Для Джеффа Безоса успех туристического космического корабля New Shepard — это всего лишь промежуточный этап…
Знаете ли вы, что сейчас американские военные спутники запускают ракеты с российскими двигателями? На американские ракеты «Атлас-5» устанавливали российский двигатель РД-180, из-за чего в США возникали различные проблемы. Ключ к их решению находится в руках Джеффа Безоса.
В этой статье я хочу рассказать об иронии российско-американских отношений в области космических технологий и американских ракетных разработках. Конечно же, с этой историей глубоко связан Илон Маск.
«Дельта-4» и «Атлас-5»
Нездоровой ситуации вокруг американских космических разработок положила начало программа развития одноразовых ракет-носителей EELV (Evolved Expendable Launch Vehicle), предложенная ВВС США в 1994 году.
В соответствии с этим проектом США должны были разрабатывать новые ракеты для запуска военных спутников. Тендер тогда выиграли компании Boeing и Lockheed Martin.
Boeing разработала «Дельта-4», на которую устанавливался новый двигатель RS-68 компании Rocketdyne. Это — производитель двигателей, обладающий длинной историей: он создал двигатели F-1 и F-2 для крупнейшей в мире ракеты, отправившей в космос космический корабль «Аполлон», а также основной двигатель «Спейс шаттла» RS-25.
В свою очередь, Lockheed Martin построила «Атлас-5», а в качестве двигателя для нее был выбран российский РД-180. В то время Россия и США находились в дружеских отношениях в области космических разработок, а ВВС США уже давно обсуждали установку российских двигателей на свои ракеты, поэтому эту идею приняли без особых проблем.
Таким образом, Lockheed Martin получила недорогой двигатель, который отличался лучшими в мире характеристиками и надежностью, благодаря чему ей удалось существенно сократить время и деньги на создание новой силовой установки. На тот момент Россия испытывала финансовые затруднения в результате распада СССР, и это стало одной из причин продажи двигателя по низкой цене.
Первый запуск обоих аппаратов состоялся в 2002 году. Так началась их эксплуатация. В 2006 году Lockheed Martin и Boeing создали совместное предприятие ULA (United Launch Alliance). «Атлас-5» и «Дельта-4» стали позиционировать в качестве основных американских ракет, находящихся в ведении этой компании. В основном она занималась запуском правительственных спутников.
Когда началась реальная эксплуатация аппаратов, намного активнее использовался «Атлас-5» — его запускали почти в два раза чаще, чем «Дельта-4». Дело в том, что это было дешевле.
Причина дешевизны заключалась в конструкции.
В двигателе RS-68, установленном на «Дельта-4», в качестве окислителя используется жидкий кислород, а в качестве топлива — жидкий водород. Этот тип двигателя характеризуется хорошей экономией топлива (удельный импульс), однако и топливо, и окислитель должны храниться при очень низких температурах. В результате на запуск уходит время.
В свою очередь, в российском РД-180, устанавливаемом на «Атлас-5», в качестве окислителя используется также жидкий кислород, однако в качестве топлива — РП-1, являющийся разновидностью керосина. Хотя такой тип двигателя уступает жидкому водороду с точки зрения экономичности, он обладает такими преимуществами, как простота обращения с самим топливом, высокая плотность топлива, позволяющая разместить его в компактном корпусе, а также небольшое время и усилия для запуска. Эти особенности повысили преимущество «Атлас-5».
Возникновение украинской проблемы и приостановка использования РД-180
Тем не менее в 2014 году возник конфликт вокруг Украины, что привело к резкому изменению российско-американских отношений и ситуации с космическими технологиями внутри США.
Президент Барак Обама ввел против России экономические санкции, и российско-американские отношения резко ухудшились. В результате Россия пригрозила, что запретит США использовать РД-180.
В связи с этим американский Конгресс принял решение отказаться от применения российского двигателя для запуска военных спутников и дальнейшего его импорта. Другими словами, США лишились одной из основных ракет для запуска военных спутников, а компания ULA — возможности получать заказы на эту ракету.
В последствии ограничения сняли, но ситуация могла повториться.
Поэтому компании ULA пришлось в срочном порядке разрабатывать новый двигатель. Одновременно Конгресс принял закон об обязанности ВВС США конструировать новые силовые установки.
ULA занималась разработкой самих ракет и их эксплуатацией, и у не не было отдела разработки двигателей. Поэтому она заказала двигатель у сторонней компании.
В результате тендер достался Blue Origin Джеффа Безоса и Aerojet Rocketdyne, которые приступили к созданию настоящего американского ракетного двигателя.
Aerojet Rocketdyne — это корпорация, появившаяся в результате слияния упомянутой выше Rocketdyne, сконструировавшей двигатель RS-68 для «Дельта-4», и Aerojet, которая хорошо известна своими разработками для военно-космической отрасли.
Илон Маск подал в суд на ВВС США
Когда разразился украинский кризис, произошло еще одно очень важное событие. Благодаря международному конфликту компания SpaceX впервые получила заказ на запуск американского военного спутника.
Когда в 2005 году Boeing и Lockheed Martin объявили о создании ULA, компания SpaceX (основанная в 2002 году), возглавляемая Илоном Маском, подала на них в суд в связи с нарушением антимонопольного законодательства в сфере услуг запуска военных спутников.
Это произошло за пять лет до первого запуска основной ракеты SpaceX Falcon 9. В то время у Маска уже была идея работать на оборонную промышленность. Тем не менее министерство обороны США подчеркнуло, что в формировании ULA нет никаких проблем, и в 2006 году начало размещать там заказы.
