Eh bien, où mettre ces moteurs maintenant?

Une publication récente sur la relance et le développement du moteur SSME (RS-25) dans LJ a provoqué un afflux de thérapeutes de la conspiration lunaire dans les commentaires - ils ont comparé le sort du moteur de la navette avec le F-1 de Saturne V.Nous allons donc aujourd'hui jouer le jeu "Feel like Rocketdyne’s leader" et parler sur le chemin de vie sinueux de la technologie.


Musée des fusées F-1 et J-2 Saturn V dans le musée

Dans la mauvaise peau

Un des «arguments» des théoriciens du complot est quelque chose comme ceci: «Les moteurs Saturn V (F-1 et / ou J-2) étaient pauvres, n'atteignaient pas les caractéristiques requises, et après avoir simulé le programme lunaire, ils se sont rapidement débarrassés d'eux.» Malheureusement, très souvent, les partisans des théories du complot ont un manque de connaissances ringard - malgré le fait que les moteurs du programme lunaire n'ont pas volé après sa fin, ils ont été proposés pour de nombreux projets et ne sont toujours pas complètement morts. Et pour voir le plus clairement pourquoi ils ne pouvaient pas être attachés à d'autres fusées, jouons un jeu mental. Nous sommes donc le décideur de Rocketdyne, qui fabrique les moteurs F-1 et J-2 pour Saturn V.

Imaginez cela dans la cour de 1970. Apollo 20 a été annulé en janvier, mais les coupes budgétaires ont rapidement atteint des niveaux tels que 18 et 19 ont dû être annulés en septembre. Le contrat pour 15 pièces de Saturne V était presque achevé et il est devenu évident qu'il n'y aurait pas de suite. Une question logique se pose - que faire?

Plus grand et meilleur

La première option est évidente: «Rendons Saturn V encore meilleur et essayons d'utiliser des moteurs là-bas . » Au milieu des années 60, des options d'aménagement ont été proposées sur la base de Saturn V sous le nom général Saturn MLV ("Modified Launch Vehicle", un véhicule de lancement modifié). En augmentant les moteurs, en augmentant l'approvisionnement en carburant, en ajoutant des propulseurs à carburant solide ou en remplaçant les moteurs par le HG-3 (RS-25 grandira ensuite), différentes versions MLV pourraient amener sur une orbite basse de 118 à 160 tonnes.


Différentes options de configuration Saturn MLV, même avec un étage supérieur nucléaire

Cependant, toute cette beauté n'a suscité aucun enthousiasme. De plus, en avril 1972, la Chambre des représentants du Congrès américain prend finalement une décision (et alloue de l'argent) pour le développement de la navette spatiale. L'avion spatial ailé ne se combine pas avec MLV, et le coût énorme des deux projets signifie qu'ils ne donneront de l'argent que pour un seul.

Plan b

Eh bien, l'idée suivante est presque évidente - "Et essayons d'entrer dans le projet de navette . " Comme première étape, vous pouvez utiliser la première étape du Saturn V, et la deuxième étape pour mettre le réservoir de carburant externe de la navette et la navette elle-même sur le côté. Le premier étage peut être équipé d'ailes et replanté au sol pour que le système soit complètement réutilisable. Cette option a même un avantage très sérieux que la navette n'avait pas dans sa version finale - vous pouvez démarrer les modules de la station orbitale ou d'autres charges utiles très lourdes dans une version unique du deuxième étage (capacité de charge ~ 100 tonnes), et desservir la station orbitale ou les satellites déjà navette réutilisable (capacité de chargement ~ 30 tonnes). Le projet Saturn-Shuttle a donc vu le jour.


Lancement de Saturn-Shuttle, dessin de la NASA

Hélas, l'échec nous attend ici. Les moteurs F-1 n'ont pas été conçus pour une utilisation réutilisable, donc même dans le cas d'un atterrissage en douceur, le premier étage devra être changé. Et les boosters à combustible solide semblent plus simples et moins chers, de plus, ils peuvent être réutilisés. Notre première étape du projet de concours de conception a donc été perdue.

À tout prix

Donc, nous n'avons pas «notre» fusée et il n'y a aucun moyen de s'intégrer dans le grand projet de navette. Et "Est-il possible de mettre nos moteurs sur des fusées déjà volantes" ? Pour répondre à cette question, voyons ce qui part des centres spatiaux américains dans la région de 1972.


Lanceur "Tor" dans la version de Torad-Agen

Sur la base du missile balistique «Tor», il y a la famille «Tor-Burner», «Tor-Agen», «Torad-Agen», «Tor-Delta». Une famille de fusées Delta en émerge déjà. Les options diffèrent dans les marches supérieures et les surpresseurs latéraux à combustible solide. Et, hélas, pour les missiles d'une masse initiale de l'ordre de cent tonnes de F-1 avec une poussée de 700 tonnes, cela ne fonctionne en aucune façon - même s'il s'inscrit dans la phase "Torus" de plus petit diamètre, il fournirait déjà au départ une surcharge de 7 "mêmes", casser une fusée dans les premières secondes d'un vol.


Atlas-Centaurus avec la station interplanétaire Pioneer 10, 1972

La famille de lanceurs Atlas est un peu plus lourde. Ici aussi, la diversité des marches supérieures est toujours préservée - Atlas-Agen, Atlas-Centaurus, mais même dans la version la plus difficile, la fusée a une masse d'environ 150 tonnes, et notre F-1 ne s'y adaptera en aucune façon.


