Bem, onde colocar esses motores agora?

Uma publicação recente sobre o renascimento e desenvolvimento do mecanismo SSME (RS-25) em LJ causou um influxo de terapeutas da conspiração lunar nos comentários - eles compararam o destino do mecanismo de ônibus espacial com o F-1 de Saturno V. Então, hoje jogaremos o jogo "Sinta-se como o líder de Rocketdyne" e conversaremos sobre o caminho sinuoso da vida da tecnologia.


Museu F-1 e J-2 Saturno V foguetes no museu

Na pele errada

Um dos "argumentos" dos teóricos da conspiração é mais ou menos assim: "Os motores Saturno V (F-1 e / ou J-2) eram ruins, não atingiam as características necessárias e, após fingir o programa lunar, eles rapidamente se livraram deles". Infelizmente, muitas vezes os defensores das teorias da conspiração têm uma falta de conhecimento brega - apesar de os motores do programa lunar não terem voado após seu término, eles foram oferecidos para muitos projetos e ainda não morreram completamente. E, para ver com mais clareza por que eles não puderam ser conectados a outros foguetes, vamos jogar um jogo mental. Portanto, somos os tomadores de decisão da Rocketdyne, que fabrica os motores F-1 e J-2 para Saturno V.

Imagine isso no pátio de 1970. A Apollo 20 foi cancelada em janeiro, mas os cortes no orçamento chegaram a níveis tão altos que 18 e 19. tiveram que ser cancelados em setembro.O contrato para 15 peças de Saturno V estava quase completo, e ficou óbvio que não haveria continuação. Uma questão lógica surge - o que fazer?

Maior e melhor

A primeira opção é óbvia: "Vamos tornar o Saturn V ainda melhor e tentar usar os motores lá" . Em meados dos anos 60, as opções de layout foram propostas com base no Saturno V, com o nome geral de Saturno MLV ("Veículo de Lançamento Modificado", um veículo de lançamento modificado). Com o aumento dos motores, o aumento do suprimento de combustível, a adição de reforços de combustível sólido ou a substituição dos motores pelo HG-3 (o RS-25 passará a crescer a partir dele), diferentes versões do MLV podem trazer uma órbita baixa de 118 a 160 toneladas.


Diferentes opções de layout do Saturn MLV, mesmo com um estágio superior nuclear

No entanto, toda essa beleza não causou entusiasmo. Além disso, em abril de 1972, a Câmara dos Deputados do Congresso dos EUA finalmente tomou uma decisão (e aloca dinheiro) para o desenvolvimento do ônibus espacial. O avião espacial alado não combina com o MLV, e o enorme custo de ambos os projetos significa que eles darão dinheiro por apenas um.

Plano b

Bem, a próxima idéia é quase óbvia - "E vamos tentar entrar no projeto do ônibus espacial" . Como primeiro estágio, você pode usar o primeiro estágio do Saturno V e o segundo estágio para colocar o tanque de combustível externo do ônibus espacial e o próprio transporte lateral. O primeiro estágio pode ser equipado com asas e plantado de volta no chão, para que o sistema seja completamente reutilizável. Essa opção possui uma vantagem muito séria que o ônibus não possuía em sua versão final - você pode iniciar os módulos da estação orbital ou outras cargas muito pesadas em uma versão única do segundo estágio (capacidade de carga ~ 100 toneladas) e servir a estação ou satélites orbitais já vaivém reutilizável (capacidade de carga ~ 30 toneladas). Então o projeto Saturn-Shuttle surgiu.


Lançamento de Saturn-Shuttle, desenho da NASA

Infelizmente, o fracasso aqui nos espera. Os motores F-1 não foram projetados para uso reutilizável, portanto, mesmo em um pouso suave no primeiro estágio, eles terão que ser alterados. Além disso, os impulsionadores de combustível sólido parecem mais simples e baratos, além disso, podem ser reutilizados. Portanto, nossa primeira etapa da competição de design de rascunhos perdeu.

A todo custo

Portanto, não temos o "nosso" foguete e não há como integrar o grande projeto de transporte. E "É possível colocar nossos motores em foguetes que já voam" ? Para responder a essa pergunta, vamos ver o que começa nos centros espaciais americanos na área de 1972.


Lançador "Tor" na versão do Torad-Agen

Com base no míssil balístico "Tor", existe a família "Tor-Burner", "Tor-Agen", "Torad-Agen", "Tor-Delta". Uma família de foguetes Delta já está emergindo dele. As opções diferem nas etapas superiores e nos reforços laterais de combustível sólido. E, infelizmente, para mísseis com uma massa inicial na região de cem toneladas de F-1 com um empuxo de 700 toneladas, ele não funciona de forma alguma - mesmo que se encaixe no estágio "Toro" de diâmetro menor, já forneceria no início uma sobrecarga de 7 "iguais", quebrando um foguete nos primeiros segundos de um vôo.


Atlas-Centaurus com a estação interplanetária Pioneer 10, 1972

A família de veículos de lançamento da Atlas é um pouco mais pesada. Aqui também a diversidade dos degraus superiores ainda é preservada - Atlas-Agen, Atlas-Centaurus, mas mesmo na versão mais difícil o foguete tem uma massa de cerca de 150 toneladas, e o nosso F-1 não se encaixa nele de maneira alguma.