В 2010 году SpaceX успешно запустила первую Falcon 9. Тогда эта ракета еще не обладала системой самостоятельного возврата — она ничем не отличалась от обычных ракет, которые летают только в одну сторону.
В феврале 2014 года разразился украинский конфликт, и SpaceX в очередной раз подала иск против ВВС. Она заявила, что долгосрочный контракт с ULA на запуск военных спутников препятствует рыночной конкуренции, и потребовала приобщить ее к проекту.
На этом фоне в ноябре 2015 года произошло редкое событие. На заявку ВВС, касающуюся запуска GPS-спутника, откликнулась только SpaceX. На то время у компании ULA, которой Конгресс запретил применять российские двигатели РД-180, других силовых установок не было.
У ULA была ракета «Дельта-4», но она не могла конкурировать с дешевой Falcon 9. А в декабре того же года возвратная модель Falcon 9 была успешна запущена и возвращена на базу.
Справившись со всеми трудностями, в 2016 году SpaceX вышла на рынок запуска американских военных спутников, который был монополизирован ULA.
BE-4 Blue Origin против AR-1 Rocketdyne
SpaceX развивалась стремительными темпами, и одновременно в США проводились разработки двигателя на замену российскому РД-180.
Aerojet Rocketdyne конструировала двигатель под маркировкой AR-1. В нем в качестве окислителя используется жидкий кислород, а в качестве топлива — керосин.
В РД-180, устанавливаемый на «Атлас-5», применялся один из видов керосина РП-1, и в AR-1 также предполагалось использовать такой же топливный компонент. Смысл был в том, чтобы просто заменить двигатель «Атлас-5», серьезно не модифицируя конструкцию самой ракеты.
Между тем Blue Origin в настоящее время разрабатывает двигатель BE-4. Окислителем для этого двигателя является обычный жидкий кислород, но в качестве топлива используется метан. Метан дешев, экономичен, умещается в небольшом баке, поэтому конструкцию ракеты можно упростить. Кроме того, благодаря использованию 3D-принтера стало проще изготавливать сложные внутренние конструкции двигателя, и в то же время позволило снизить производственные затраты.
Эта гонка разработок началась в 2014 году. И поскольку в 2015 году SpaceX ворвалась в оборонную промышленность со своей дешевой ракетой, ULA также оказалась перед необходимостью не только создания нового двигателя, но и разработки новой ракеты, запуск которой не требовал бы больших расходов.
В результате в качестве преемника «Атлас-5» возник проект «Вулкан». На эту ракету было решено устанавливать чисто американский двигатель.
Что касается «Вулкана», то его первую ступень нельзя использовать повторно, поскольку она не может возвращаться, как Falcon 9 компании SpaceX, однако расходы удалось уменьшит за счет возврата при помощи парашюта двух двигателей первой ступени, которые в воздухе должен подбирать вертолет.
И в сентябре 2018 года ULA выбрала ВЕ-4 компании Blue Origin в качестве силовой установки для «Вулкана». То есть метановый двигатель Безоса победил хорошо зарекомендовавший себя двигатель на твердом керосиновом топливе.
New Shepard и ВЕ-4 — это шаг к New Glenn
Перед космическим путешествием Джефф Безос объявил об уходе с поста генерального директора компании Amazon. Тем не менее ему пока всего 57 лет. Главой Blue Origin Безос назначил Боба Смита (Bob Smith), но он по-прежнему владеет обоими бизнесами.
И сейчас Blue Origin выполняет миссию по запуску американских военных спутников ракетами с отечественными двигателями, разрабатывая ВЕ-4. Ракету «Вулкан» с двумя такими двигателями планируется запустить в 2022 году.
Кроме того, Безос не только будет поставлять ВЕ-4 компании ULA, но и хочет установить его на новую сверхкрупную ракету New Glenn, которую разрабатывает Blue Origin. Новая ракета с семью ВЕ-4 может быть в двухступенчатом или трехступенчатом исполнении. В случае трех ступеней ее длина составит без малого 95 метров.
Длина новой большой ракеты Starship, которую конструирует SpaceX, достигнет 120 метров. «Сатурн-5», принимавшей участие в проекте «Аполлон», — 110,6 метра. Space Launch System, которая должна быть запущена в ноябре этого года, — 98 метров.
То есть New Glenn Безоса станет четвертой по длине ракетой в мире. Как и Falcon 9, ее первая ступень сможет возвращаться на Землю, приземляясь вертикально.
Первая ступень New Glenn будет оснащаться ВЕ-4, а вторая — ВЕ-3. Эта силовая установка была установлена на космическом корабле New Shepard, на котором Безос совершил космическое путешествие. Другими словами, можно сказать, что New Shepard — это испытательный модуль New Glenn.
Последнюю планировалось запустить в начале 2021 года, но старт постоянно откладывался — то на февраль, а затем на четвертый квартал 2022 года. Стартовая площадка LC-36 на мысе Канаверал во Флориде уже давно сдана в долгосрочную аренду Blue Origin.
Ёсио Судзуки:
После работы редактором в издательстве стал писателем и независимым журналистом. Работает над учебниками и книгами по космосу, науке и технологиям, самолетам Второй мировой войны и макроэкономике.
Является автором книг «Полная история развития космических проектов», «Научно-технические проекты будущего» и «Учебник по акциям и мировой экономике после пандемии нового коронавируса».