Ракета-носитель Vulkan – российские РД-180 больше не нужны

Новая американская ракета-носитель (РН) Vulcan Centaur, созданная альянсом United Launch Alliance, успешно стартовала 8.01.2024. Нижняя ступень с метановыми силовыми агрегатами BE-4 Blue Origin отделилась, как и было запланировано, через пять минут. Спустя 50 мин. находящийся на борту ракеты космический аппарат «Перигрин» отсоединился от верхнего блока (на нем установлены кислородно-водородные агрегаты RL-10) и направился к Луне.


Ракету начали разрабатывать в 2014-м году, первый старт откладывали несколько раз. Носитель призван заменить морально устаревающий Atlas, работающий на керосиново-кислородных российских РД-180, и семейство Delta, используемое ULA и поныне.

United Launch Alliance

Эта компания – не что иное, как «продукт» сотрудничества «Боинг» и «Локхид Мартин», образовавшийся в 2006-м году. Два производителя, бывшие «заклятыми врагами», объединились, чтобы создать достойного конкурента SpaceX. То, что компании выпускали ранее, явно уступало продукции Илона Маска. Например, стоимость вывода грузов на орбиту ракетами Delta IV Heavy, Atlas 5 была очень высокой, по сравнению с услугами «Роскосмоса» или носителем Falcon 9.


В 2023-м в мире произведен 221 старт ракет в космос: из них 96 (43 %) приходится на Space X. Американцы произвели больше пусков чем КНР (в 1,5 раза) и РФ (в 5 раз). При этом использовалась ракета «Фалькон 9». Если Илон Маск добьется успехов с полностью многоразовым носителем Starship, то в будущем его компания будет делать больше пусков, чем все человечество, вместе взятое.

Что представляет собой Vulcan Centaur

Наружный диаметр носителя – 5,4 м, его первая (нижняя) ступень оборудуется парой силовых установок ВЕ-4. Высота ракеты – 61,6 м, масса – 546,7 т. Второй блок – «Кентавр V» с двигателями RL-10, первые испытания которых проводились еще в 60-х годах. На первой ступени можно разместить до шести ускорителей (их называют SRB, бустерами) на твердом топливе: это позволит выводить на орбиту до 27 т грузов («Фалькон 9» тянет 17,6 т).


Vulcan Centaur будет выпускаться в нескольких конфигурациях, каждая из которых получит свое обозначение в виде четырех символов. Первый показывает название нижней ступени, второй – верхней. Третий говорит о числе бустерных блоков и последний – длине носителя: стандартная (S) либо удлиненная (L). К примеру: VC4S – носитель с первой ступенью типа Vulcan, второй блок – Centaur, плюс четыре SRB и обычный по габаритам обтекатель. Такая ракета уже будет относится к классу тяжелых.

Двигатель ВЕ-4

Аббревиатура расшифровывается, как Blue Engine 4. Это силовой агрегат, работающий на кислородно-метановой смеси. Его проектирование стартовало в 2011-м, однако публично о создании нового типа двигателя было объявлено только в 2014-м. Изначально предполагалось: агрегат будет устанавливаться на носители Blue Origin, которые выпускает производитель ВЕ-4. Первый его работающий образец должны были продемонстрировать в 2017-м.


Так и случилось, однако тестирование продолжалось до 2020-го, когда движок запустили на полную мощность. Только в 2022-м промелькнуло сообщение: ВЕ-4 устанавливаются на носитель «Вулкан». Продолжавшиеся стендовые проверки не все были удачными: летом 2023-го один из агрегатов взорвался.


О том, что двигатель ВЕ-4 будут устанавливать, как на Blue Origin New Glenn, так и Vulcan, официально объявлено в 2018-м году. Ранее рассматривалось использование Blue Engine на опытном военном космоплане XS1, но позже от идеи отказались. Был у ВЕ-4 и конкурент – агрегат AR1 от компании Aerojet Rocketdyne. Однако он оказался дороже на 40 % и, в конечном итоге, предпочтение отдали продукции ULA.

