epoxyde (epoxyde) wrote,
epoxyde
epoxyde

Абсолютное преимущество

S-IC_engines_and_Von_Braun.jpg

США сделали и запустили ракету «Сатурн-5» и лунную программу. Авторитет США в этом плане оспаривать просто невозможно. Прежде всего потому, что для программы «Аполлон» были созданы огромные однокамерные двигатели F-1, чего в СССР сделать не смогли в свое время (а после это оказалось ненужным). Королев вынужден был использовать в программе Н-1 небольшие двигатели НК-33 с тягой в 154 Тс в количестве 30 штук вместо пяти огромных F-1 с тягой 690 Тс, которые в США поставили на «Сатурн-5» (хотя и суммарная тяга всех двигателей Н-1 была почти на 1200 Тс больше). Решить задачу усточивой работы множества двигателей Королев так и не сумел. Историю не переписать, но, если бы Королев согласился на предложение Валентина Глушко, СССР вполне мог бы первым отправить космонавта на Луну. Это он потом создаст двигатель РД-170, который превзойдет F-1, станет универсальным и фактически подойдет к границе возможного для двигателей такого типа. Но Глушко отличился и совсем иными творениями, в сравнении с которыми F-1 и РД-170 выглядят совершенно обычными двигателями.

[Невозможный двигатель]

Дело в том, что предел пары керосин-кислород (хотя, уже тогда использовался не обычный керосин, а нафтил и другие углеводороды, поэтому сейчас это называется не керосин, а углеводородное топливо – УВТ) был найден достаточно быстро. Это удобное, практически нетоксичное топливо, не создающее особых проблем в эксплуатации. Но для него нужны были сложные системы хранения, усложнялась конструкция двигателя, требовались системы поджига, если двигатель планируется многократного запуска.

Можно, конечно, заполнять баки окислителя шугой из жидкого кислорода и кислородного льда, а топливные баки – переохлажденным УВТ, тогда можно увеличить массу компонентов и взять на борт меньше по объему окислителя и больше (опять же, по объему) топлива. Решается, кажется, проблема выведения на орбиты больших масс. А можно использовать другие компоненты (которых может быть и больше двух). Например, так поступил уже упомянутый Глушко, предложивший летать на известном сегодня всем гептиле (НДМГ) и оксиде азота (IV), точнее, на его димере. Сделал двигатель (серию двигателей) и поставил их на многие ракеты военного и, условно, гражданского назначения. Знаменитая РН «Протон» летает на двигателях РД-275, практически без изменений восходящих к двигателям РД-253 Глушко, до сих пор. А китайские космонавты на таких двигателях (на РН «Чанчжэн-2», например) спокойно летали и только сравнительно недавно было принято решение о разработке «керосиновых» ракет. Поэтому Глушко вполне мог перевести отечественную космонавтику на более мощные и простые двигатели. Но это лирическое отступление.

Технический же парадокс заключался (и заключается) в том, что в США в качестве основной была принята схема открытого цикла (Gas-generation cycle), которая при равных исходных условиях уступает в мощности двигателям закрытого цикла. Неизвестно, что заставило и Rocketdyne тогда, в 1960-х, и Илона Маска сегодня упорно использовать эту схему. Закрытая схема позволила создать абсолютно непревзойденные, уже упомянутые выше РД-170. Ничего подобного на открытой схеме не получится.

Но Глушко пошел дальше. Ведь было уже известно, что есть и более эффективные, чем керосин и кислород, НДМГ и АТ пары. В США сделали ставку на водород и кислород. Это вторая по эффективности пара, при этом наиболее простая в плане реализации в сравнении с самой лучшей – водород и фтор. Если бы можно было создать двигатель, работающий на фторе и водороде, он оказался бы самым эффективным из всех существующих. Глушко, по всей видимости, сложности не пугали. Он прекрасно знал, что в СССР не было инфраструктуры производства и хранения жидкого водорода, это очень сложный и опасный в обращении газ. Зато был аммиак, который производили тысячами тонн. Его легко сжижать и хранить. А горит он во фторе не хуже, чем водород и по эффективности такой двигатель был почти равен условному кислородно-водородному. Но не бояться сложностей и разрешать их – не одно и то же. Фтор – крайне ядовитый и очень активный газ. Правда, сжижать его чуть сложне, чем кислород, производство которого было хорошо освоено.

До Глушко никто этого не делал. В США остановились на водороде и кислороде. Фтор в качестве окислителя рассматривали лишь гипотетически. А Глушко сделал РД-301, который прошел все испытания и был готов к работе. Если бы его установили на разгонный блок РН «Протон», она смогла бы выводить не 23 тонны на низкую орбиту, а почти 35 тонн. И на этом Глушко не остановился. Он проработал и самую мощную пару – фтор и водород. История, конечно, не терпит сослагательного наклонения, но, если бы Глушко дали добро на эти работы, сегодня, может быть, в мире имелся бы самый мощный и самый эффективный жидкостный ракетный двигатель, который вообще способна создать человеческая мысль.

RD-301_rocket_engine.jpg

Советскую и российскую конструкторские школы часто обвиняют в том, что они не продвинулись дальше двигателей фон Брауна, стоявших на Фау-2. В доказательство приводят двигатели РД-107 и РД-108, которые, якобы, скопированы с двигателя фон Брауна. И там, и там турбонасос вращается за счет разлагающейся на катализаторе перекиси водорода, что сегодня считается архаичной чертой. Но на РД-107 и РД-108 и сегодня летают в космос все практически все космонавты и астронавты. В деле доставки людей в космос допустимы только самые надежные решения. Удивляться этому не стоит. В США новая система SLS разрабатывается на базе твердотопливных ускорителей, применявшихся в программе «Space Shuttle», от которой SLS получит и двигатели первой ступени. Зачем что-то менять, если есть хорошее, даже несмотря на то, что твердотопливные ускорители – это не самый удачный вариант для космических стартов в принципе.

Вопреки распространенному мнению, СССР в космической гонке никогда не был догоняющим. Он шел вровень с США, а часто даже выходил вперед в смелых технических решениях в условиях дефицита современных материалов и жесткой руки партии, решавшей, какие проекты поддерживать, какие закрывать. И если бы партия решила, что мирный космос ей важнее, чем баллистические ракеты с ядерными зарядами, кто знает, может быть сейчас мы уже давно жили бы на Марсе. Совместными усилиями можно добиться гораздо большего.

Tags: для кругозора, история, космос, люди, техника
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments