В разгара на санкциите срещу Русия американците отлично разбраха, че на някои места не могат без руски внос. Например, без ракетния двигател RD-180 - по-малко копие на съветския двигател RD-170, върху който САЩ все още изстрелват своите космически ракети Atlas.
Около 40 години са изминали от създаването на ракетния двигател RD-170, но за него не са създадени достойни конкуренти. Според западните дизайнерски бюра, RD-170 е таванът на техническия прогрес в ракетните двигатели с течно гориво, а чуждестранните журналисти го нарекоха "короната на хилядолетната история на ракетните двигатели".
Циолковски беше прав
Основателят на космонавтиката Константин Циолковски предложи да се използва двигател с течно гориво в ракети още през 1903 година. Но след Първата световна война започва разработването на ракетни горива на базата на нитроцелулоза.
Въпреки че никой не се сети да се откаже от двигателите с течно гориво. През 1926 г. американецът Робърт Годар изстрелва ракета Nell с течно гориво. За 2,5 секунди тя се изкачи на 12 метра. През 1933 г. Фридрих Зандър създава подобна ракета OP-2, използвайки течен кислород с бензин в СССР.
За разлика от твърдото гориво, течният двигател беше много капризен. Поради това много дизайнери не виждаха потенциал в него. Докато Верхер фон Браун, заедно с Уолтър Тил, не изпращат своите V-2 в Лондон през 1944 година. Тези ракети имаха реактивен двигател с течно гориво (LRE). Вярно, самият Браун вярваше, че изтръгва всичко възможно от дизайна на двигателя.
В двигател с течно гориво дюзата на горивната камера е изложена на колосални температури. Допълнително увеличаване на мощността просто ще стопи метала на дюзата. Възможността за охлаждане на дюзата отвътре беше трудна, тъй като стените трябваше да бъдат направени по-тънки за отстраняване на топлина. Но ако металът е тънък, тогава той няма да издържи на налягането и също ще се срути.
Промоционално видео:
Решението на проблема е намерено през 50-те години на XX век в СССР и САЩ почти едновременно. Дюзата започна да се прави от две тела, поставени едно в друго, между които циркулира охлаждащата течност. В идеалния случай самото гориво. В крайна сметка течният кислород кипи при температура от -183 °. В този случай вътрешната тънка стена се охлаждаше с гориво, а външната дебела не позволяваше камерата да избухне от налягане.
През 1960 г. в СССР, под ръководството на дизайнерите Сергей Королев и Валентин Глушко, е създадена междуконтинентална балистична ракета R-7, върху която е монтиран двигател на компонентите "течен кислород - керосин". На 12 април 1961 г. именно тази ракета хвърли космическия кораб "Восток-1", пилотиран от космонавт № 1 Юрий Гагарин, на орбитата на Земята.
Тире към Луната
След първия полет в космоса двете суперсили се присъединиха към друго състезание - лунното. В резултат американците бяха първите, които стигнаха до Луната, но СССР имаше и собствени основи. Въпреки че значимостта на полет до Луната за Москва е изчезнала, е решено да бъде първият, който овладява Марс или Венера.
Това изискваше тежък междупланетен кораб с мощен и надежден двигател. В началото на 60-те години ОКБ-1 под ръководството на Сергей Королев стартира програма за създаване на реактивни двигатели с течно гориво N-1. Но и четирите старта на N-1 претърпяха фиаско и през 1974 г. програмата N-1 беше затворена.
Програмата за създаването на космическата система за многократна употреба Енергия - Буран стана по-обещаваща. Академик Валентин Глушко бе назначен за генерален дизайнер на NPO Energia. Той вярваше, че най-доброто средство за изстрелване на космическия кораб „Буран“в орбита ще бъде изстрелващото превозно средство „Енергия“(PH), което вместо два усилвателя с твърдо гориво, предполагаеми по-рано, ще разполага с четири ускорители за изстрелване с двигатели RD-170.
