Auf dem Höhepunkt der Sanktionen gegen Russland verstanden die Amerikaner vollkommen, dass sie an einigen Orten nicht auf russische Importe verzichten konnten. Zum Beispiel ohne das Raketentriebwerk RD-180 - eine kleinere Kopie des sowjetischen RD-170-Triebwerks, mit dem die USA ihre Atlas-Raketen immer noch ins All starten.
Ungefähr 40 Jahre sind seit der Entwicklung des Raketentriebwerks RD-170 vergangen, aber es wurden keine würdigen Konkurrenten dafür geschaffen. Laut westlichen Designbüros ist RD-170 die Obergrenze des technischen Fortschritts bei Raketentriebwerken mit flüssigem Treibmittel, und ausländische Journalisten nannten es "die Krone der tausendjährigen Geschichte von Raketentriebwerken".
Tsiolkovsky hatte recht
Der Gründer der Kosmonautik, Konstantin Tsiolkovsky, schlug bereits 1903 vor, einen Flüssigbrennstoffmotor in Raketen einzusetzen. Nach dem Ersten Weltkrieg begann jedoch die Entwicklung von Raketentreibstoffen auf Nitrocellulosebasis.
Obwohl niemand daran dachte, Flüssigbrennstoffmotoren aufzugeben. 1926 startete der Amerikaner Robert Goddard eine flüssig betriebene Nell-Rakete. In 2,5 Sekunden stieg sie 12 Meter hoch. 1933 schuf Friedrich Zander in der UdSSR eine ähnliche OP-2-Rakete mit flüssigem Sauerstoff und Benzin.
Im Gegensatz zu festen Brennstoffen war der Flüssigmotor sehr launisch. Daher sahen viele Designer kein Potenzial darin. Bis Wernher von Braun zusammen mit Walter Thiel 1944 ihre V-2 nach London schickte. Diese Raketen hatten ein Flüssig-Treibmittel-Triebwerk (LRE). Zwar glaubte Brown selbst, dass er alles Mögliche aus dem Motordesign herausgepresst habe.
In einem Flüssigtreibstoffmotor ist die Brennkammerdüse kolossalen Temperaturen ausgesetzt. Eine weitere Leistungssteigerung würde einfach das Metall der Düse zum Schmelzen bringen. Die Möglichkeit, die Düse von innen zu kühlen, war schwierig, da die Wände zur Wärmeabfuhr dünner gemacht werden mussten. Wenn das Metall jedoch dünn ist, hält es dem Druck nicht stand und kollabiert ebenfalls.
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Die Lösung des Problems wurde in den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts in der UdSSR und in den USA fast gleichzeitig gefunden. Die Düse bestand aus zwei ineinander angeordneten Körpern, zwischen denen ein Kühlmittel zirkulierte. Idealerweise der Kraftstoff selbst. Immerhin siedet flüssiger Sauerstoff bei einer Temperatur von -183 °. In diesem Fall wurde die innere dünne Wand mit Kraftstoff gekühlt, und die äußere dicke Wand ließ die Kammer nicht durch Druck explodieren.
1960 wurde in der UdSSR unter der Leitung der Designer Sergei Korolev und Valentin Glushko die Interkontinentalrakete R-7 entwickelt, auf der ein Motor für die Komponenten "flüssiger Sauerstoff - Kerosin" installiert war. Am 12. April 1961 war es diese Rakete, die das von Kosmonauten Nr. 1 Yuri Gagarin gesteuerte Raumschiff Vostok-1 in die Erdumlaufbahn warf.
Springe zum Mond
Nach dem ersten Flug ins All schlossen sich die beiden Supermächte einem anderen Rennen an - dem Mondrennen. Infolgedessen waren die Amerikaner die ersten, die den Mond erreichten, aber die UdSSR hatte auch ihre eigenen Grundlagen. Obwohl die Relevanz eines Fluges zum Mond für Moskau verschwunden ist, wurde beschlossen, als erster Mars oder Venus zu beherrschen.
Dies erforderte ein schweres interplanetares Schiff mit einem leistungsstarken und zuverlässigen Motor. In den frühen 1960er Jahren startete OKB-1 unter der Leitung von Sergei Korolev ein Programm zur Entwicklung von N-1-Triebwerken mit flüssigem Treibmittel. Alle vier N-1-Starts erlitten jedoch ein Fiasko, und 1974 wurde das N-1-Programm eingestellt.
Das Programm zur Schaffung des wiederverwendbaren Raumfahrtsystems Energia - Buran ist vielversprechender geworden. Der Akademiker Valentin Glushko wurde zum General Designer von NPO Energia ernannt. Er glaubte, dass das beste Mittel, um das Raumschiff Buran in die Umlaufbahn zu bringen, die Energia-Trägerrakete (PH) sein würde, die anstelle von zwei zuvor angenommenen Festtreibstoff-Boostern vier Startbeschleuniger mit RD-170-Triebwerken haben würde.
