Более четверти века назад американцы выбрали российский двигатель РД-180 для своих ракет-носителей Atlas 5, являющихся основой национальных космических программ США. Двигатель обошел всех конкурентов, оказавшись недосягаемым по соотношению эффективности и стоимости. Его характеристики до сих пор не превзойдены, а технологии производства оказались не по зубам американской промышленности.
Эта история началась в 1994 г., когда американская корпорация Lockheed Martin объявила конкурс на новую двигательную установку для ракеты-носителя Atlas 3. В тендере участвовали: компания Rocketdyne (США) и два российских предприятия — НПО «Труд» (ныне — ОДК-Кузнецов, входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию) с двигателем НК-33 и НПО Энергомаш (входит в Госкорпорацию «Роскосмос») с проектом РД-180.
После двухлетнего анализа предложений победителем конкурса в начале 1996 г. было признано НПО Энергомаш. Решение принималось не в последнюю очередь с учетом того, что предложенный силовой агрегат создавался на основе самого мощного в мире жидкостного двигателя РД-170, многократно проверенного в полете на советских ракетах «Энергия» и «Зенит».
Несмотря на то, что двухкамерный РД-180 создавался на основе четырехкамерного РД-170, являясь по сути его «половинкой», для нового двигателя пришлось переделать турбонасос и ряд агрегатов автоматики. Первоначально унификация составляла 70–75 %, но в процессе отработки РД-180 специалисты НПО Энергомаш нашли более совершенные конструкторско-технологические решения. Степень унификации снизилась, но практически все параметры нового двигателя изменились в сторону улучшения качества и надежности.
Поразительна скорость реализации проекта. Договор на создание был подписан в июне 1996 г., а уже 15 ноября того же года НПО Энергомаш провело первое огневое испытание прототипа. Контракт на поставку был заключен в 1997 г., когда корпорация Lockheed Martin заявила о намерении приобрести 101 двигатель РД-180 на сумму 1 млрд $.
Поскольку российским двигателем планировалось оснащать американские носители, запускающие в том числе и правительственные космические аппараты, то для облегчения прохождения всех формальных процедур у проекта появился партнер в лице компании Pratt & Whitney. Роли были распределены следующим образом. Все производство двигателя целиком находилось в России, а маркетинг и продажи осуществляло совместное предприятие «РД-Амрос», созданное фирмой Pratt & Whitney и «Энергомашем».
Двигатели РД-170/РД-171, созданные в КБ Энергомаш в 1976–1985 годах для носителей «Энергия» и «Зенит», по уровню тяги и удельного импульса превосходят все зарубежные кислородно-керосиновые ракетные двигатели.
«Открытие Америки»
Поставки в США начались осенью 2000 г., параллельно с сертификацией. Такие быстрые темпы объясняются не только родством с РД-170/171, но и тем, что проработки РД-180 начались еще в 1993–1994 годах. И заказчик, и поставщик были настолько уверены в эффективности РД-180, что для летных испытаний пошел уже четвертый по счету экземпляр, что по меркам двигателестроения является беспрецедентным событием.
Особенностью технического задания стала необходимость использования РД-180 в составе носителей как среднего (Atlas 3), так и тяжелого (Atlas 5) класса. Результатом стало создание универсального двигателя РД-180, годного для установки на любой вариант ракеты.
Появление РД-180 в кризисный период 1990-х годов подтвердило, что Россия не потеряла статуса лидера в области технологии мощных кислородно-керосиновых двигателей. Кроме того, были подчеркнуты уникальные способности НПО Энергомаш создавать силовые агрегаты практически любой размерности в минимальные сроки (за 3–3.5 года) с отработкой на малом (от 10 до 15) числе экземпляров.
Два десятилетия эксплуатации
Первый полет в составе носителя Atlas 3 состоялся 24 мая 2000 г., а сертификация РД-180 для универсальной ракеты Atlas 5 (вместе с носителем Delta IV она составляла основу американского парка средств выведения) прошла 11 августа 2001 г. Первый Atlas 5 стартовал 21 августа 2002 г. С этого момента российский двигатель применялся во всех значимых американских космических программах, использующих носители Atlas 5.
За работы по программе РД-180 сотрудникам НПО Энергомаш Б. И. Каторгину, В. К. Чванову, Ф. Ю. Челькису, С. С. Головченко, В. Н. Худякову и В. И. Семёнову в декабре 2003 г. была присуждена Государственная премия РФ по науке и технике.
