För närvarande skapar amerikanska Blue Origin och Aerojet Rocketdyne en ersättare för den ryska RD-180-motorn. Företagen konkurrerar med varandra, var och en planerar att certifiera sin enhet senast 2019. En ung Blue Origin fungerande prototyp BE-4 (Blue Engine-4) i mars, men bänktesterna i maj misslyckades. Aerojet Rocketdyne, som skapade motorerna för den amerikanska månraketen och den beprövade Aerojet Rocketdyne, verkar släpa efter: det var först i maj som den gjorde de första brandtesterna av AR1-förkammarna, varav ett fungerande prov är saknas fortfarande. Om det är värt att förvänta sig USA:s överhängande vägran från RD-180 - fick jag reda på.
Idag är en RD-180 tvåkammar raketmotor för flytande drivmedel installerad på det första steget av den amerikanska tunga raketen Atlas V. Bränslet är fotogen, oxidationsmedlet är syre. Motorn utvecklades 1994-1999 på basis av fyrkammaren RD-170 monterad på sidoförstärkarna på den sovjetiska supertunga raketen Energia (i själva verket är de de första stegen av den rysk-ukrainska bärraketen). Kontraktet för skapandet av en motor för USA mellan (idag är dess Rocketdyne-division en del av Aerojet Rocketdyne) och undertecknades i juni 1996. Det gick fyra år mellan ingåendet av avtalet och uppskjutningen av den första raketen.
Brandtester av RD-180 började vid Energomash i november 1996. Den första produktionsmotorn skeppades till USA i januari 1999, där den tre månader senare certifierades för Atlas III-medelraketen. Första gången en amerikansk bärare med rysk motor flög i maj 2001, gjordes totalt sex Atlas III-uppskjutningar, och alla var framgångsrika. För Atlas V certifierades RD-180-enheten i augusti 2001, den första lanseringen av den nya bäraren ägde rum ett år senare. Den 18 april 2017 lanserades Atlas V-raketen 71 gånger, varav en gång var delvis framgångsrik (den ryska motorn hade inget med det att göra: det fanns en läcka av flytande väte från tanken i Centaur-översteget, som ett resultat av vilket nyttolasten fördes in i en off-design bana ).
Idag är Atlas V faktiskt den främsta amerikanska tunga missilen. Lanseringar av en annan tung amerikansk bärare - Delta IV (den har inga ryska motorer) - är för dyra, så på grund av konkurrensen med den medeltunga Falcon 9-raketen bestämde jag mig för att minimera dem. Sedan 2007 har Boeing och Lockheed Martin, tillverkare av Atlas V, hanterat lanseringar av sina fordon genom samriskföretaget ULA (United Launch Alliance). Detta företag har stora problem i USA. För det första, ännu billigare än Delta IV Atlas V-raketen idag konkurrerar inte med Falcon 9 i kommersiella, statliga och militära uppskjutningar; för det andra, på grund av försämringen av de rysk-amerikanska relationerna 2014, bör ULA överge köpet av RD-180 senast 2019.
Företaget har flera sätt att behålla sin verksamhet. Det första är att överge raketen och bygga en ny utan ryska motorer. Det andra är att försöka installera en ny motor i Atlas V istället för RD-180. Blue Origin tar det första tillvägagångssättet, Aerojet Rocketdyne tar det andra. Alternativet enligt vilket produktionen av RD-180 skulle kunna användas i USA står inte emot kritik: det är så dyrt och så långt att det är lättare att skapa en ny enhet. Dessutom upphör licensavtalet för överföringen till USA av tekniken för produktion av ryska RD-180-motorer 2030 - det är meningslöst att utöka den dyra produktionen på bara tio år.
”Amerikanerna trodde att de skulle börja arbeta med oss och om fyra år skulle de ta vår teknologi och reproducera dem själva. Jag sa genast till dem: ni kommer att spendera mer än en miljard dollar och tio år. Fyra år har gått och de säger: ja, det behövs sex år. Fler år har gått, säger de: vi behöver åtta år till. Sjutton år har gått, och de har inte reproducerat en enda motor. De behöver nu bara miljarder dollar för bänkutrustning för detta, sa Boris Katorgin, skaparen av RD-180-motorn, i detta avseende redan 2012.
Blue Origin och Aerojet Rocketdyne är för olika, vilket inte kan annat än återspeglas i strategierna för raketframdrivning. Aerojet Rocketdyne har genomgått många omorganisationer, skapandet på 1950- och 1960-talen av F-1-enheter installerade på den första etappen av Saturn V supertunga raket av Apollo månuppdraget. Dess AR1, liksom RD-180, är en raketmotor med sluten cykel med flytande drivmedel, fotogen används som bränsle, ett oxidationsmedel är
syre. Detta gör det möjligt att ersätta den ryska enheten med en amerikansk utan att fundamentalt modifiera Atlas V bärraket.
