Американский двигатель ВЕ-4 — «похоронщик» российского РД-180?

Кипение страстей, по крайней мере, в СМИ, по поводу РД-180 понемногу пошло на убыль. Широкая публика уже устала читать и слышать о необходимости скорейшей замены российского двигателя американской альтернативой с целью исключить зависимость США в области национальной безопасности от РФ.

К тому же, в Соединенных Штатах есть двухгодичный запас российских двигателей, а военно-воздушные силы и компания «Объединенный пусковой альянс» (ULA), эксплуатирующая ракеты-носители «Дельта-4» и «Атлас-5» (последний как раз и использует РД-180), уже обратились с просьбой к Конгрессу смягчить жесткое требование, выдвинутое законодателями: «После 2019 года — никаких РД-180! Американские ракеты, выводящие в космос полезные нагрузки в интересах национальной безопасности, будут летать только на американских двигателях».

«Наш двигатель вероятнее всего будет готов к 2019 году, и вполне вероятно, что совершит к этому времени успешный полет, — говорят Конгрессу ULA и ВВС. — Но ведь слетать один раз и быть сертифицированным для регулярной эксплуатации — не одно и то же. Поэтому, неплохо, чтоб у нас была возможность закупить партию РД-180 для использования и после 2019 года».

Палата депутатов в принципе готова рассмотреть этот вариант и даже заложила средства на такого рода покупку в проект бюджета на 2016 год. Однако, сенатский комитет по вооруженным силам проявляет непреклонность: 2019 — крайний срок! Тем более, что Россия дала понять: если она и будет дальше поставлять в США РД-180, то только для применения на тех ракетах-носителях «Атлас-5», которые будут выводить в космос исключительно гражданские полезные нагрузки.

Чья позиция возьмет верх — Палаты депутатов или Сената, сказать пока сложно, но при любом варианте на горизонте уже ясно обозначились контуры того американского двигателя, которому предстоит заменить российское «сердце» носителя «Атлас-5».

Вырвавшийся в лидеры из «группы преследования»

Многим из нас, кто смотрит легкоатлетические соревнования, нередко приходилось наблюдать такую картину: впереди бегут несколько человек, а за ними основная группа спортсменов. И вдруг, к концу дистанции из этой группы вырывается бегун, который не только догоняет лидеров, но и обходит их.

Вот такая аллегория приходит на ум, когда думаешь о частной аэрокосмической компании Blue Origin и ее основателе (а по совместительству — одном из «отцов» системы Интернет-торговли Amazon и владельце газеты «Вашингтон пост») Джеффри Безосе.

Blue Origin, так же, как и ее «коллеги» — SpaceX, «Orbital АТК», «Сьерра Невада» и «Боинг» откликнулась на призыв НАСА поучаствовать в освоении околоземного пространства. Прaвда, планы у нее были куда менее амбициозные, чем у других компаний. Если те боролись за миллиардные контракты НАСА на разработку и производство носителей и космических кораблей, то Blue Origin получила от агентства лишь около 4 миллионов долларов на проведение наземных испытаний двух инновационных конструкций.

Первая — это спасательная система для астронавтов, а вторая — композитная кабина корабля. Что же касается пилотируемой техники, то Blue Origin довольствовалась разработкой суборбитального корабля для космического туризма, названного « New Shepard» в честь первого американского астронавта Алана Шепарда. Есть, впрочем, и планы создать корабль для орбитальных полетов, но пока работы по нему не вышли из стадии предварительного проектирования.

Таким образом, все, что делала эта компания на фоне, например, SpaceX, «Боинг» или «Сьерра Невада» вполне попадало в категорию «ничего особенного». «То, что для Маска (главы SpaceX) бизнес, для Безоса — хобби», — сказал в интервью газете «Вашингтон пост» Маршалл Каплан, преподаватель аэрокосмических дисциплин в университете штата Мэриленд.

Но, как оказалось, за ширмой этого «ничего особенного» шла деятельность, которая, по своей серьезности, намного выходила за рамки хобби, и которая вывела Blue Origin в лидеры в области обеспечения американской независимости в космосе, по крайней мере в сфере пусковых услуг.

ВЕ-4 — «явление героя»

Как оказалось, главное, на чем сосредоточилась Blue Origin — это разработка и производство ракетных двигателей. Первый из них — ВЕ-3 (Blue Engine — 3), сравнительно маломощный, созданный для «Нью Шепарда», развивает тягу 490 килоньютонов (кН). Хотя при этом он может дросселироваться (менять тягу) в очень широком диапазоне и в перспективе использоваться для верхних ступеней носителей, разрабатываемых Blue Origin для орбитальных полетов.

Но истинный «герой» — это ВЕ-4. Его тяга достигает 2 400 кН, что вполне позволяет использовать его на современных носителях среднего и даже тяжелого класса. Правда, для этого потребуется установить 2-3 двигателя ВЕ-4 на первую ступень. Но это — вопрос техники.