Идеята за двигателя с кислород-керосин RD-170 също принадлежи на Глушко, но през 1976 г. екипът на дизайнерското бюро "Енергомаш" под ръководството на Виталий Радовски започва да го усъвършенства. Акцентът на дизайна беше, че регионът на максимални температури минаваше по оста на горивната камера, а „в краищата“беше много „по-студен“. Това направи възможно увеличаването на мощността без риск от унищожаване на дюзата. Но още преди да влезе горивото в камерата, самозапалващите се компоненти бяха смесени точно в тръбопровода. Самата дюза е направена от уникална никелова сплав, която може да издържи на агресивна смес с налягане 270-300 атмосфери. В резултат на това беше създаден най-мощният двигател в света с 20 милиона конски сили!
RD-170 се оказа с 5,5% по-мощен от американския еднокамерен двигател F-1, докато беше почти един и половина пъти по-малък. В същото време RD-170 е по-икономичен, тъй като е изграден според схемата на затворен цикъл, докато F-1 изпълнява по-прост, но не толкова ефективен отворен цикъл. Въпреки че характерното „икономично“е доста произволно: в една камера RD-170 с диаметър само 380 милиметра, 600 килограма гориво гори в секунда.
На 25 август 1980 г. се провежда първият тест на двигателя RD-171 (версия на RD-170 за ракета Зенит). След това има десетки тестове до 15 май 1987 г., първото успешно изстрелване на ракетата-носител Energia с RD- 170 на първия етап. И на 15 ноември 1988 г. е извършен първият и, уви, последният космически полет на космическия кораб "Буран", изстрелян в орбита от ракети "Енергия". Това беше лебедовата песен на съветската космонавтика.
Маската никога не е мечтала
Дизайнът на RD-170, поради неговите характеристики, предизвика възхищение дори сред американците. Те не можаха да разберат: как е възможно ?! В съветско време дизайнът на двигателя е класифициран, но след разпадането на СССР САЩ искат да получат същия мощен двигател.
През 90-те години NPO Energomash, който произвежда RD-170, се озова в трудна икономическа ситуация. А американското предложение даде възможност да се запази предприятието. Но в САЩ има закон, който предотвратява доставката на внос на продукти в стратегическите индустрии. Тогава по поръчка на американската компания Pratt & Whitney Енергомаш уж е разработил нов двигател - RD-180. Въпреки че всъщност това беше полумотор RD-170 - за американците мощността на RD-170 беше прекомерна. Продажбата на RD-180 в САЩ е извършена чрез RD-Amros (RD-AMROSS), съвместно предприятие между Pratt & Whitney и NPO Energomash. Именно Amros беше собственикът на патентните права за този двигател. Оказа се, че правната разработка е наполовина американска, наполовина руска. Но всъщност RD-180 е наследство от съветската епоха в Космоса.
Въпреки че, съгласно условията на договора, американците са получили цялата техническа документация и правото да произвеждат двигателя у дома, янките никога не са успели да сглобят RD-180. Оказва се, че документацията не е всичко. И въпреки че либералите твърдят, че Съединените щати просто не се нуждаят от това, те казват, че е по-евтино да го купите в Русия, не е така. Може би, когато става дума за картофи или олио, поговорката е вярна, но САЩ предпочитат да събират вкъщи стратегическо оборудване за астронавтика. Те просто не можеха.
Въпреки че през февруари 2019 г. Елон Мъск каза, че двигателят на Raptor, произведен от неговата компания SpaceX, надминава RD-180 по отношение на налягането в горивната камера, би било наивно да се вярва на това без повторни тестове. Следователно американската компания United Launch Alliance (ULA) отново подписа договор с руския NPO Energomash за доставката на двигатели RD-180 до 2020 г. И Мъск, въпреки че се опитва, не е доказал своята конкурентоспособност със съветската космонавтика преди 40 години.
Прохор ЕЖОВ