Почему американцы так долго использовали РД-180

Не стоит думать, что в США не выпускали ракетных двигателей собственной разработки. Они были еще до развала СССР. Например, в «Шаттлах» вторая ступень оборудовалась RL-10, для первой тоже предлагался американский агрегат. Однако выбран был российский РД-180. Причина банальна: отличный и надежный двигатель по невысокой цене. Последняя была обусловлена относительно дешевой энергией, материалами и сравнительно низкой заработной платой сотрудников завода.


В ходе ухудшений отношений между РФ и США закупки РД-180 прекратились в 2022-м. Особой проблемой для американцев это не стало: к тому времени количество пусков с использованием российских двигателей сократилось до минимума и составляло несколько стартов в год. К тому же враждебная по отношению к РФ политика Штатов заставила ускорить работы конструкторов по изготовлению собственного силового агрегата. И его сделали. Кто-то может сказать: а как же отправленный 8.01.2024 к Луне «Перегрин», миссия которого закончилась неудачей?

Виноват ли Vulcan в провале Peregrine?

Не исключено, что у кого-то есть «соблазн» свалить все на новый американский двигатель ВЕ-4, которым заменили российский РД-180. Однако к ракете-носителю претензии отсутствуют – она успешно вывела аппарат на орбиту, тем самым полностью выполнив свою функцию.


О возникновении нештатной ситуации на «Перегрине» его разработчик Astrobotic Technology объявил спустя шесть часов после отделения аппарата от второго блока.


В ходе этого процесса корабль повреждений не получил, как сообщила та же компания. Вывод очевиден: пуск американского «Вулкана» с двигателями ВЕ-4 оказался успешным.

Перспективы Vulcan

В планах ULA – увеличение числа пусков тяжелых ракет в несколько раз. В 2024-м их должно быть не менее 28-ми. Очередной старт ракеты-носителя предполагается осуществить в апреле этого года. Если он станет успешным, состоится еще не менее четырех пусков. Также не исключается, что компания подготовит старт (вероятно, он будет последним) одной Delta IV Heavy и девяти «Атласов».


Очевидно, что запасы российских двигателей пока не иссякли: к тому же они не требуют какого-либо дополнительного обслуживания и полностью готовы к эксплуатации. Что касается установки РД-180, то за десятилетия американцы в этом поднаторели и помощь специалистов из РФ не потребуется.

Проблемы «Вулкана»

По своей архитектуре ракета напоминает конструкции 60-х. У Vulcan в ступенях только по 2 агрегата, которые нельзя переместить в хвостовую часть, чтобы посадить РН на землю и сделать ее многоразовой. И опять же – цифры, столь любимые американцами. Пуск даже устаревающего «Фалькон 9» обходится в 50 млн долларов, а «Вулкана» – 70-80 млн, и то, в лучшем случае. Starship, который заменит Falcone, обойдется Маску примерно в 200 млн «зеленых». Учитывая многоразовость этой ракеты, один старт будет стоить в 2020-х не дороже 10 млн в американской валюте.


Не исключено: в будущем Маск добьется главной цели – производить такие пуски, в которых основную долю стоимости займет горючее. Тогда цена старта упадет до 2-х млн долларов. При этом масса коммерческой нагрузки достигнет 100, а потом и 150 т, а у «Вулкана» – только 27 т. Получается, Starship будет «таскать» в космос грузы по цене 20$ за кило, у «детища» ULA эта цифра не может быть ниже 3 тыс. долларов. Есть о чем задуматься!

Выводы

Компания Маска в плане создания космических аппаратов, ракет, идет вперед «семимильными шагами». Если Россия, да и другие страны не станут осуществлять свои проекты в ближайшее время, отставание может стать критическим. А станет ли Vulcan полноценным конкурентом ракетам Маска – большой вопрос.