Компания ULA, которая объединила свои усилия с Blue Origin по созданию альтернативы РД-180, считает, что в настоящее время ВЕ-4 является наиболее зрелым американским двигателем, способным заменить российское «сердце» «Атласа-5». Кстати, это одна из причин, по которым создание ВЕ-4 шло несколько медленнее, чем «Мерлина», который выталкивает на орбиту ракету-носитель «Фалькон-9» компании SpaceX. Blue Origin потратила больше времени на совершенствование ВЕ-4, чем SpaceX — своего «Мерлина».

Одной из главных изюминок ВЕ-4 является топливо, которое он использует. В отличие от традиционного «коктейля» из кислорода-водорода, или кислорода-керосина, ВЕ-4 работает на кислороде-метане. Кроме того, у него только один турбонасосный агрегат (это, как бензонасос в автомобиле), а не два, как у большинства двигателей. По мнению специалистов, это повысит эффективность работы ВЕ-4.

А что дает кислородно-метановая смесь? Некоторое увеличение мощности двигателя, но не только. Сжиженный метан легче хранить, чем сжиженный водород. Если температура кипения первого составляет минус 163 градуса, то второго — минус 253 градуса по Цельсию. Это означает, что для сохранения метана в жидком состоянии может хватить пассивного охлаждения с помощью термоизоляции, в то время, как для водорода почти всегда необходимо активное охлаждение с помощью холодильных установок. Кроме того, метан более плотный, чем водород, а значит для него потребуются топливные баки меньшего размера.

Хорошо, это что касается преимущества кислородно-метанового перед кислородно-водородным двигателем. А какие «плюсы» у ВЕ-4 будут по сравнению с кислородно-керосиновым двигателем, как, например, РД-180? Главный из них — это заметно большая многоразовость использования. Когда одним из компонентов топлива является керосин, то на стенках камер сгорания всегда образуется нагар, который разрушает металл. А после использования метана стенки будут чистыми и, как следствие, более «долгоживущими».

Ну и на «десерт» — кислородно-метановые двигатели являются наиболее подходящими для полета к Марсу ЖРД (жидкостными ракетными двигателями), в том числе и потому, что их можно заправить топливом, изготовленном на Красной планете. Углекислый газ, которым изобилует марсианская атмосфера, может, с использованием марсианского льда или воды, относительно легко быть превращен в метан. Именно поэтому SpaceX в настоящее время работает над созданием мощного кислородно-метанового двигателя «Раптор» для нижних и верхних ступеней своего перспективного сверхтяжелого носителя, предназначенного для марсианских экспедиций.

От ВЕ-4 к «Вулкану» и «тайны мадридского двора»

Но амбиции Blue Origin простираются за пределы создания замены для РД-180. В перспективе ВЕ-4 должен стать главным двигателем новой ракеты «Вулкан», которая должна заменить «Атлас-5″. ULA и Blue Origin уже сформировали альянс по созданию нового носителя. По планам, первый «Вулкан» должен отправиться в космос в 2019 году. Для этого ВЕ-4 должен совершить, как минимум один испытательный полет уже в 2017 году.

Итак, да здравствует ВЕ-4? Не спешите, есть тут одна интрига. Во-первых, имеется еще, как минимум одна американская компания, которая желает предложить замену для РД-180. Это АТК (Alliant Techsystems Inc.). В начале нынешнего года она слилась с компанией «Orbital», но еще до этого Кент Роммингер, вице-президент АТК по развитию бизнеса заявил в интервью «Вашингтон пост», что в течение трех лет они создадут альтернативу РД-180 и по цене меньшей, чем российский двигатель. Теперь эта альтернатива находится в руках « Orbital АТК».

А во-вторых, американская компания Aerojet Rocketdyne (AJR) изъявила желание купить ULA за 2 миллиарда долларов. Если сделка состоится, то AJR наверняка постарается установить на «Атлас-5″, а впоследствии и на «Вулкан» свое «дитя» — кислородно-керосиновый двигатель. И тогда — прощай ВЕ-4.

Но и у того и у другого двигателя, по мнению Каплана, есть одно неоспоримое преимущество — они дешевле по сравнению с теми ЖРД, которые традиционно разрабатывались в рамках государственных контрактов и под строгим государственным контролем. Частные компании имели возможность сами выбирать наиболее эффективные методы разработки и испытаний своей техники, что удешевило данные работы.

Однако, вне зависимости от того, какой двигатель в конечном итоге придет на смену РД-180, ясно одно — американская аэрокосмическая индустрия атакует широким фронтом зависимость США от России в космосе, ставя при этом цель не только покончить с этой зависимостью, но и создать космическую технику на основе самых современных научно-технических достижений.