Американский «Вулкан». В США создают замену российского двигателя РД-180. Что это означает для ракетной отрасли России?

Конструктивно новая ракета допускает восемь различных конфигураций, позволяющих выводить полезные нагрузки на самые востребованные в настоящее время орбиты. В минимальной версии (VC0) носитель включает первую (центральный блок без боковых бустеров) и вторую (базовый разгонный блок) ступени. В максимальной — Vulcan Upgrade с модифицированным разгонным блоком — к первой ступени добавляются шесть ракетных бустеров. Кроме трех типов боковых ускорителей (с двумя, четырьмя и шестью бустерами) и двух разгонных блоков, ракета допускает использование двух головных обтекателей различной длины. Запускать носитель предполагается с баз Военно-воздушных сил (ВВС) США в штатах Калифорния и Флорида.

В качестве двигателей первой ступени на Vulcan Centaur используется пара силовых агрегатов BE-4, разработанных компанией американского миллиардера Джеффри Безоса Blue Origin. Компонентами топлива этих двигателей выступают жидкие кислород и метан. В ULA утверждают, что пара однокамерных силовых агрегатов BE-4 в совокупности позволит развить большую тягу, чем один двухкамерный РД-180 первой ступени Atlas 5, работающий на керосине и кислороде.

Разгонные блоки Centaur 5 получили двигатель RL10, базовая версия которого была создана более полувека назад американской компанией Aerojet Rocketdyne. Этот силовой агрегат работает на криогенном ракетном топливе с жидкими кислородом и водородом, а в его производстве широко используются аддитивные технологии, сокращающие время и затраты на изготовление двигателя. В версии Vulcan Upgrade ракета превышает максимальные требования программы национальной безопасности по космическому запуску National Security Space Launch (NSSL) по массе выводимой на геопереходную орбиту полезной нагрузки (7 тонн вместо необходимых 6,6 тонны).

Отличительная особенность твердотопливного бустера GEM-63XL разработки американской компании Northrop Grumman — сопла с изменяемым вектором тяги. Добавляя по паре таких бустеров, грузоподъемность Vulcan Centaur на низкой околоземной орбите можно увеличить от 10,8 тонны (версия VC0 без бустеров и с базовым разгонным блоком) до 27,2 тонны (VC6 и Vulcan Upgrade). Это означает, что уже в версии VC4 (с четырьмя бустерами) ракета превращается из средней в тяжелую.

По мнению генерального директора альянса United Launch Alliance (ULA) — разработчика ракеты — Тори Бруно, подобные характеристики Vulcan Centaur позволяют ему конкурировать за выполнение самых сложных космических миссий с основными операторами западного рынка космических запусков, прежде всего европейской Arianespace и американской SpaceX, а также претендовать на роль одного из ведущих подрядчиков Пентагона.

Первый испытательный пуск Vulcan Centaur (в конфигурации VC2S — с двумя бустерами, базовым разгонным блоком и стандартным обтекателем полезной нагрузки) должен состояться 4 мая 2023 года со стартового комплекса Space Launch Complex 41 (SLC-41) ВВС США, расположенного на мысе Канаверал во Флориде. Ожидается выведение в космическое пространство трех аппаратов — лунного посадочного модуля Peregrine компании Astrobotic Technology, а также, в качестве попутной нагрузки, KuiperSat-1 и KuiperSat-2 — двух прототипов спутников системы широкополосного доступа в интернет Amazon Kuiper.

В случае успеха миссии второй пуск Vulcan Centaur может состояться уже в августе 2023 года, когда с той же площадки во Флориде на околоземную орбиту в рамках программы Commercial Resupply Services (CRS) по заказу НАСА впервые отправится многоразовый грузовой космический корабль Dream Chaser американской компании Sierra Nevada. Не исключено, что в четвертом квартале состоится и третий в этом году старт Vulcan Centaur, на этот раз — в рамках программы NSSL в интересах Космических сил США.

Поскольку на долю ULA приходится около 60 процентов пусков, которые в рамках программы NSSL должны быть выполнены в 2022—2027 финансовых годах, а тяжелые ракеты Atlas 5 и Delta 4, находящиеся в ведении альянса, выводятся из эксплуатации, то военными заказами Vulcan Centaur гарантированно обеспечен на несколько лет вперед. К этому портфелю стоит добавить планируемые запуски по программе CRS в интересах НАСА, а также заказ на 38 ракет для развертывания системы Kuiper. Даже учитывая то обстоятельство, что расходы на создание Vulcan Centaur в оптимистичном случае оцениваются начиная с 2014 года в два миллиарда долларов, можно предположить — ракета окупит затраты на себя уже в ближайшие несколько лет.

