Wo soll man diese Motoren jetzt hinstellen?

Eine kürzlich erschienene Veröffentlichung über die Wiederbelebung und Entwicklung der SSME-Engine (RS-25) in LJ verursachte in den Kommentaren einen Zustrom von Mondverschwörungstherapeuten - sie verglichen das Schicksal der Shuttle-Engine mit F-1 von Saturn V. Heute werden wir das Spiel "Feel like Rocketdyne's Leader" spielen und darüber sprechen über den gewundenen Lebensweg der Technologie.


Museum F-1 und J-2 Saturn V Raketen im Museum

In der falschen Haut

Eines der „Argumente“ der Verschwörungstheoretiker lautet wie folgt: „Saturn V-Motoren (F-1 und / oder J-2) waren schlecht, erreichten nicht die erforderlichen Eigenschaften und wurden nach Fälschung des Mondprogramms schnell beseitigt.“ Leider haben Anhänger von Verschwörungstheorien sehr oft einen blöden Mangel an Wissen - trotz der Tatsache, dass die Motoren des Mondprogramms nach seiner Beendigung nicht geflogen sind, wurden sie für viele Projekte angeboten und sind immer noch nicht vollständig gestorben. Und um am deutlichsten zu erkennen, warum sie nicht an anderen Raketen befestigt werden konnten, spielen wir ein mentales Spiel. Wir sind also der Entscheider bei Rocketdyne, das die Motoren F-1 und J-2 für Saturn V herstellt.

Stellen Sie sich das im Hof ​​von 1970 vor. Apollo 20 wurde im Januar annulliert, aber die Budgetkürzungen erreichten bald ein solches Niveau, dass 18 und 19 im September annulliert werden mussten. Der Vertrag für 15 Saturn V-Teile stand kurz vor dem Abschluss und es wurde klar, dass es keine Fortsetzung geben würde. Es stellt sich eine logische Frage: Was tun?

Größer und besser

Die erste Option liegt auf der Hand: „Lassen Sie uns Saturn V noch besser machen und versuchen, dort Motoren einzusetzen . “ Bereits Mitte der 60er Jahre wurden Layoutoptionen basierend auf Saturn V unter dem allgemeinen Namen Saturn MLV ("Modified Launch Vehicle", ein modifiziertes Trägerraketen) vorgeschlagen. Durch das Boosten der Motoren, das Erhöhen der Kraftstoffversorgung, das Hinzufügen von Festbrennstoff-Boostern oder das Ersetzen der Motoren durch den HG-3 (RS-25 wird später daraus wachsen) könnten verschiedene MLV-Versionen eine niedrige Umlaufbahn von 118 auf 160 Tonnen erreichen.


Verschiedene Saturn MLV-Layoutoptionen, auch bei einer nuklearen Topstufe

All diese Schönheit hat jedoch keine Begeisterung hervorgerufen. Darüber hinaus trifft das Repräsentantenhaus des US-Kongresses im April 1972 endgültig eine Entscheidung (und stellt Geld zur Verfügung) für die Entwicklung des Space Shuttles. Das geflügelte Raumflugzeug lässt sich nicht mit MLV kombinieren, und die enormen Kosten beider Projekte bedeuten, dass sie nur für eines Geld geben.

Plan b

Nun, die nächste Idee ist fast offensichtlich: "Und versuchen wir, in das Shuttle-Projekt einzusteigen . " Als erste Stufe können Sie die erste Stufe des Saturn V und die zweite Stufe verwenden, um den externen Kraftstofftank des Shuttles und das Shuttle selbst auf die Seite zu legen. Die erste Stufe kann mit Flügeln ausgestattet und wieder auf den Boden gepflanzt werden, so dass das System vollständig wiederverwendbar ist. Diese Option hat sogar ein sehr schwerwiegendes Plus, das das Shuttle in seiner endgültigen Version nicht hatte: Sie können Module der Orbitalstation oder andere sehr schwere Nutzlasten in einer einmaligen Version der zweiten Stufe (Tragfähigkeit ~ 100 Tonnen) starten und die Orbitalstation oder Satelliten bereits bedienen wiederverwendbares Shuttle (Ladekapazität ~ 30 Tonnen). So entstand das Saturn-Shuttle-Projekt.