I maj 2017 genomförde Aerojet Rocketdyne de första eldningstesterna av förkammaren (där bränslet delvis brinner och sedan kommer in i förbränningskammaren) i AR1-motorn. "Efter att ha passerat denna viktiga milstolpe drar vi slutsatsen att AR1 kommer att vara redo att flyga 2019", säger Eileen Drake, VD och VD för Aerojet Rocketdyne. "När man ersätter rysktillverkade motorer på nuvarande bärraketer, bör uppdragets framgång vara den nationella prioriteringen nummer ett."
Drake noterade konkurrensegenskaperna hos AR1. Först används tredimensionell utskrift för att skapa enskilda delar av den amerikanska motorn. För det andra används en speciell nickelbaserad legering, vilket gör det möjligt att överge "exotiska metallbeläggningar som för närvarande används vid tillverkning av RD-180". För utvecklingen av AR1 använder företaget samma metodik som tidigare använts vid skapandet av sina andra enheter (RS-68, J-2X, RL10 och RS-25). Företaget planerar att skapa en fungerande prototyp (och nästan omedelbart certifiera) AR1 under 2019.
Enligt ULAs uppskattningar ligger Blue Origin två år före Aerojet Rocketdyne när det gäller att skapa en ersättare för RD-180. Företaget började arbeta på BE-4 redan 2011 som en del av arbetet med sin egen tunga missil, New Glenn; Den första fungerande prototypen av motorn presenterades i mars 2017. Blue Origin medger att RD-180 "fungerar med maximal prestanda", men ändå kommer de två enkammar BE-4 installerade på det första steget av Vulcan (egentligen Atlas VI), tillsammans att tillåta att utveckla mer dragkraft än två AR1 och en taxibana -180 vid första etappen av Atlas V. Till skillnad från AR1 och RD-180 använder BE-4 metan som bränsle. Blue Origin kallar BE-4 för världens kraftfullaste metanmotor.
De första bänktesterna av BE-4 misslyckades. "Igår förlorade vi en uppsättning testutrustning för bränslesystemet vid en av våra BE-4 testbänkar," sa Blue Origin och klargjorde att motorutvecklingsprocessen inte kommer att påverkas av incidenten. Bränslesystemet inkluderar ett flertal turbopumpar och ventiler som tillför bränsle/oxidantblandningen till injektorerna och förbränningskamrarna i raketmotorn med flytande drivmedel.
Företaget lovade att det snart kommer att återgå till testning. Från meddelandet publicerat av Blue Origin, som noterats av Ars Technica, är omfattningen av olyckan oklart, men "det faktum att Blue Origin är ett relativt hemligt företag (jämfört med samma SpaceX - cirka. "Lenta.ru") i allmänhet delade denna information, den är vägledande." Troligtvis hände faktiskt inget hemskt: Blue Origin har minst två testbänkar till sitt förfogande, och tidigare meddelade företaget att de planerar att skapa tre fungerande BE-4-prototyper samtidigt.
Kostnaden för BE-4-motorn är okänd. Blue Origin säger ingenting om detta, men det bör noteras att företaget ägs av en amerikansk miljardär, ägaren till vem som anses vara den femte rikaste mannen i världen (utöver medlemmar av kungafamiljer och chefer för enskilda stater): hans förmögenhet uppskattas till 71,8 miljarder dollar. Den utexaminerades främsta tillgång
Blue Origin och ULA har en speciell relation. 2015 ville Aerojet Rocketdyne köpa ULA för två miljarder dollar, i vilket fall RD-180 med största sannolikhet skulle ersättas med en AR1. Situationen ändrades av Blue Origin, som tecknade ett avtal med ULA om samarbete kring produktionen av BE-4 och faktiskt tog över initiativet från den tidstestade Aerojet Rocketdyne. Idag är BE-4 den mest troliga kandidaten för Vulcan-raketen, och AR1 betraktas som en reserv. I vilket fall som helst kommer AR1 att hitta användning, den kan installeras till exempel på det första steget av en tung raket som utvecklas av Orbital ATK.
