Про самый мощный ракетный двигатель⁠⁠

Когда речь заходит (нечасто это бывает, но всё же) про мощнейшие ракетные двигатели, то некоторые люди вспоминают про американский F-1, устанавливавшийся на "Сатурн-5", другие — про советский РД-170, крепящийся к "Энергии", а кто-то и вовсе ничего не вспомнит. И "Сатурн", и "Энергия" — это 2 сверхтяжёлые ракеты, причём первая являлась лидером по выносимой полезной нагрузке, хотя РД-170 несколько мощнее F-1.

Однако двигатель твердотопливного бокового ускорителя "Спейс Шаттла" оставляет своих конкурентов далеко позади.

Для наглядности вот вам картинка:

Краткая анатомия "Шаттла". Упрощённо вся система состоит из 4-х элементов. Топливный бак содержит топливо и окислитель для работы трёх главных (маршевых) двигателей, расположенных в нижней части орбитера — ракетоплана, в котором находится полезная нагрузка и экипаж. К баку, помимо космического корабля, крепятся два ускорителя. Длина "Шаттла" составляет 56 метров. При первом запуске топливный бак был выкрашен в белый цвет, однако в последующих пусках его красить не стали — и так сойдёт в целях снижения массы системы и экономии денег. Так он приобрёл свой фирменный оранжевый цвет.

Так вот, именно двигатель, располагающийся в боковом бустере, и является самым мощным когда-либо созданным, развивавший тягу в 12,5 меганьютон! Для 99% людей это число, вероятно, ничего не значит. Для меня тоже. Поэтому погуглив, я стал писать пост дальше.

Тяга двигателя выражается в ньютонах. Если движок выдает 1 ньютон, то он способен придать объекту массой в 1 кг ускорение в 1 м/с^2. Снова сложности, снова гуглим, что такое ускорение.

Ускорение в 1 м/с^2 означает, что за каждую секунду скорость объекта будет увеличиваться на 1 м/с. То есть взяли литровую бутылку с водой (она имеет массу как раз в 1 кг), нацепили на неё двигатель, и она через секунду будет двигаться со скоростью 1 м/с, в следующую секунду 2 м/с, ещё через секунду — 3 м/с ну и так далее.

Таким образом, один бустер способен сдвинуть с места объект массой 12500 тонн! Да и не просто сдвинуть, а ещё и увеличивать его скорость на 1 м/с каждую секунду. 2 бустера обеспечивают уже 25,5 меганьютон тяги.

126 полёт "Шаттла". Астронавты летят ремонтировать телескоп "Хаббл". Стартовая масса всей системы около 2000 тонн. Всё это с лёгкостью поднимается двумя ускорителями. Вклад маршевых двигателей орбитера в общую тягу на данном этапе незначителен — всего около 5,3 меганьютон (по ~1,8 МН на каждый двигатель).

5 двигателей (2 бустера + 3 на ракетоплане) суммарно на старте выдают невероятные 31 меганьютон тяги — это даже больше, чем у 27-двигательной Falcon Heavy. Причём более 80% тяги обеспечивают двигатели боковых ускорителей.

Сочетание в одной системе и жидкостных (собственные двигатели орбитера; на гифке по центру), и твердотопливных движков, создаёт некоторые особенности старта. Первыми запускаются двигатели космического корабля. И только когда будет получен ответ о штатной их работе, тогда включатся боковые ускорители. Такая последовательность исходит из особенностей твердотопливных двигателей — после зажигания их невозможно выключить.

Несмотря на столь мощную двигательную установку, по грузоподъёмности "Шаттл" очень серьёзно проигрывал пятому "Сатурну" и "Энергии". Первая закидывала на орбиту аж 140 тонн (5 двигателей F-1 развивали на старте 33,5 МН тяги), вторая — около 100 тонн (4 двигателя РД-170 на старте давали 28,8 МН).

"Шаттл" же вывозил около 25 тонн. Вообще, его грузоподъёмность составляла около 90 тонн. Но в эти числа входит также масса космического корабля — где-то 68 тонн. "Шаттл", в отличие от "Энергии-Бурана", не может летать без орбитера, так как он является неотъемлемой частью ракеты. А "Энергия" вполне себе могла летать без Бурана, так как являлась полностью самостоятельной системой.

Отработанные бустеры отделялись на высоте 45 километров и на парашютах спускались в океан, где их подбирала специальная поисковая группа. Затем они доставлялись на завод-изготовитель для ремонта в целях повторного использования.