RD-180: Können die USA Raketentriebwerke herstellen?

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Dieses Foto zeigt perfekt die Absurdität der Frage im Titel des Artikels. Die Begeisterung, mit der Verschwörungstheoretiker „den Betrug der NASA aufdecken“, steht jedoch im Einklang mit der Unkenntnis ihrer Argumente. Dieser Artikel beschreibt einen von ihnen. Demnach sind die Vereinigten Staaten auf russische Raketentriebwerke angewiesen, wodurch die Amerikaner nicht auf dem Mond sein konnten (nachdem sie 6 Landungen + 3 weitere Überflüge gemacht hatten) und nicht einmal vor den Space Shuttles in den Weltraum geflogen sind. Obwohl es sehr wachsame Kampfkünstler gibt, die sie bereits erreicht haben).

Eine natürliche Frage stellt sich: Da wir nicht davon ausgehen, dass die Shuttles in Hollywood gedreht werden, auf welchen Triebwerken haben die Schiffe Challenger, Discovery, Endeavour, Columbia und Atlantis insgesamt 134 Flüge durchgeführt (der Challenger-Absturz zu Beginn und die erfahrene Enterprise zählen nicht)? Neben zwei Festbrennstoff-Boostern mit einem ungeheuren Schub von jeweils 1 225 Tonnen wurde das Shuttle mit seinen drei vom legendären Roketdyne entwickelten RS-25-Raketentriebwerken ins All gebracht.

Nur für den Fall, es lohnt sich zu erklären: Russland hat nichts mit diesem Raketentriebwerk zu tun. Im 21. Jahrhundert produziert oder verwendet die Russische Föderation überhaupt keine Wasserstoff / Sauerstoff-Motoren, obwohl es der UdSSR gelungen ist, einen solchen Motor zu schaffen. Es war RD-0120, entwickelt von der NPO Himavtomatika in Voronezh und erfolgreich in der zweiten Stufe der supermächtigen Energia-Rakete getestet. Technologie, die im Laufe der Jahre des Putinismus verloren gegangen ist! Nach der "Logik" der Mondkämpfer, die die Existenz der Saturn-5-Rakete mit der Begründung leugnen, dass sie heute nicht hergestellt wird, könnte man an der Realität der Energie zweifeln. Beide existierten jedoch noch, obwohl sich das Schicksal von Saturn 5 als erfolgreicher herausstellte. Wir stellen außerdem fest, dass alle Rechte an dem von der NPO Himavtomatika und Pratt & Whitney gemeinsam entwickelten Wasserstoffmotor RD-0146 mit geringem Stromverbrauch dem amerikanischen Unternehmen gehören. Darüber hinaus wird es nicht in Russland hergestellt.

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RS-25 und RD-180

Für einen korrekten Vergleich mit dem RD-180 müssen Sie diesen in zwei Hälften teilen. Im Wesentlichen handelt es sich um ein Motorpaar in einem "Kabelbaum". Die kritischste und technologisch komplexeste Einheit in der LRE ist eine Brennkammer + Düse. Sie müssen der Hitze heißer Gase sowie ihrem Druck auf die Wände standhalten. Wenn dieses sehr nicht triviale Problem gelöst ist, ist alles andere relativ einfach zu tun. Wir brauchen auch eine Turbopumpeneinheit (TNA), die Kraftstoff mit Vorpumpen durch einen Kühlmantel versorgt. In dem F-1-Motor, der sich in der 1. Stufe des Saturn-5 befand, gab es keinen Kühlkreislauf. Seine Brennkammer wurde aus Rohren rekrutiert, durch die Kerosin zugeführt wurde. Diese mutige Entscheidung ermöglichte es Roketdyne, einen einzigartigen Einkammermotor zu bauen, der in vielerlei Hinsicht den Erfolg des Apollo-Programms vorbestimmte. Angesichts der Bemühungen der Mondscheinwerfer, die Realität von F-1 extremal-mechanics.org/archives/23662 in Frage zu stellen, ist anzumerken, dass es Ende der 50er Jahre erschien und mit Blick auf die US-Luftwaffe geschaffen wurde, dort aber nicht eingesetzt werden konnte. Aber die NASA hat sich als nützlich erwiesen!