Vulcan förväntas kunna genomföra upp till tio lanseringar per år under 2020-talet. Uppskjutningsfarkosten bör monteras på modulbasis och kommer att innehålla 12 medelstora och tunga missiler med olika kapacitet för att placera nyttolasten i omloppsbana. Förstastegsmotorerna (BE-4 eller AR1) kan återanvändas efter landning med hjälp av skyddande sköldar (för att förhindra överhettning från friktion när de tappas i atmosfären) och fallskärmar. ULA har för avsikt att använda platserna vid Cape Canaveral i Florida eller Vandenberg Air Force Base i Kalifornien som rymdhamnar för Vulcan. Den första uppskjutningen av Vulcan-raketen, som kommer att ersätta Atlas V med den ryska RD-180, är planerad till slutet av 2019.
Testerna av Be-4-raketmotorn som tillverkats av det amerikanska företaget Blue Origin slutade i misslyckande. Den ska ersätta den ryska RD-180, som är utrustad med amerikanska Atlas-V bärraketer. De två Be-4:orna vill drivas av Vulcans tunglyftsmissil, som utvecklas av United Launch Alliance som en del av ett offentlig-privat partnerskap med den amerikanska regeringen.
Förlorade en hel uppsättning testutrustning för bränslesystemet vid en av montrarna, rapporterade Blue Origin i Twitter... Samtidigt lugnade företaget: det är inget ovanligt i detta under testerna. Tiden börjar dock rinna ut. Den första starten av Vulcan är planerad till 2019. Och i framtiden kommer Be-4 att installeras på tunga New Glenn som ska ta rymdturister ombord. Men det finns globala planer, och USA hade inte och har ingen raketmotor för det första steget.
År 2014, på grund av försämringen av förbindelserna mellan USA och Ryssland, beslutade den amerikanska kongressen att överge den ryska RD-180 och påskynda utvecklingen av sina egna analoger. Men processen stannade öppet, och från och med mitten av 2016 köper Washington ytterligare 18 RD-180 från Moskva.
Exportalternativ
Den ryska motorn skapades i mitten av 90-talet. baserad på den berömda RD-170 - den mest kraftfulla huvudmotorn i världen (20 miljoner hk eller 800 ton). RD-180 hade en dragkraft på 400 ton, vilket var tillräckligt för att skjuta upp den amerikanska Atlas-raketen i omloppsbana. Energomash vann självsäkert anbudet.
Till skillnad från sin föregångare hade den nya motorn inte fyra förbränningskammare, utan två. Därför förbrukade den inte 2,5 ton bränsle per sekund, utan mindre än en och en halv. RD-180 visade sig vara mer ekonomisk och samtidigt ganska kraftfull. Det är ingen slump att amerikanerna valde det för sina längsta flygningar - till Pluto ("New Horizons"), till Jupiter ("Juno"), Mars ("Mars Reconnaisance Orbiter).
Foto: Wikipedia
RD-180 tillverkas fortfarande hos Energomash, speciellt för Atlas-missiler. Förresten, förbränningskammaren på denna motor är densamma som på RD-170. Och för att göra det tog sovjetiska ingenjörer decennier. Enligt akademikern vid den ryska vetenskapsakademin Boris Katorgin, som arbetade med motorn, är designen unik. Med en diameter på endast 38 centimeter förbränner kammaren 0,6 ton bränsle per sekund (!). Dessutom är kameran utrustad med skydd mot kraftiga värmeflöden. Och även kylmekanismen är noga genomtänkt. I Be-4 har detta problem ännu inte lösts. Annars hade testutrustningen inte brunnit ut.
Blåljus
Och detta trots att amerikaner måste spendera miljontals dollar på testbänkar. De har stått på Energomash länge. Dessutom, i en tryckkammare, kan du testa en motor dubbelt så kraftfull - samma RD-170.
Försvårar uppgiften med Blue Origin och det nya sättet att motorn fungerar. BE-4 kommer inte att köras på fotogen som RD-180, utan på flytande naturgas. Enligt utvecklaren, på grund av användningen av gasformiga bränslen, kommer dyra och komplexa tätningssystem inte att behövas. Dessutom finns inget sot kvar när gasen förbränns.
Och trots allt, med hänsyn till all know-how, kommer BE-4 att visa sig vara ungefär två gånger mindre kraftfull än RD-180. Så det är planerat att sätta så många som sju motorer på New Glenn-raketen. Men när? För tillfället testas turbopumparna och huvudventilerna på BE-4. En explosion inträffade för två år sedan i tester när ett försök gjordes att få motorn till full effekt, och detta förändrade allvarligt planerna på att sätta den i drift. Företaget sa att det kommer att fortsätta testa under 2017. Det är bara två år kvar till den första flygningen, men Blue Origin har ännu inte ens meddelat var BE-4 kommer att tillverkas. Men pressmeddelandet säger att det kommer att vara det billigaste av alla tillgängliga alternativ.