Die Idee des Sauerstoff-Kerosin-Motors RD-170 gehört ebenfalls Glushko, aber 1976 begann das Team des Energomash Design Bureau unter der Leitung von Vitaly Radovsky, ihn zu verfeinern. Das Highlight der Konstruktion war, dass der Bereich der Maximaltemperaturen entlang der Achse der Brennkammer verlief und "an den Rändern" viel "kälter" war. Dies ermöglichte es, die Leistung zu erhöhen, ohne die Gefahr einer Zerstörung der Düse. Doch noch bevor der Kraftstoff in die Kammer gelangte, wurden die selbstentzündlichen Komponenten direkt in der Rohrleitung gemischt. Die Düse selbst bestand aus einer einzigartigen Nickellegierung, die einer aggressiven Mischung mit einem Druck von 270 bis 300 Atmosphären standhält. Als Ergebnis wurde der weltweit leistungsstärkste Motor mit 20 Millionen PS geschaffen!
Der RD-170 erwies sich als 5,5% leistungsstärker als der amerikanische Einkammer-F-1-Motor, während er fast eineinhalb Mal kleiner war. Gleichzeitig ist der RD-170 wirtschaftlicher, da er nach dem Schema des geschlossenen Kreislaufs gebaut ist, während der F-1 einen einfacheren, aber weniger effizienten offenen Kreislauf implementiert. Obwohl die Eigenschaft "wirtschaftlich" eher willkürlich ist: In einer RD-170-Kammer mit einem Durchmesser von nur 380 Millimetern verbrennen 600 Kilogramm Kraftstoff pro Sekunde.
Am 25. August 1980 fand der erste Test des RD-171-Triebwerks (Version des RD-170 für die Zenit-Rakete) statt. Danach gab es Dutzende von Tests bis zum 15. Mai 1987, dem ersten erfolgreichen Start der Energia-Trägerrakete mit RD-Triebwerken. 170 in der ersten Stufe. Und am 15. November 1988 wurde der erste und leider der letzte Raumflug des Raumfahrzeugs "Buran" durchgeführt, das von der Trägerrakete "Energia" in die Umlaufbahn gebracht wurde. Es war das Schwanenlied der sowjetischen Kosmonautik.
Die Maske hat nie davon geträumt
Das Design des RD-170 erregte aufgrund seiner Eigenschaften selbst bei den Amerikanern Bewunderung. Sie konnten nicht verstehen: wie ist das möglich ?! In der Sowjetzeit wurde das Design des Motors klassifiziert, aber nach dem Zusammenbruch der UdSSR wollten die Vereinigten Staaten den gleichen leistungsstarken Motor.
In den 1990er Jahren befand sich NPO Energomash, das den RD-170 produzierte, in einer schwierigen wirtschaftlichen Situation. Und der amerikanische Vorschlag ermöglichte es, das Unternehmen zu erhalten. In den USA gab es jedoch ein Gesetz, das die Lieferung importierter Produkte an strategische Industrien untersagte. Im Auftrag der amerikanischen Firma Pratt & Whitney hat Energomash angeblich einen neuen Motor entwickelt - RD-180. Obwohl es sich tatsächlich um einen halbmotorigen RD-170 handelte - für die Amerikaner war die Leistung des RD-170 zu hoch. Der Verkauf des RD-180 in den USA erfolgte über RD-Amros (RD-AMROSS), ein Joint Venture zwischen Pratt & Whitney und NPO Energomash. Es war Amros, der die Patentrechte für diesen Motor besaß. Es stellte sich heraus, dass die rechtliche Entwicklung halb amerikanisch, halb russisch ist. Tatsächlich ist die RD-180 ein Erbe der sowjetischen Weltraumzeit.
Obwohl die Amerikaner gemäß den Vertragsbedingungen alle technischen Unterlagen und das Recht erhielten, den Motor zu Hause herzustellen, konnten die Yankees den RD-180 nie zusammenbauen. Es stellt sich heraus, dass Dokumentation nicht alles ist. Und obwohl die Liberalen argumentieren, dass die Vereinigten Staaten es einfach nicht brauchen, sagen sie, es sei billiger, es in Russland zu kaufen, ist es nicht. Wenn es um Kartoffeln oder Öl geht, ist das Sprichwort vielleicht richtig, aber die USA ziehen es vor, strategische Ausrüstung für die Astronautik zu Hause zu sammeln. Sie konnten es einfach nicht.
Obwohl Elon Musk im Februar 2019 sagte, dass der von seiner Firma SpaceX hergestellte Raptor-Motor den RD-180 hinsichtlich des Drucks in der Brennkammer übertraf, wäre es naiv, dies ohne wiederholte Tests zu glauben. Daher unterzeichnete das amerikanische Unternehmen United Launch Alliance (ULA) erneut einen Vertrag mit der russischen NPO Energomash über die Lieferung von RD-180-Motoren bis 2020. Und obwohl Musk es versucht, hat er vor 40 Jahren seine Wettbewerbsfähigkeit gegenüber der sowjetischen Kosmonautik nicht bewiesen.
Prokhor EZHOV