Неудивительно, что ULA становится ценным активом, который, по данным источников ArsTechnica, в конце 2023 года может быть продан. Неизвестно, кто станет покупателем альянса, созданного в 2005 году корпорациями Lockheed Martin и Boeing. В издании допускают, что интерес к ULA могут проявлять как ее основатели, так и конкуренты в виде, например, Blue Origin или Northrop Grumman. Другим возможным покупателем одного из основных космических подрядчиков Пентагона может стать Amazon. В последнем случае подконтрольная Безосу компания получит в управление не только актив с гарантированным портфелем правительственных заказов, но и позволит оптимизировать его взаимодействие с Blue Origin, которая работает над многоразовой ракетой New Glenn — потенциальным конкурентом Vulcan Centaur.

Между тем наиболее вероятным покупателем ULA в ArsTechnica считают Lockheed Martin. Стоит напомнить, что создание альянса сопровождалось громким скандалом, связанным с обнародованием фактов промышленного шпионажа Boeing по отношению к действующему крупнейшему подрядчику Пентагона, ракеты которого — Atlas 5 — обходились Пентагону дешевле, чем более технологичный носитель Delta 4, созданный Boeing. Кроме того, текущая ситуация вряд ли позволит последнему вкладываться в развитие ULA, тогда как продажа своей доли в альянсе позволит аэрокосмическому гиганту частично решить свои финансовые проблемы.

Учитывая, что в настоящее время среди американских компаний начинается конкуренция за участие в программе NSSL на 2028−2033 годы, активы ULA при разумном управлении альянсом обещают только расти. Между тем, как, например, справедливо замечают в ArsTechnica, сама ULA в последнее время мало вкладывалась в инновации, без которых оставаться конкурентоспособной в новую эпоху практически невозможно. Исходя из этого можно ожидать, что хорошие перспективы альянс ждут только в случае, если он будет приобретен способной инвестировать в него стороной.

Для российской ракетно-космической отрасли процессы, происходящие с альянсом ULA, фактически не играют никакой роли, поскольку все самое худшее, что могло с ней произойти, уже случилось. Во-первых, еще в 2019 году Министерство обороны США запретило использовать российские ракеты для выведения космических аппаратов, в которых есть комплектующие с американскими технологиями. Соответствующий запрет, начавший действовать с 1 января 2023 года, фактически отрезает российские носители от западного рынка пусковых услуг. Во-вторых, в 2022 году были прекращены поставки ракетных двигателей РД-180 и РД-181 в США, что сделало безальтернативной для американской стороны скорейшую разработку двигателя BE-4 и ракеты Vulcan Centaur.

По словам Бруно, закупленных у России двигателей РД-180 достаточно для выполнения оставшихся пусков Atlas 5. По заверениям американской стороны, обслуживание этих силовых агрегатов не требует присутствия российских специалистов, поскольку США имеют достаточный опыт работы с РД-180 и располагают всей документацией на них.

Продажи ракет и двигателей продолжительное время составляли основной источник внебюджетных доходов «Роскосмоса». В частности, заключенный в 2015 году российской госкорпорацией с европейскими компаниями Arianespace и OneWeb контракт на запуск 21 ракеты «Союз-2» позволял на несколько лет вперед обеспечить полную загрузку Ракетно-космического центра «Прогресс» и его подрядчиков.

Аналогичная ситуация сложилась и в российском ракетном двигателестроении. Так, в январе 2018 года генеральный директор Научно-производственного объединения (НПО) «Энергомаш» Игорь Арбузов признал, что зарубежные контракты обеспечивают финансовую устойчивость возглавляемого им предприятия, а после отказа США от покупок РД-180 российский производитель надеется на рост внутренних заказов, прежде всего для разрабатываемой средней ракеты «Союз-5» (создаваемые агрегаты РД-171МВ) и носителей семейства «Ангара» (двигатели РД-191).

В апреле того же года глава научно-технического совета «Роскосмоса» Юрий Коптев утверждал, что Россия единственная из космических держав не использует водород в качестве топлива в ракетных двигателях, хотя такой силовой агрегат использовался в советской сверхтяжелой ракете «Энергия». Двумя месяцами позже Арбузов заявил, что ракетные двигатели на метане перспективнее силовых агрегатов на керосине, а США опережают Россию в создании таких установок.

В пояснительной же записке к отчету за 2017 год «Энергомаша», опубликованного в июле 2018-го, утверждалось, что предприятия российской ракетно-космической отрасли ощутят негативные последствия, вызванные отказом США от покупки ракетных двигателей РД-180 и РД-181, уже в 2020 году. В связи с изменениями российского законодательства публикация в открытых источниках новых данных, касающихся финансового и иного состояний российской ракетно-космической отрасли, в настоящее время ограничена.

Тем не менее можно допустить, что если в ближайшие годы в России не будут проведены успешные испытания многоразового носителя на метане и разгонного блока на водороде, то российское ракетостроение космического назначения на неопределенное время будет отброшено на уровень 80-х годов прошлого века.