Der RD-180 verfügt über eine Turbopumpeneinheit für zwei Brennkammern, was einen formalen Grund darstellt, ihn als einen Motor zu betrachten. Nichts hindert uns jedoch daran, diese Baugruppe in zwei Raketentriebwerke aufzuteilen und jede Kammer mit einer separaten TNA auszustatten. Dies geschah, als zwei RD-181 von einem RD-180 empfangen wurden, wobei der Schub in zwei Hälften geteilt wurde. Interessanterweise wurde der RD-180 wiederum in ähnlicher Weise durch "Halbieren" des RD-170-Antriebssystems erhalten, das in Russland als das stärkste Raketentriebwerk der Geschichte gilt. Mit einem Schub von etwa 800 Tonnen übertrifft es sogar die F-1 mit ~ 700 Tonnen in Bodennähe, aber die RD-170 besteht aus vier Brennkammern. Diese Einheit wurde speziell für den Träger Energy zusammengebaut (2 Starts 1987). Nach dem freiwilligen Verzicht Russlands auf diese großartige Rakete und das wiederverwendbare buranische Schiff (das zu Beginn des "Aufstehens aus den Knien" irreversibel wurde) stellte sich die Frage nach dem Einsatz von RD-170. Hierher kamen die RD-180 und 181.

Jetzt können Sie den RS-25 und den RD-180 korrekt vergleichen. Letzterer entwickelt 187 Tonnen Schub pro Brennkammer, während der RS-25 182 Tonnen in Bodennähe produziert. Im Vakuum liegt dieser Wasserstoff-Flüssigkeits-Treibstoff-Raketentriebwerk jedoch leicht vor dem Kerosin RD-180 (223 Tonnen gegenüber 203 Tonnen). Natürlich ist der spezifische Impuls von RS-25 größer (452 ​​Sekunden im Vakuum und 366 Sekunden in Bodennähe gegenüber 338 Sekunden und 311 Sekunden im RD-180). In Bezug auf das Verhältnis von Schub zu Gewicht sieht der russische Raketentriebwerk mit flüssigem Treibmittel besser aus (78,4 gegenüber 73,1), was offensichtlich mit einer Masseneinsparung aufgrund einer einzigen TNA für zwei Brennkammern verbunden ist.

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Energy-Buran und RD-170 System

Der Vergleich des RD-180 mit dem RS-25 reicht also bereits aus, um den Unsinn über die Unfähigkeit der Vereinigten Staaten, leistungsstarke Raketentriebwerke herzustellen, zu widerlegen. Der amerikanische Motor hat einen grundlegenden Unterschied - er ist wiederverwendbar. RS-25 kann bei Vollgas wiederholt ein- und ausgeschaltet werden, was beim Start von Space Shuttles passiert ist. In diesem Fall ist der RD-180 wie jedes andere russische Raketentriebwerk für flüssige Treibmittel nur für einen Raumflug ausgelegt. In RuNet finden Sie Vorwürfe, dass die RD-170 und 180 wiederverwendbar sind, aber die Gründe für solche Aussagen werden nicht angegeben.

Vor dem Hintergrund einer solch spektakulären Überlegenheit sind Behauptungen, dass die geplante Wartung für die Vorbereitung des RS-25 zu teuer sei, lächerlich. Wenn Arbeiter, Ingenieure und Wissenschaftler in den Vereinigten Staaten die gleichen Bettelunterlagen wie in Russland erhalten würden, wären die Kosten für die Shuttles und ihre Starts viel niedriger. Dies erklärt auch teilweise die niedrigen Kosten des RD-180, die die USA 10 Millionen Dollar pro Stück kosten (RS-25 ist 5-6 mal teurer). Ein weiterer Grund ist, dass Russland fast nichts für die Entwicklung von Raketentriebwerken ausgab und das, was es bekam, für nichts von der UdSSR handelte.

Die Lieferungen des RD-180 in die USA wurden von einem Joint Venture RD-Amross mit Hauptsitz in Florida durchgeführt, das von NPO Energomash und Pratt & Whitney gegründet wurde. Bereits im Jahr 2002 wurden 101 Motoren gekauft und im Voraus bezahlt. Anscheinend waren dies die Bestände dieser Raketentriebwerke, die aus den 90er Jahren übrig geblieben waren. So versorgten sich die Staaten nicht nur lange Zeit mit einem billigen, zuverlässigen und leistungsstarken Motor, sondern beraubten auch die russische Kosmonautik ihrer Entwicklung. RD-180 steht nicht auf unseren Trägerraketen, und darunter könnte man eine leistungsstärkere und modernere Rakete entwickeln als die Proton-M. Wir können unsere mittelmäßige Regierung nur dafür verantwortlich machen, dass dies nicht geschehen ist.

