Двигатель AJ-26/НК-33: «двуликий Янус», погубивший «Антарес»?
Новость Запуск миссии Cygnus CRS NG-16 уже этой ночью!
заставила вспомнить момент с использованием старых советских двигателей на Антаресе.
Внимание, статья 2014 года.
Назвать неприятностью то, что произошло на космодроме Уоллопс, расположенном в штате Вирджиния, было бы некоторым преуменьшением: ракета-носитель «Антарес» стоимостью 200 миллионов долларов, разработанная и построенная американской компанией Orbital Sciences, потерпела аварию через 12 секунд после старта.
Что ж, бывает. Ракета – техника тонкая, капризная, может и отказать, особенно в начале своей летной жизни. «Антарес» – новая машина, и нельзя сказать, что она с самого рождения была «трудным подростком». С апреля 2013-го по июль 2014-го года «Антарес» четыре раза без проблем выходил за пределы атмосферы.
В ходе трех из этих миссий «Антарес» нес под своим обтекателем к МКС автоматический транспортный корабль «Сигнус». Дважды «Сигнус” доставлял на станцию необходимые грузы. В этом и заключается самая главная задача, возложенная на него НАСА.
Агентство заключило с Orbital Sciences контракт на сумму 1,9 млрд. долларов, в рамках которого компания должна доставить на МКС 20 тонн груза по 2016-й год включительно, использовав для этого восемь своих транспортных кораблей. Поэтому, авария «Антареса» вызвала головную боль не только у Orbital Sciences, но у американского аэрокосмического агентства, которому теперь придется думать, когда и на чем возить своим астронавтам продовольствие, воду, оборудование для экспериментов и пр.
Впрочем, может быть результаты расследования покажут, что в «Антаресе» просто где-то «недокрутили гайку». Досадно, конечно, но в то же время это повод вздохнуть с облегчением – в следующий раз нужно будет повнимательнее собирать ракету, и никаких проблем не будет. По крайней мере, Дэвид Томпсон, глава Orbital Sciences считает, что специалисты уже в течение нескольких дней обозначат круг возможных отказов, хотя возможно пройдет еще какое-то время, прежде чем будет окончательно установлена главная причина аварии.
Но если дело не в «гайке»? Что если падение «Антареса» стало следствием недостатка конструкции ракеты или ее невысокой надежности? Видеосъемка показала, что отказ произошел в первой ступени. У данной части ракеты три «родителя»: непосредственно Orbital Sciences, российский СНТК им. Н. Д. Кузнецова (Самарский научно-технический комплекс имени Николая Кузнецова) и украинское КБ «Южное».
Так по вине какого из этих трех родителей погибло их «дитя»? Начнем с того, на которого первого стали «показывать пальцем». Как нетрудно догадаться, это Россия.
Баллада о лунном двигателе
Вот, что написано в американском «Руководстве по эксплуатации» ракеты-носителя «Антарес»: «Первая ступень "Антареса" использует два двигателя AJ-26. "Аэроджет" [Aerojet Rocketdyne – компания, занимающаяся разработкой ракетных двигателей - Ю.К.] модернизировала авионику и систему управления этих двигателей».
А при чем же здесь Россия? Читаем дальше: «Два двигателя "Аэроджет" AJ-26 представляют собой российские модифицированные двигатели НК-33, первоначально разработанные для российской ракеты Н-1 [носитель, который в конце 1960-х годов должен был доставить советских космонавтов на Луну - Ю.К.]... Эти двигатели находятся в рабочем состоянии, у них хорошие технические характеристики и они прошли серьезную программу испытаний».
Таким образом, советско-российский двигатель невольно стал «двуликим Янусом», одно лицо которого – НК-33, а другое – AJ-26.
НК-33 оказался в США не «вдруг». По словам вице-президента Orbital Sciences, бывшего астронавта Фрэнка Калбертсона, сказанным им в интервью газете «Вашингтон Пост», «не так-то и много в мире есть двигателей», в которых было бы требуемое для "Антареса" соотношение размера и массы двигателя, и его тяги. «К сожалению, в США такого двигателя точно не было», – сокрушенно добавил он.
Протерли тряпочкой, подновили
Двигатели НК-33 были отгружены в США со склада, где пылились более 40 лет. Возраст есть возраст, даже для железа. «Когда мы испытывали двигатели, то обнаружили признаки возрастной усталости, включая трещины, – сказал Калбертсон. – Мы провели их тщательный осмотр и кое-где подварили».
Кроме того, как утверждает «Руководство», «каждый двигатель AJ-26 был оснащен современной элементной базой и прошел огневые испытания в Космическом центре имени Стенниса перед тем, как быть установленным на носитель».
Есть, правда, в этой бочке меда одна ложка дегтя: в мае этого года во время испытаний в Центре имени Стенниса один AJ-26 отказал. Но после этого огневые испытания модернизированного НК-33 были проведены в августе в России. На испытаниях присутствовали и представители Aerojet Rocketdyne. Двигатель отработал успешно, замечаний не было.
Но испытания – это одно, а реальный полет – это все-таки другое. Итак, «сплоховал» НК-33? Не будем спешить с выводами. Посмотрим, что еще написано в упомянутом «Руководстве по эксплуатации».
«Зенит» и «Антарес»: общая генетика
Согласно данному документу, «Базовые элементы первой ступени, включая топливные системы, изготавливаются государственным предприятием "Южмаш" под контролем КБ "Южное". И то и другое находится на Украине».