Einführung von Saturn-Shuttle, NASA-Design

Leider erwartet uns hier ein Misserfolg. F-1-Motoren wurden nicht für den wiederverwendbaren Einsatz entwickelt, daher müssen sie auch bei einer weichen Landung in der ersten Stufe gewechselt werden. Und Festbrennstoff-Booster scheinen einfacher und billiger zu sein, außerdem können sie wiederverwendet werden. So verlor unsere erste Phase des Entwurfswettbewerbs.

Um jeden Preis

Wir haben also nicht „unsere“ Rakete und es gibt keine Möglichkeit, sich in das große Shuttle-Projekt zu integrieren. Und "Ist es möglich, unsere Motoren auf bereits fliegende Raketen zu setzen" ? Um diese Frage zu beantworten, schauen wir uns an, was von den amerikanischen Weltraumzentren im Gebiet von 1972 ausgeht.


Launcher "Tor" in der Version von Torad-Agen

Auf der Basis der ballistischen Rakete "Tor" gibt es die Familien "Tor-Burner", "Tor-Agen", "Torad-Agen", "Tor-Delta". Eine Familie von Delta-Raketen taucht bereits auf. Die Optionen unterscheiden sich in den oberen Stufen und den seitlichen Festbrennstoffverstärkern. Und leider funktioniert es für Raketen mit einer Anfangsmasse im Bereich von einhundert Tonnen F-1 mit einem Schub von 700 Tonnen in keiner Weise - selbst wenn es in die Tora-Stufe mit kleinerem Durchmesser passt, würde es bereits zu Beginn eine Überlastung von 7 "gleichen" liefern. eine Rakete in den ersten Sekunden eines Fluges brechen.


Atlas-Centaurus mit der interplanetaren Station Pioneer 10, 1972

Die Atlas-Trägerraketenfamilie ist etwas schwerer. Auch hier bleibt die Vielfalt der oberen Stufen erhalten - Atlas-Agen, Atlas-Centaurus, aber selbst in der schwierigsten Version hat die Rakete eine Masse von etwa 150 Tonnen, und unsere F-1 wird in keiner Weise hineinpassen.


Starten Sie Titan-IIIC

Und schließlich ist die schwerste Rakete die Titan-III. Die anfängliche Masse im Bereich von 600 Tonnen kann bis zu 13 Tonnen in eine niedrige Umlaufbahn bringen. Hier haben wir jedoch nichts zu fangen. Der Basismotor RL-87 hat einen Schub im Bereich von 200 Tonnen, und das Ersetzen des F-1 durch 700 Tonnen wird nicht nur aus Gründen der Festigkeit ausfallen. Auf dem zentralen Block von "Titan" wird ein anderer Kraftstoff verwendet - Hydrazin und Diazot-Tetraoxid. Und wenn der RL-87 Allesfresser war - es gab Versionen für Sauerstoff / Kerosin, Hydrazin / AT, sogar Sauerstoff / Wasserstoff -, dann ist nichts über die F-1-Optionen für andere Kraftstoffarten bekannt. Aber niemand wird uns die Möglichkeit geben, die Rakete für einen anderen Treibstoff neu zu ordnen, indem die Tanks erhöht und die seitlichen Festbrennstoff-Booster entfernt werden (ansonsten zu viel Überlast).


Beschleunigungsblock "Centaur"

J-2 als Motor der Oberstufe hat ebenfalls Pech. Ein Centaur-Sauerstoff-Wasserstoff-Booster-Block wurde bereits erstellt, aber es gibt RL-10-Motoren mit einem zehnmal geringeren Schub
effizienter, daher macht es keinen Sinn, sie auf J-2 zu ändern. Es gibt aber keine ersten Wasserstoffschritte.

Seltsamerweise ereignete sich eine ähnliche Geschichte auf der anderen Seite des Ozeans, aber sie hatte ein positives Ergebnis: Der RD-170-Motor, der für die Seitenverstärker der Energia-Trägerrakete entwickelt wurde, bestand aus vier Kammern, wurde also zunächst halbiert und der resultierende Zweikammer-RD-180 verkauft Amerikaner zum ersten Schritt des Atlas, der gewachsen und schwerer geworden ist. Und dann noch einmal in zwei Hälften: Setzen Sie die Einkammer-RD-191 auf die Angara und bieten Sie fast dieselbe RD-193 für die Sojus-2.1v an.


