Русскоязычные критики Илона Маска в частности и всей американской космонавтики в целом часто забывают, что в США у SpaceX есть серьезные конкуренты, которые сильно пострадали от действий этой компании. Под давлением успехов фирмы эксцентричного миллиардера они вынуждены выкручиваться, как могут. В такой обстановке постоянные задержки в разработке преемника Atlas V, использующего российские двигатели РД-180, — ракеты Vulcan Centaur от ULA, — выглядят странно. Поэтому Тори Бруно решил попробовать их объяснить.
Глава United Launch Alliance (ULA), совместного предприятия Lockheed Martin Space и Boeing Defense, Space & Security, Тори Бруно в четверг, 5 августа, пообщался с журналистами. Как пишет портал SpaceNews, он рассказал, чем обусловлена задержка серийного выпуска двигателей BE-4. Их разработкой и производством занимается небезызвестная компания Blue Origin при непосредственном участии ULA. Изначально обе организации намеревались показать готовую к полетам версию этого агрегата в 2017 году.
Но время шло и ожидаемые сроки остались позади. Поскольку Blue Origin не особо любит делиться подробностями о своей деятельности, информации о причинах задержек мало. Известно, что в начале 2017 года только стартовали испытания BE-4 в сборе, причем уже в мае один из тестов выявил аномалию и двигатель частично разрушился. Ранее в 2015 году во время тестирования отдельных агрегатов также произошел взрыв. В общем, создание метаново-кислородного двигателя закрытого цикла точно не было гладким.
Прототип первой ступени Vulcan Centaur, используемый в качестве примерочного на всех этапах производства и подготовки к пуску
Источник изображения: ULA
По словам Бруно, сейчас ULA и Blue Origin наращивают темпы работ по проекту. Производство предсерийных экземпляров BE-4 идет одновременно с предквалификационным и квалификационным тестированием. Эти процедуры необходимы для допуска агрегата определенной конструкции к полету и обычно проводятся до старта массового выпуска. Но сроки поджимают, да и ранее проведенные циклы испытаний вселяют в инженеров уверенность, что серьезных неприятных сюрпризов от двигателей уже можно не ждать.
Тем не менее, и это Тори отметил отдельно, без доскональной проверки и полной квалификации BE-4, ни один из них никуда не полетит. Оба цикла процессов — изготовление и тестирование, — просто идут параллельно и устроены так, чтобы на каждом из них имелась возможность внести изменения, если будут выявлены какие-то недочеты. «Не буду пытаться обманывать вас, двигатели серьезно опаздывают», — честно сказал Бруно журналистам. И рассказал, почему так вышло: виной всему как раз программа тестирования.
Глава ULA признался, что представляемая им компания и Blue Origin планировали распоряжаться гораздо большим количеством испытательного оборудования и комплексов. Как получилось, что в итоге их оказалось меньше, он не сообщил. Но поделился, что возникшие сложности при разработке превзошли все ожидания инженеров обеих фирм. Соответственно, наладка производства тоже затянулась и была гораздо труднее, чем изначально предполагалось. Тем не менее, первые два BE-4, квалифицированные для полетов, Бруно надеется получить уже до конца года.
Компоновка ракеты Vulcan Centaur (схема) в конфигурации с шестью твердотопливными ускорителями и облегченным разгонным блоком (с одним двигателем) под длинным обтекателем
Источник изображения: ULA
Двигатель, который спасет американскую космонавтику…
От BE-4, как бы это странно ни звучало, во многом зависит финансовое благосостояние сразу трех компаний — Blue Origin, Lockheed Martin и Boeing. Нет, если двигатель окажется провальным, они не разорятся. Но когда на кону миллиард долларов, потерять его всегда неприятно. А именно столько за успешную разработку ракеты Vulcan Centaur им перечислят Космические силы США. Часть этих денег уже выплачена, но малая. Полную сумму контракта подрядчики получат только если смогут осуществить запуск уже заказанной военными полезной нагрузки до конца 2022 года. А перед этим, чтобы выполнить условия квалификации, нужно выполнить еще два успешных коммерческих старта.
Вдобавок к деньгам, с BE-4 связан еще и вопрос престижа американской космонавтики в целом. А точнее, «старичков» отрасли — неужели такие аксакалы, как Boeing и Lockheed Martin не смогут найти в срок сравнительно дешевый и достаточно эффективный двигатель для своей ракеты? Дополнительной иронии ситуации придает тот факт, что на заре разработки Vulcan Centaur была сделана ставка на «частника» Blue Origin, а опытную Aerojet Rocketdyne с ее AR1 «задвинули под ковер».
Причем создав предшественника Vulcan Centaur — невероятно надежный Atlas V, — Lockheed Martin сами себе наступили на хвост. В конце 1990-х, когда встал вопрос о разработке относительно недорогой ракеты по контракту ВВС США Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV), идея использовать доступные и привлекательные по характеристикам российские двигатели РД-180 выглядела неплохой. Тем более, что разработка подходящих агрегатов своими силами или с помощью партнеров оборачивалась финансовым кошмаром.