К настоящему времени РД-180 совершил 98 полетов: шесть — в составе носителя Atlas 3 и 92 — в составе Atlas 5. Успех всех миссий подтвердил высочайшую надежность отечественной разработки. Контракт завершился в 2021 г., всего в Америку было поставлено 122 двигателя. Свои обязательства «Энергомаш» выполнил полностью.
«Напомню, что еще с середины 1990-х такие поставки шли достаточно активно. Это прежде всего двигатель РД-180, который в качестве маршевого использует ракета Atlas 5, и двигатель РД-181, который используется в первой ступени ракеты Antares. На сегодняшний момент мы имеем контракт, в 2022–2024 годах планировалось дополнительно поставить еще 12 двигателей РД-181. Велись также переговоры с Соединенными Штатами о поставке двигателей РД-181М с улучшенными тактико-техническими характеристиками. Считаем, что в этой ситуации мы не можем дальше снабжать Соединенные Штаты нашими лучшими в мире ракетными двигателями, пусть летают на чем-то еще — на своих метлах. По крайней мере, эти поставки мы замораживаем», — подчеркнул Дмитрий Олегович в интервью телеканалу «Россия 24».
Проблемы надуманные и реальные
За время, прошедшее с момента первого использования РД-180 (более 20 лет) на американском носителе, никаких серьезных проблем с поставкой двигателей ни разу не возникало, несмотря на то, что со времен окончания «холодной войны» российско-американские отношения развивались отнюдь не гладко.
В 2014 г. в связи с событиями на Украине Сенат США поставил ребром вопрос замены российских двигателей на американские. Под вывеской «отказа от российской зависимости» военно-промышленный комплекс США начал работать по трем направлениям. Во-первых, оценивалась возможность увеличения и ускорения закупок РД-180 «на склад», чтобы создать страховой запас двигателей.
Во-вторых, прорабатывалась возможность производства РД-180 в США. Дело в том, что, в соответствии с национальным законодательством, вместе с поставляемыми из России двигателями американцы получили полный комплект конструкторской, технологической и испытательной документации. Но даже при таких обстоятельствах неоднократные попытки начать в США производство РД-180 по российской лицензии заканчивались ничем. Схемные решения и технологии изготовления, нетипичные для американской индустрии, требовали больших затрат, многократно превышающих стоимость закупки из России.
Третье направление предусматривало разработку альтернативы для замены РД-180. Первые же оценки показали, что это потребует не менее пяти-семи лет и нескольких миллиардов долларов. Прогнозы с лихвой подтвердились. С 2014 г. в качестве претендентов рассматривались кислородно-метановый ВЕ-4 компании Blue Origin и кислородно-керосиновый AR-1 компании Rocketdyne Aerojet. Считалось, что при немедленном принятии решения один из них будет готов к летным испытаниям в 2019–2020 г. Но не тут-то было! Несмотря на заверения о «высоком темпе отработки» BE-4, в обозначенные сроки к летным испытаниям он готов не был. Причем ступень ракеты под него пришлось проектировать заново, и керосиновый Atlas превратился в метановый Vulcan...
В общем, замена РД-180 уже влетела американцам в копеечку, и еще не понятно, будет ли она успешной. «Вполне вероятно, что показатели высоких характеристик и надежности, достигнутые при использовании РД-180, удастся воспроизвести гораздо позднее 2030 года», — говорилось в одном из экспертных докладов, опубликованных в США в 2019 г.
По словам генерального директора НПО Энергомаш Игоря Арбузова, «крайне нерационально тратить уйму времени, сил и средств на создание того, что в России существует уже несколько десятилетий, вместо труда над чем-то принципиально новым».
Американцы полагают, что имеющегося запаса РД-180 им должно хватить лет на пять-шесть. Но проблема заключается в том, что двигатель придется готовить к полетам без помощи наших специалистов. Это был ответ российской стороны на санкции, введенные против России в связи с проведением специальной военной операции на Украине.
Будущее
Завершение американской эпопеи РД-180 вовсе не означает конца карьеры этого выдающегося образца инженерной мысли, который до сих пор является одним из самых совершенных двигателей, сочетая в себе высочайшую надежность, высокую тягу и наивысшую в кислородно-керосиновом классе экономичность. Совокупность этих качеств делает РД-180 крайне привлекательным для применения в ракетах-носителях среднего, тяжелого и сверхтяжелого классов.
Игорь Чёрный, Русский космос