Das Entwicklungsschema der RD-170-Familie

Winterschlaf

Leider sind die F-1 mit der J-2 Einkammer, und wir können die Größe und Traktion nicht mit einfachen und billigen Aktionen reduzieren. Wir haben also nur noch eine Möglichkeit - die Baupläne mit Triebwerken ins Lager zu bringen, wenn möglich Modernisierungen auf Initiativbasis durchzuführen und sie in jedem Wettbewerb um superschwere Raketen anzubieten . Wie die Praxis gezeigt hat, erwies sich das Programm als recht funktionierend und bot mehrere (wenn auch nicht realisierte) Chancen für die Rückkehr der "Apollo-Pferde".

J-2 hatte zuerst eine Chance, aber als Ergebnis gab es nur noch einen Namen. Der J-2X-Motor, den sie zunächst auf Basis des J-2 herstellen wollten, wurde für die Constellation Ares-Rakete Earth Departure Stage angeboten. Aufgrund der gestiegenen Anforderungen wurde jedoch ein praktisch neuer Motor mit einem um 30% höheren Schub auf neuen Materialien und spürbar schwerer erhalten.


Im Jahr 2009 wurde das Constellation-Programm geschlossen, und mit dem J-2X wiederholt sich die Geschichte des J-2 immer noch. Für den SLS-Boosterblock wurde er als zu leistungsstark angesehen, und ein J-2X mit einem Schub von 130 Tonnen wurde durch 4 RL-10 mit einem Gesamtschub von 44 Tonnen ersetzt. Wenn der SLS jedoch einen Schubmotor benötigt, erhält der J-2X eine neue Chance.

F-1 musste länger warten. Er hat es nicht bis Constellation geschafft, aber als sie einen Wettbewerb für Motoren für SLS ankündigten, war er hoffnungsvoll. Es kam sogar zu einer sehr lehrreichen Geschichte: Die Ingenieure nahmen die Motornummer F-6049, die aufgrund eines Fehlers während des Tests von Saturn-5 für Apollo 11 entfernt wurde, heraus und begannen zu verstehen, wie es funktioniert und wie es verbessert werden kann . Nach jahrzehntelanger Lagerung wurde 2013 ein Gasgenerator getestet (er treibt eine Turbopumpe an, die Kraftstoff in den Motor pumpt).


Der Maschinenbau, die Materialwissenschaften und die Herstellungsmethoden von Raketentriebwerken standen nicht still. Eine neue Modifikation namens F-1B sollte 50-mal weniger Teile und ein deutlich vereinfachtes Design aufweisen. Zum Beispiel wurde das Abgas des Gasgenerators nicht mehr zur zusätzlichen Wärmedämmung mit einem Schleier aus überschüssigem Kraftstoff in die Düse geleitet, sondern parallel zur Düse banal abgeladen, was wunderschöne Bilder des Beginns der Weltraumforschung lieferte, als die Flamme des Gasgenerators in der Nähe des Hauptabgases peitschte .



Bisher wurde die Chance jedoch nicht erkannt - die Konkurrenz um Motoren für den SLS F-1B verlor und ging erneut ins Lager.

Fazit

In der Geschichte der Astronautik gibt es einen Fall, in dem Motoren seit Jahrzehnten auf Lager sind und dann mit minimalen Modifikationen eingesetzt werden. Der verbleibende Bestand an sowjetischen NK-33-Motoren wurde auf die amerikanische Antares-Trägerrakete und die russische Sojus-2.1v gelegt. Aber sie werden die Produktion nicht wieder aufnehmen - die Glaubwürdigkeit des Motors wird durch den Antares-Unfall von 2014 untergraben, ähnlich dem Unfall der sowjetischen Mondrakete N-1, für die der NK-33 ursprünglich hergestellt wurde. Antares hat bereits auf RD-181 umgestellt, und Sojus-2.1v wird nach Erschöpfung des NK-33-Bestands auf die Schwester RD-193 umsteigen. Trotz der Tatsache, dass es theoretisch möglich ist, die Produktion exakter Kopien der Motoren des amerikanischen Mondprogramms wieder aufzunehmen, ist dies praktisch nicht sinnvoll. Technologie steht nicht still - 3D-Druck ersetzt viele Teile von einem, und moderne Elektronik ist einfacher und zuverlässiger als eine „hydraulische Logikmaschine“ , die beim Starten des F-1-Motors Ventile öffnet und schließt. Aber die direkten Nachkommen der legendären Mondmotoren können durchaus zu einem aktiven Leben zurückkehren, wenn sie für zukünftige Aufgaben geeignet sind.