U szczytu sankcji wobec Rosji Amerykanie doskonale rozumieli, że w niektórych miejscach nie mogą obejść się bez rosyjskiego importu. Na przykład bez silnika rakietowego RD-180 - mniejszej kopii radzieckiego silnika RD-170, na którym Stany Zjednoczone nadal wystrzeliwują w kosmos swoje rakiety Atlas.
Minęło około 40 lat od stworzenia silnika rakietowego RD-170, ale nie stworzono dla niego godnych konkurentów. Według zachodnich biur projektowych RD-170 jest progiem postępu technicznego w zakresie silników rakietowych na paliwo ciekłe, a zagraniczni dziennikarze nazwali go „koroną tysiącletniej historii silników rakietowych”.
Ciołkowski miał rację
Twórca kosmonautyki Konstantin Ciołkowski już w 1903 roku zaproponował zastosowanie silnika na paliwo ciekłe w rakietach. Ale po I wojnie światowej rozpoczął się rozwój paliw rakietowych opartych na nitrocelulozie.
Chociaż nikt nie pomyślał o rezygnacji z silników na paliwo ciekłe. W 1926 roku Amerykanin Robert Goddard wystrzelił rakietę Nell napędzaną paliwem płynnym. W 2,5 sekundy wspięła się na 12 metrów. W 1933 roku Friedrich Zander stworzył podobną rakietę OP-2 wykorzystującą ciekły tlen z benzyną w ZSRR.
W przeciwieństwie do paliwa stałego silnik płynny był bardzo kapryśny. Dlatego wielu projektantów nie widziało w tym potencjału. Aż Wernher von Braun wraz z Walterem Thielem wysłali swoje V-2 do Londynu w 1944 roku. Pociski te miały silnik odrzutowy na paliwo ciekłe (LRE). To prawda, sam Brown wierzył, że wycisnął wszystko, co możliwe, z konstrukcji silnika.
W silniku na paliwo ciekłe dysza komory spalania jest narażona na kolosalne temperatury. Dalszy wzrost mocy po prostu stopiłby metal dyszy. Możliwość chłodzenia dyszy od wewnątrz była trudna, ponieważ ściany musiały być cieńsze w celu odprowadzenia ciepła. Ale jeśli metal jest cienki, nie wytrzyma ciśnienia i również się zapadnie.
Film promocyjny:
Rozwiązanie problemu znaleziono w latach 50. XX wieku w ZSRR i USA niemal jednocześnie. Dysza zaczęła być wykonana z dwóch korpusów, umieszczonych jeden w drugim, między którymi krążył chłodziwo. Idealnie samo paliwo. W końcu ciekły tlen wrze w temperaturze -183 °. W tym przypadku wewnętrzna cienka ściana była chłodzona paliwem, a zewnętrzna gruba nie pozwalała komorze eksplodować pod wpływem ciśnienia.
W 1960 roku w ZSRR pod kierownictwem projektantów Siergieja Korolewa i Walentina Głuszko powstał międzykontynentalny pocisk balistyczny R-7, na którym zamontowano silnik na elementach „ciekły tlen - nafta”. 12 kwietnia 1961 roku to właśnie ta rakieta wyrzuciła na orbitę Ziemi statek kosmiczny Wostok-1, pilotowany przez kosmonautę nr 1 Jurija Gagarina.
Pędź na Księżyc
Po pierwszym locie w kosmos oba supermocarstwa dołączyły do innej rasy - księżycowej. W rezultacie Amerykanie jako pierwsi dotarli na Księżyc, ale ZSRR również miał własne podstawy. Chociaż znaczenie lotu na Księżyc dla Moskwy zniknęło, zdecydowano, że jako pierwszy opanuje Marsa lub Wenus.
Wymagało to ciężkiego statku międzyplanetarnego z mocnym i niezawodnym silnikiem. We wczesnych latach sześćdziesiątych OKB-1 pod kierownictwem Siergieja Korolewa uruchomił program tworzenia silników odrzutowych na paliwo ciekłe N-1. Ale wszystkie cztery starty N-1 poniosły fiasko iw 1974 roku program N-1 został zamknięty.
Bardziej obiecujący stał się program tworzenia systemu kosmicznego wielokrotnego użytku Energia - Buran. Na stanowisko generalnego projektanta NPO Energia został mianowany akademik Valentin Glushko. Uważał, że najlepszym sposobem umieszczenia statku kosmicznego Buran na orbicie byłby pojazd nośny Energia (PH), który zamiast dwóch dopalaczy na paliwo stałe, jak przypuszczano wcześniej, miałby cztery akceleratory startowe z silnikami RD-170.