Blue Origin genomförde de första skjuttesterna av BE-4-motorn. Det amerikanska företaget ULA planerar att sätta den på sina nya Vulcan-missiler, som USA kommer att ersätta Atlas V-missiler utrustade med ryska RD-180.
Amazons grundare Jeff Bezos företag Blue Origin genomförde de första avfyrningstesterna av raketmotorn BE-4, som körs på flytande syre och flytande metan som oxidationsmedel och bränsle. Popular Mechanics rapporterar. Tidningen konstaterar att BE-4 kan bli den mest kraftfulla amerikanska raketmotorn i decennier framöver.
Blue Origin planerar att använda kraftverket på sin nya New Glenn tunga raket. Men motorn kan också användas av ett joint venture mellan Boeing och Lockheed Martin United Launch Alliance, som gör Altlas V-raketer och planerar att producera Vulcan.
Under skjuttester fick BE-4-motorn 50 % av sin effekt på tre sekunder. Blue Origin började utveckla det redan 2011, men offentliggjorde det först 2014.
Enligt PM är BE-4 den första stora raketmotorn som utvecklats från grunden av ett privat företag. Dess dragkraft vid drift på havsnivå bör nå 2400 kN: BE-4 är svagare än huvudmotorn i rymdfärjan och Raptor-motorn som utvecklats av SpaceX, som Elon Musks företag kommer att sätta på Big Falcon tunga raketer. BE-4 är återanvändbar.
Blue Origin fokuserade tidigare på utvecklingen av New Shepard, små suborbitala återanvändbara raketer, som kan föra turister till omloppsbanan höjd under några minuter. Drivna av BE-4-motorn kommer New Glens två- och trestegsraketer att åtminstone kunna leverera last och besättningar till en låg jordbana. BE-4 kommer att användas för att accelerera både första och andra etappen. Blue Origin planerar att skjuta upp en ny raket för första gången 2020.
United Launch Alliance JV tillkännagav planer på att sätta BE-4s på sina nya Vulcan-missiler redan i april 2015. Hittills har ULA två bärraketer till sitt förfogande: Atlas V (med den ryska RD-180-motorn) och Delta IV (med RS-68-motorn från amerikanska Rocketdyne). Det amerikanska försvarsdepartementet genomför nästan alla sina uppskjutningar på ULA-raketer. Enligt PM är en Vulcan med en BE-4-motor "en möjlighet för ULA att bygga en bärraket som kommer att vara billigare inte bara än den dyra Delta IV, utan även Atlas V."
Rysk raketmotor RD-180 (Foto: Alexey Filippov / TASS)
Men i maj 2017 misslyckades BE-4: under testning exploderade motorns kraftblock. Och Rocketdyne försöker genom kongressen tvinga ULA att installera nya Rocketdyne AR1-motorer på sina raketer, men än så länge är man engagerad i utvecklingen av Bezos.
BE-4-motorn måste också genomgå flygtester som en del av raketen för att bekräfta dess parametrar, säger Igor Arbuzov, generaldirektör för NPO Energomash JSC, till RBC. "Därför har våra kollegor fortfarande mycket arbete kvar att göra innan motorn kan köras", sa han. ”Vi har stor respekt för vad Blue Origin gör. Detta uppmuntrar oss att utveckla och förbättra våra produkter”, tillade Arbuzov.
Moskva och Washington undertecknade ett avtal om leverans av RD-180 på 1990-talet. Sedan dess har motorerna använts på missilerna Atlas III och Atlas V. 2014 kom RD-180:orna under amerikanska sanktioner, men några dagar senare hävdes leveransförbudet, sedan i Washington att inköp av motorer från Energomash motsäger inte antiryska sanktioner ...
Sedan dess har det regelbundet kommit rapporter om att USA försöker påskynda processen med att ersätta de ryska RD-180. Till exempel instruerade kongressen Pentagon att överge uppskjutningar av militära satelliter på ryska motorer senast 2019, men militäravdelningen ansåg fler potentiella fördelar med en sådan åtgärd. Tidningen Kommersant sa till och med att United Launch Alliance planerar att köpa ett nytt parti RD-180.
RD-180 är inte den enda ryska motorn som exporteras. Det finns också RD-181, som är placerad på den första etappen av Antares-raketen av Orbital Sciences Corporation.
RBC skickade en förfrågan till presstjänsten Roscosmos om den amerikanska utvecklingen.
Medverkande: Lyubov Altukhova