Der RD-180-Motor befindet sich auf der 1. Stufe des Atlas-V-Trägers. Dies ist ein Produkt der Entwicklung der Atlas-Centaur-Familie, die die NASA seit den frühen 70er Jahren verwendet (Pioneer 10- und 11-Sonden, die zuerst Jupiter und Saturn erreichten und danach das Sonnensystem verließen, wurden 1972 und 1973 von Atlas-Centaur-Raketen abgefeuert). 1977 arbeitete der Titan-III mit demselben Centaur-Übertaktungsmodul an den epischen Missionen Voyager 1 und 2.

Von Beginn des Betriebs bis heute hat das Unternehmen United Launch Aliance (ULA) 79 Atlas-V-Raketenstarts durchgeführt . Www.wikiwand.com/de/Atlas-5#/Atlas_V Trägerraketenstarter. Fast die Hälfte von ihnen - 38 fielen auf militärische Bedürfnisse: Frühwarnsatelliten, Spionagesatelliten usw. Der nächste - der 80. Start ist für den 17. Juli 2019 geplant ... auch für militärische Zwecke. Für all dies erhielt die "Energiesupermacht" 1 Milliarde US-Dollar, einschließlich Rückschlägen an "effektive Manager". Es ist erwähnenswert, dass Russland seine eigene Satellitenkonstellation des Frühwarnsystems verlor, als es sich von den Knien erhob . Extremal-mechanics.org/archives/14681 .

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Linker Atlas-V, rechter Atlas-II (100% amerikanische Rakete)

Sieht es aus wie die Abhängigkeit der USA von der Russischen Föderation, die unsere Jubelpatrioten inspiriert? Es sollte auch berücksichtigt werden, dass die NASA ihren Atlas-II nicht dringend modifizieren musste (in Atlas-III und fast sofort in Atlas-V). Die Installation des RD-180 in der 1. Stufe erhöhte die Startmasse und Größe der Rakete um ~ 20%, die Tragfähigkeit etwas mehr. Schwere Versionen von Atlas-V heben jedoch aufgrund weniger RD-180 als fester Treibmittel ab. Und wenn jemand glaubt, dass die NASA ohne unseren Motor keine schwere Rakete gebaut hätte, muss ich ihn enttäuschen.

Der Delta-4 Heavy Carrier, der mit seinen RS-68-Triebwerken fliegt, übertrifft die Nutzlast nicht nur des (leistungsstärksten) Atlas-V 551, sondern auch unseres Proton-M erheblich. Die Nutzlasten dieser Raketen in die geostationäre Umlaufbahn betragen 6,6 Tonnen, 3,85 Tonnen bzw. 3,7 Tonnen. Gleichzeitig können sie 28,4 t, 18,85 t und 23,7 t in eine erdnahe Umlaufbahn bringen.

Es ist zu sehen, dass die stärkste Rakete im 21. Jahrhundert die Delta-4 Heavy ist. Falcon Heavy tritt ihr bereits auf die Fersen, befindet sich jedoch noch in der Testphase (wenn auch sehr erfolgreich). Diese Rakete ist grob gesagt dreimal stärker als Proton-M. Es fliegt mit seinen eigenen Space-X Merlin-1D-Triebwerken und verwendet beim Start Festbrennstoff-Booster. Merlin-1D entwickelt ungefähr 90 Tonnen Schub, aber wie Sie sehen können, ist der Schub des Triebwerks der 1. Stufe kein kritischer Indikator bei der Erzeugung schwerer Raketen. Obwohl 90 Tonnen angesichts der Frage, ob die USA Raketentriebwerke herstellen können, nicht so wenig sind. Darüber hinaus läuft Merlin-1D mit Kerosin. Lassen Sie sich also nicht von den Fantasien überraschen, dass sie zumindest keine Kerosinmotoren herstellen können. Selbst wenn sie wissen wie, ist Wasserstoff einfach der effizienteste Kraftstoff!