«Несмотря на то, что системы первой ступени "Антареса" были специально спроектированы для данной ракеты-носителя, – говорится в "Руководстве", – они в основном представляют собой развитие конструкции и систем серии ракет-носителей "Зенит", имеющих длительную историю эксплуатации, которая включает в себя более 60-ти успешных запусков».
Всегда ли «эффективнее» означает «надежнее»?
Создатели «Антареса», включая Orbital Sciences и Aerojet Rocketdyne, неоднократно подчеркивали, что они «значительно модернизировали» как НК-33, так и зенитовские системы. Но означает ли это, что данный двигатель и системы стали более надежными?
В этой связи невольно вспоминается советский транспортный самолет Ан-32. Он вырос из во многом аналогичного ему самолета Ан-26. Конструкторы, чтоб не слишком усложнять и удорожать производство новой машины пошли по пути наименьшего сопротивления. Взяли планер Ан-26 и установили на него более мощные двигатели.
Задумка на первый взгляд была неплохая, если б не одно «но»: более могучие движки буквально выворачивались из крыльев Ан-32, не рассчитанных на подобную тягу. Не следует рисовать в воображении леденящие кровь картины отрыва двигателей от крыльев – до этого, слава Богу, не дошло. Регулярный технический осмотр Ан-32 позволял своевременно выявить появлявшиеся в крыльях, в районе установки двигателей усталостные трещины и либо отправлять такие самолеты в капитальный ремонт, либо вообще списывать их.
Но в отличие от самолета, у одноразового двигателя ракеты-носителя, рассчитанного на пределе, меньший запас «живучести», а потому нерасчетные нагрузки могут иметь для него куда более катастрофические последствия, чем для крылатых машин.
Что дальше?
Представители НАСА уже заявили, что «недолет» «Сигнуса» до МКС не создаст никаких проблем экипажу, у которого достаточно запасов всего необходимого, чтобы без труда дождаться прибытия следующего корабля. Возможно, как уже было отмечено в начале, речь идет о незначительном производственном дефекте, который легко устранить, и остальные «Антаресы» с российско-американскими AJ-26/НК-33 благополучно продолжат выводить в космос транспортные корабли с грузами для МКС. Хотя, по мнению Томпсона, следующий старт «Антареса», запланированный на апрель 2015-го года, видимо, будет отложен на три месяца, но в любом случае – не больше, чем на год.
Многие американские газеты вспоминают сейчас то, что сказал глава компании SpaceX Элон Маск еще в прошлом году (напомним, что данная компания также имеет контракт с НАСА по доставке грузов на МКС). По словам Маска, использовать российские двигатели, разработанные в 1960-е годы, «было довольно глупо». Причем, не просто разработанные, уточнил Маск, а изготовленные в тот период времени и «складированные где-то в Сибири».
Для справки: Orbital Sciences, в отличие, например, от американского «Объединенного космического альянса» (ULA), не собиравшегося отказываться от российских РД-180 для своего носителя «Атлас-5», отнюдь не планировала постоянно использовать НК-33 даже в виде AJ-26. Все российские двигатели, которые были нужны Orbital Sciences, уже отправлены в США. Больше поставок не будет.
По словам Томпсона, его компания намерена отказаться от AJ-26 в течение ближайших двух лет, поскольку с одной стороны их использование «связано с серьезными техническими проблемами», а с другой – двигатели и запчасти к ним довольно трудно возить из России. Авария «Антареса», подчеркнул Томпсон, ускорит реализацию этих планов. Ракета-носитель будет использовать двигатели американского производства, хотя еще не до конца ясно, какие.
Через увеличительное стекло политики
Увы, обострившиеся российско-американские отношения, угрозы со стороны России оставить Америку то без РД-180, то без «Союзов», а также недавнее предложение попавшей в санкционный список госкомпании «Роснефть» «ограничить международную кооперацию в использовании российских модулей МКС», не способствуют симпатии ни американских политиков, не представителей космической отрасли США к идее продолжать сотрудничество с Россией в космосе. Многие поэтому невольно видят корень зла, приведшем к аварии «Антареса», в двигателе НК-33.
Однако Калбертсон, анализировавший видеосъемку неудачно старта, пришел к выводу, что первая ступень стала как бы «саморазбираться» в процессе набора высоты. Не исключено, что возникли проблемы со структурной прочностью носителя, и если это подтвердится, то спросить за это придется тех, кто его спроектировал и скомпоновал – то есть с Orbital Sciences и с «Южмаша».
Не будем спешить с обвинениями до окончания результатов расследования. Но, увы, ясно одно – авария эта вновь невольно привлекла внимание к архаичному характеру российской космической техники, и раскачала еще одну опору под и так уже пошатнувшимся мостом российско-американского сотрудничества в космосе.
По мнению ведущего американского эксперта в области космической политики Джона Логсдона, высказанному в интервью «Голосу Америки», даже если с последующими полетами «Антареса» возникнет серьезная задержка, США вряд ли попросят Россию продать им «Прогрессы» для доставки грузов на МКС. Политический климат не тот.
Скорее, НАСА заключит контракт с SpaceX на дополнительные грузовые миссии к МКС, или же, в крайнем случае, отправит к станции прототип пилотируемого корабля «Орион» в грузовом варианте. Напомним, что «Орион» должен совершить свой первый испытательный полет уже в декабре этого года.