Lancez Titan-IIIC

Et enfin, la fusée la plus lourde est la Titan-III. La masse initiale, de l'ordre de 600 tonnes, peut amener en orbite basse jusqu'à 13 tonnes. Cependant, ici, nous n'avons rien à attraper. Le moteur de base RL-87 a une poussée de l'ordre de 200 tonnes, et le remplacement du F-1 par 700 tonnes échouera, non seulement pour des raisons de résistance. Sur le bloc central de "Titan", un autre combustible est utilisé - l'hydrazine et le tétraoxyde de diazot. Et si le RL-87 était omnivore - il y avait des versions pour oxygène / kérosène, hydrazine / AT, même oxygène / hydrogène, alors rien n'est connu sur les options F-1 pour d'autres types de carburant. Mais personne ne nous donnera aucun moyen de réorganiser la fusée pour un autre carburant avec une augmentation des réservoirs et la suppression des boosters latéraux de carburant solide (sinon, trop de surcharge).


Bloc d'accélération "Centaur"

J-2 comme moteur de l'étage supérieur est également malchanceux. Un bloc d'appoint oxygène-hydrogène Centaur a déjà été créé, mais il existe des moteurs RL-10 avec une poussée dix fois inférieure, tandis que
plus efficace, donc les changer en J-2 n'a aucun sens. Mais il n'y a pas de premières étapes d'hydrogène.

Curieusement, une histoire similaire s'est produite de l'autre côté de l'océan, mais elle a eu un résultat positif - le moteur RD-170, qui a été développé pour les propulseurs latéraux du lanceur Energia, était à quatre chambres, il a donc été coupé en deux et le RD-180 à deux chambres résultant a été vendu. Américains à la première étape de l'Atlas, qui a grandi et est devenu plus lourd. Et puis à nouveau en deux, mettant le RD-191 à chambre unique sur l'Angara et offrant presque le même RD-193 pour le Soyouz-2.1v.


Le schéma de développement de la famille RD-170

Hibernation

Hélas, le F-1 avec le J-2 sont à chambre unique, et nous ne pouvons pas réduire la taille et la traction avec des actions simples et bon marché. Il ne nous reste donc qu'une seule option: mettre les plans des moteurs dans l'entrepôt, si possible procéder à des modernisations à l'initiative et les proposer dans toute compétition pour des missiles ultra-lourds . Comme la pratique l'a montré, le programme s'est avéré très efficace, donnant plusieurs chances (bien que cela ne soit pas réalisé en conséquence) pour le retour des "chevaux Apollo".

J-2 a eu une chance en premier, mais à la suite de cela, il ne restait plus qu'un nom. Le moteur J-2X, qu'ils voulaient d'abord fabriquer sur la base du J-2, a été proposé pour l'étage de départ de la fusée Constellation Ares. Mais en raison des exigences accrues, un moteur pratiquement nouveau a été obtenu, avec une poussée de 30% de plus, sur de nouveaux matériaux et sensiblement plus lourds.


En 2009, le programme Constellation a été fermé, et avec le J-2X, l'histoire du J-2 se répète encore. Pour le booster SLS, il a été jugé trop puissant, et un J-2X avec une poussée de 130 tonnes a été décidé d'être remplacé par 4 RL-10 avec une poussée totale de 44 tonnes. Mais si le SLS a besoin d'un moteur plus poussé, le J-2X aura une nouvelle chance.

F-1 a dû attendre plus longtemps. Il n'est pas arrivé à Constellation, mais quand ils ont annoncé une compétition pour les moteurs pour SLS, il était plein d'espoir. L'histoire est même très instructive - les ingénieurs ont sorti le numéro de moteur F-6049 retiré de Saturne-5 pour Apollo 11 en raison d'un problème lors des tests, et ils ont commencé à comprendre comment cela fonctionne et comment il peut être amélioré. . En 2013, après des décennies de stockage, un générateur de gaz a été testé (il entraîne une turbopompe pompant le carburant dans le moteur).


La construction de moteurs, la science des matériaux et les méthodes de fabrication de moteurs-fusées ne se sont pas arrêtées. Une nouvelle modification appelée F-1B devrait avoir 50 fois moins de pièces et une conception sensiblement simplifiée. Par exemple, l'échappement du générateur de gaz n'était plus dirigé vers la buse pour une isolation thermique supplémentaire avec un voile de carburant en excès, mais a été banalement déversé parallèlement à la buse, renvoyant de belles images de l'aube de l'astronautique, lorsque la flamme du générateur de gaz a fouetté près de l'échappement principal.



Mais jusqu'à présent, la chance n'a pas été réalisée - la concurrence pour les moteurs pour SLS F-1B a perdu et est retournée à l'entrepôt.

Conclusion

Dans l'histoire de l'astronautique, il y a un cas où les moteurs sont en stock depuis des décennies et commencent à être utilisés avec des modifications minimes. Le stock restant de moteurs soviétiques NK-33 a été placé sur le lanceur américain Antares et le russe Soyouz-2.1v. Mais ils ne reprendront pas la production - la crédibilité du moteur est compromise par l'accident d'Antares de 2014, similaire à l'accident du missile lunaire soviétique N-1, pour lequel le NK-33 a été fabriqué à l'origine. Antares est déjà passé au RD-181 et Soyouz-2.1v passera au frère RD-193 après l'épuisement du stock NK-33. Bien qu'il soit théoriquement possible de reprendre la production de copies exactes des moteurs du programme lunaire américain, cela n'a aucun sens pratique. La technologie ne s'arrête pas - l'impression 3D remplace de nombreuses parties de celle-ci, et l'électronique moderne est plus simple et plus fiable qu'une «machine logique hydraulique» qui ouvre et ferme les soupapes lorsque le moteur F-1 démarre. Mais les descendants directs des moteurs lunaires légendaires pourraient bien reprendre une vie active s'ils conviennent à de futures tâches.