Mit einem Delta-4-Träger vom Beginn des 21. Jahrhunderts benötigte die NASA keine schwere Einwegrakete, wenn man die Wirtschaft nicht berücksichtigt. Und Atlas-V ist besser wegen der geringen Kosten des RD-180-Motors (RS-68 wird auf 15 bis 20 Millionen US-Dollar geschätzt, davon gibt es 3 auf Delta-4 Heavy) und auch, weil der Betrieb von Wasserstoff / Sauerstoff RS-68 teurer ist als Kerosin / Sauerstoff RD-180. Außerdem ist das schwerere Delta-4 natürlich teurer als das leichtere Atlas-V. Aus wirtschaftlicher Sicht hat sich die Modifikation der Atlas-II-Rakete mit dem Einbau auf der 1. Stufe des RD-180-Triebwerks ausgezahlt. Amerika sparte Geld im Weltraum, ohne die Flugfrequenz zu verringern und ohne an Qualität zu verlieren, während Russland bei alten Raketen blieb und einem Partner in Übersee seinen stärksten Raketentriebwerk gab. Tatsächlich verlor die Russische Föderation im 21. Jahrhundert ihre Unabhängigkeit im Weltraum und wurde zu einem Juniorpartner der Vereinigten Staaten, aber im Wesentlichen zu einem Taxi zu einer anderen ISS.

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Und was ist der RS-68, der vom selben Aerojet Roketdyne entwickelt wurde? Dieser Raketentriebwerk mit Wasserstoff-Flüssig-Treibmittel ist nicht weniger und der leistungsstärkste Motor von heute, wenn Sie sich nicht mit Tricks aus der Summe des Schubes aus mehreren Brennkammern beschäftigen. RS-68 entwickelt 289 Tonnen auf Meereshöhe und 307 Tonnen im Vakuum. Da es jedoch nicht wiederverwendbar ist, ist es viel billiger als das RS-25. Der Mythos, dass der RD-180 und der RD-170 die stärksten Raketentriebwerke sind, wird schließlich zusammen mit dem Mythos zerstört, dass die Vereinigten Staaten von russischen Triebwerken abhängig sind.

2012 lud Roketdyne die NASA ein, einen modifizierten F-1-Motor (derselbe, der "nicht existierte") auf einem vielversprechenden, superschweren SLS-Träger zu installieren. In der F-1B-Variante sollte er 800 Tonnen Schub auf Meereshöhe entwickeln. In diesem Fall sollte das Kühlsystem der Düse mit Abgasen von TNA radikal verändert werden. Um das Handling dieses Raketentriebwerks im Jahr 2013 wiederherzustellen, wurden sogar Starts mit geringem Schub durchgeführt. Die NASA unterstützte diese Idee jedoch nicht, die dem feurigen Motor des Saturn-5 ein zweites Leben geben könnte.

Im Jahr 2005 schlug Roketdyne der NASA vor, einen RS-84-Kerosinmotor mit einem Schub von 470 Tonnen zu bauen, fand aber auch keine Unterstützung. Derzeit hat Roketdyne aus eigener Initiative den AR-1-Motor entwickelt, der etwa 250 Tonnen Schub entwickeln kann. Die Installation von zwei Doppel-AR-1 könnte den RD-180 durch eine Atlas-V-Rakete ersetzen. Der Wettbewerb zwischen Herstellern von Raketentriebwerken mit flüssigem Treibstoff macht es jedoch schwierig, eine endgültige Entscheidung zu treffen, sodass sich der Motor noch in der Testphase befindet.

Der letzte Schliff für das Bild, in dem "die Vereinigten Staaten von der Russischen Föderation abhängen". Blue Origin entwickelte einen Blu-Engine-4-Methanmotor mit einem Schub von 240 Tonnen, um ein Paar solcher Raketentriebwerke durch einen RD-180 zu ersetzen. Space-X testet denselben Methan-Raptor. Das Problem ist nicht, dass es nichts gibt, was den RD-180 ersetzen könnte, sondern dass es schwierig ist, eine von mehreren Optionen auszuwählen, wofür genau geändert werden soll. Es ist klar, dass die Vereinigten Staaten in naher Zukunft mit all den bürokratischen Zügen der Zeit den RD-180 loswerden werden, weil der Kongress darauf besteht.

Source: https://habr.com/ru/post/de459432/


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