5» — одноразовая, так что функция многоразовости РД-180 в Америке пока не используется, а в России вообще нет ракет под этот двигатель! Да Россия и не имеет права его применять, т. к. все права на его использование были переданы американцам аж до 2030 года! К сожалению, длительное отсутствие конкуренции российским РД-180 на мировом рынке космических услуг существенно затормозило отечественное двигателестроение. Так, у России до сих пор нет серийного метанового ракетного двигателя, а опередивший свое время, самый «продвинутый» в мире, водородно-кислородный двигатель РД-0120 после прекращения программы «Энергия-Буран» так и не нашел своего применения.

В заключение следует подчеркнуть, что процесс доводки двигателя до соответствующих уровней надежности — процесс достаточно долгий и трудоемкий. Здесь я могу только подтвердить свои прогнозы, два года назад уже озвученные мною на страницах ИА Красная Весна: даже если у американцев с их двигателями всё будет идти без серьезных происшествий (что маловероятно), то достигнуть удовлетворительного уровня надежности они смогут не ранее, чем через 3–5 лет после начала серийного производства, а сравниться по надежности с российскими РД-180 не ранее, чем через 15–20 лет. А, учитывая, что процесс производства каждого двигателя длится много месяцев, еще потребуется и достаточно много времени для производства необходимого товарного количества самих новых двигателей. Ведь сейчас более половины всех американских космических запусков приходится на ракеты "Атлас-5" с российскими РД-180.

Таким образом, даже если всё у американцев будет продвигаться успешно, еще лет семь-десять они будут вынуждены (хотя бы частично) использовать наши двигатели для вывода в космос своих тяжелых особо важных грузов.

Опубликовано информационным агентством "Красная Весна" 08.07.2020 г.
Читайте материал целиком по ссылке https://rossaprimavera.ru/article/2d0f5ede