Lançamento do Titan-IIIC

E, finalmente, o foguete mais pesado é o Titan-III. A massa inicial na região de 600 toneladas pode levar à órbita baixa até 13 toneladas. No entanto, aqui não temos nada para pegar. O motor básico RL-87 tem um impulso na região de 200 toneladas, e a substituição do F-1 por 700 toneladas falhará, não apenas por razões de força. No bloco central de "Titan" é usado outro combustível - hidrazina e diazot tetraóxido. E se o RL-87 era onívoro - havia versões para oxigênio / querosene, hidrazina / AT, até mesmo oxigênio / hidrogênio, nada se sabe sobre as opções F-1 para outros tipos de combustível. Mas ninguém nos dará meios de reorganizar o foguete para outro combustível, com um aumento nos tanques e a remoção de reforços laterais de combustível sólido (caso contrário, muita sobrecarga).


Bloco de aceleração "Centauro"

J-2 como o motor do estágio superior também é azarado. Um bloco impulsionador de oxigênio e hidrogênio do Centaur já foi criado, mas existem motores RL-10 com um impulso de dez vezes menos, enquanto
mais eficiente, portanto, alterá-los para J-2 não faz sentido. Mas não há primeiros passos de hidrogênio.

Curiosamente, uma história semelhante ocorreu no outro lado do oceano, mas teve um resultado positivo - o motor RD-170, desenvolvido para os reforços laterais do veículo de lançamento Energia, era de quatro câmaras, então foi cortado pela metade e o RD-180 de duas câmaras resultante foi vendido Americanos para o primeiro passo do Atlas, que cresceu e se tornou mais pesado. E, novamente, ao meio, colocando o RD-191 de uma câmara no Angara e oferecendo quase o mesmo RD-193 para o Soyuz-2.1v.


O esquema de desenvolvimento da família RD-170

Hibernação

Infelizmente, o F-1 com o J-2 são de câmara única e não podemos reduzir o tamanho e a tração com ações simples e baratas. Portanto, temos apenas uma opção: colocar as plantas com os motores no armazém, se possível realizar modernizações por iniciativa e oferecê-las em qualquer competição por mísseis superpesados . Como a prática demonstrou, o esquema acabou funcionando bastante, dando várias chances (ainda que não percebidas como resultado) para o retorno dos "cavalos Apollo".

O J-2 teve uma chance primeiro, mas como resultado disso havia apenas um nome. O motor J-2X, que eles queriam fabricar com base no J-2, foi oferecido para o foguete Constellation Ares Earth Departure Stage. Porém, devido ao aumento de requisitos, um motor praticamente novo foi obtido, com um impulso de 30% a mais, em novos materiais e visivelmente mais pesado.


Em 2009, o programa Constellation foi fechado e, com o J-2X, a história do J-2 ainda está se repetindo. Para o bloco de reforço SLS, era considerado muito poderoso, e um J-2X com um empuxo de 130 toneladas foi decidido ser substituído por 4 RL-10 com um empuxo total de 44 toneladas. Mas se o SLS precisar de um motor mais propulsor, o J-2X terá uma nova chance.

O F-1 teve que esperar mais. Ele não chegou ao Constellation, mas quando eles anunciaram uma competição por motores para o SLS, ele estava esperançoso. Chegou mesmo a uma história muito instrutiva - os engenheiros retiraram o número do motor F-6049 removido do Saturn-5 para a Apollo 11 devido a uma falha durante os testes e começaram a entender como funciona e como pode ser melhorado. . Em 2013, após décadas de armazenamento, um gerador de gás foi testado (ele aciona uma bomba turbo bombeando combustível para o motor).


A construção de motores, a ciência de materiais e os métodos de fabricação de motores de foguetes não pararam. Uma nova modificação chamada F-1B deve ter 50 vezes menos peças e um design visivelmente simplificado. Por exemplo, o escapamento do gerador de gás não era mais direcionado para o bico para isolamento térmico adicional com um véu de excesso de combustível, mas era banalmente jogado paralelamente ao bico, retornando belas fotos do início da astronáutica, quando a chama do gerador de gás chicoteava perto do escape principal.



Mas até agora a chance ainda não foi concretizada - a competição por motores pelo SLS F-1B perdeu e foi novamente para o armazém.

Conclusão

Na história da astronáutica, há um caso em que os motores estão em estoque há décadas e depois começam a ser usados ​​com modificações mínimas. O estoque restante de motores NK-33 soviéticos foi colocado no veículo de lançamento americano Antares e no russo Soyuz-2.1v. Mas eles não retomarão a produção - a credibilidade do motor é prejudicada pelo acidente de Antares em 2014, semelhante ao acidente do míssil lunar soviético N-1, para o qual o NK-33 foi originalmente produzido. A Antares já mudou para RD-181, e a Soyuz-2.1v mudará para a irmã RD-193 após o esgotamento do estoque NK-33. Apesar de teoricamente ser possível retomar a produção de cópias exatas dos motores do programa lunar americano, não há sentido prático nisso. A tecnologia não pára - a impressão 3D substitui muitas partes de uma, e os eletrônicos modernos são mais simples e confiáveis ​​do que uma “máquina lógica hidráulica” que abre e fecha as válvulas quando o motor F-1 é iniciado. Mas os descendentes diretos dos lendários motores lunares podem muito bem retornar a uma vida ativa se forem adequados para tarefas futuras.