Atlas V в минимальной конфигурации 401 (обтекатель диаметром 4 метра, без твердотопливных «боковушек» и с второй ступенью Centaur, у которой один двигатель) на стартовом столе. Стоимость ее запуска варьируется от 110 до 153 миллионов долларов без учета дополнительных условий заказчика. На первой ступени установлен один двигатель РД-180 с двумя камерами сгорания. Эксплуатация этих ракет после 2022 года под вопросом, поскольку Конгресс США запретил запуски военных полезных нагрузок на ракетах с российскими двигателями после этой даты. А коммерческая привлекательность миссий на Atlas V значительно померкла после появления Falcon 9
Источник изображения: NASA, Daniel Casper
Однако это лишь еще сильнее отбросило американскую космонавтику назад в деле создания кислородно-керосиновых ракетных двигателей высокой мощности. А с ними у предприятий в США со времен Фон Брауна вообще все как-то непросто было в силу особенностей конструкторской школы.
Чисто технически BE-4 — интересный агрегат. Он использует метан (сжиженный природный газ) в качестве горючего и жидкий кислород в качестве окислителя. Конструкционно двигатель способен к многократному запуску, но на Vulcan Centaur установят его более простую версию. Наконец, по мощности он сравним с детищем SpaceX — двигатель Raptor. Хотя и использует более простой цикл работы, то есть, теоретически, может быть дешевле.
Сама же ракета Vulcan Centaur представляет собой уже привычный для американской аэрокосмической отрасли гибрид из проверенных и новых решений. Вторая ступень (по российской классификации — разгонный блок) там ровно та же, что и на Atlas V: «старичок» Centaur. Ему только двигатели слегка обновили, да немного увеличили объем топлива. Зато первая ступень совершенно новая, он крупнее, чем у «Атласа», имеет диаметр аналогичный модулям Delta IV (4,5 метра) и несет на себе два BE-4. При необходимости дополнительно к ней можно прикрепить до шести твердотопливных ускорителей. Максимальная конфигурация позволяет забросить на низкую околоземную орбиту (НОО, 200 километров) 27,2 тонны, а самая легкая — 10,6 тонны.
…либо опоздал на годы
Пока Тори Бруно пытался сохранить лицо перед журналистами, команда Илона Маска уже вовсю монтировала прототип исполинского бустера Super Heavy на стартовый стол. Сейчас к нему еще и орбитальный прототип корабля Starship примерили, а в ближайшие недели будет первый запуск. Напомним, во всей связке сверхтяжелой космической системы SpaceX далеко не два мощнейших метановых ракетных двигателя, а тридцать два (возможно, перед полетом на корабль добавят еще один). И производственный комплекс компании выпускает по одному Raptor в два дня.
Ракета-носитель тяжелого класса New Glenn в представлении художника. На ее первой ступени (многоразовой) будет установлено семь BE-4. Изначально планировалось, что первый ее запуск на орбиту должен состояться в 2020-21 годах, но сейчас никакие, даже примерные, сроки уже не называются
Источник изображения: Blue Origin
Цикл разработки ULA и Blue Origin не вызывает вопросов, если смотреть на него с точки зрения «классической» космонавтики. Профессионалы (а в этом никто и не сомневается) работают не покладая рук в кредо, заданном еще 70 лет назад. Они делают технически интересные и соответствующие техническому заданию вещи. Но в XXI веке обстановка несколько изменилась — сейчас ракеты тяжелого класса (более 20 тонн на НОО) проектируются многоразовыми и с ценой запуска порядка 70 миллионов долларов без дополнительных условий. А Vulcan Centaur будет одноразовым и минимальная заявленная цена его старта обозначена в 99 миллионов долларов.
Будущее этой ракеты на современном рынке пусковых услуг — под большим вопросом. И дело тут не только в SpaceX с ее Falcon 9. На все возможные заказы компании Илона Маска просто не хватит, да и военным нужны альтернативы. Но только в США уже существует несколько частных компаний, которые идут ровно тем же путем, что и SpaceX: делают легкие ракеты, а затем на их основе разрабатывают многоразовые средние и тяжелые.
После начала эксплуатации Vulcan Centaur ULA придется перестроиться на новые рельсы и благодаря своему опыту сделать что-то похожее на Falcon 9. Иначе есть все шансы, что совместное предприятие Boeing и Locheed Martin станет историей. А многострадальную ракету и вовсе забудут после пяти-шести уже законтрактованных запусков. Ну а про Blue Origin с ее New Glenn, для которого, в первую очередь, и предназначается BE-4, пока даже говорить рано. Когда еще этот сверхтяж взлетит — вообще непонятно.