Pomysł na silnik tlenowo-naftowy RD-170 również należy do Głuszki, ale w 1976 roku zespół Biura Projektowego Energomasz pod kierownictwem Witalija Radowskiego zaczął go udoskonalać. Najważniejszym elementem projektu było to, że obszar maksymalnych temperatur przebiegał wzdłuż osi komory spalania, a „na krawędziach” był znacznie „zimniejszy”. Umożliwiło to zwiększenie mocy bez ryzyka zniszczenia dyszy. Ale jeszcze zanim paliwo dostało się do komory, składniki samozapalne zostały zmieszane bezpośrednio w rurociągu. Sama dysza została wykonana z unikalnego stopu niklu, który może wytrzymać agresywną mieszankę pod ciśnieniem 270-300 atmosfer. W rezultacie powstał najpotężniejszy silnik na świecie o mocy 20 milionów koni mechanicznych!
RD-170 okazał się o 5,5% mocniejszy niż amerykański jednokomorowy silnik F-1, przy czym był prawie półtora raza mniejszy. Jednocześnie RD-170 jest bardziej ekonomiczny, ponieważ jest zbudowany zgodnie ze schematem cyklu zamkniętego, podczas gdy F-1 realizuje prostszy, ale mniej wydajny cykl otwarty. Chociaż charakterystyczny „ekonomiczny” jest raczej arbitralny: w jednej komorze RD-170 o średnicy zaledwie 380 milimetrów spala się 600 kilogramów paliwa na sekundę.
25 sierpnia 1980 roku odbył się pierwszy test silnika RD-171 (wersja RD-170 dla rakiety Zenit), a następnie dziesiątki testów do 15 maja 1987 roku, po raz pierwszy udany start rakiety nośnej Energia z silnikami RD. 170 w pierwszym etapie. 15 listopada 1988 roku odbył się pierwszy i niestety ostatni lot kosmiczny statku kosmicznego „Buran” wystrzelonego na orbitę przez rakietę nośną „Energia”. Była to pieśń łabędzi radzieckiej kosmonautyki.
Maska o jakiej nigdy nie śniło się
Konstrukcja RD-170 ze względu na swoje cechy wzbudziła podziw nawet wśród Amerykanów. Nie mogli zrozumieć: jak to możliwe ?! W czasach radzieckich konstrukcja silnika została sklasyfikowana, ale po rozpadzie ZSRR Stany Zjednoczone chciały uzyskać ten sam mocny silnik.
W latach 90. NPO Energomash, który wyprodukował RD-170, znalazł się w trudnej sytuacji ekonomicznej. A propozycja amerykańska umożliwiła zachowanie przedsiębiorstwa. Ale w USA istniało prawo zabraniające dostaw importowanych produktów do strategicznych branż. Następnie na zlecenie amerykańskiej firmy Pratt & Whitney Energomash rzekomo opracował nowy silnik - RD-180. Chociaż w rzeczywistości był to półsilnik RD-170 - dla Amerykanów moc RD-170 była nadmierna. Sprzedaż RD-180 w USA odbyła się za pośrednictwem RD-Amros (RD-AMROSS), spółki joint venture pomiędzy Pratt & Whitney i NPO Energomash. To Amros był właścicielem praw patentowych do tego silnika. Okazało się, że rozwój prawny jest w połowie amerykański, w połowie rosyjski. Ale w rzeczywistości RD-180 jest spuścizną sowieckiej ery kosmicznej.
Chociaż zgodnie z warunkami kontraktu Amerykanie otrzymali całą dokumentację techniczną i prawo do produkcji silnika w domu, Yankees nigdy nie byli w stanie zmontować RD-180. Okazuje się, że dokumentacja to nie wszystko. I chociaż liberałowie twierdzą, że Stany Zjednoczone po prostu tego nie potrzebują, mówią, że taniej jest kupić w Rosji, tak nie jest. Może jeśli chodzi o ziemniaki lub olej, to powiedzenie jest prawdziwe, ale USA wolą zbierać strategiczny sprzęt dla astronautyki w domu. Po prostu nie mogli.
Chociaż w lutym 2019 roku Elon Musk powiedział, że silnik Raptora, wyprodukowany przez jego firmę SpaceX, pod względem ciśnienia w komorze spalania przewyższył RD-180, to naiwnością byłoby wierzyć w to bez wielokrotnych testów. Dlatego też amerykańska firma United Launch Alliance (ULA) po raz kolejny podpisała kontrakt z rosyjskim NPO Energomash na dostawę silników RD-180 do 2020 roku. A Musk, choć próbuje, 40 lat temu nie udowodnił swojej konkurencyjności z sowiecką kosmonautyką.
Prokhor EZHOV