На днях сделал обзор Неземного подкаста Владимира Сурдина, посвященного полету миссии Артемида-2. Весь ролик можно посмотреть тут:
А в этой статье я коснусь только одного момента. Это сравнение ракет SLS и Сатурн-5. Характеристики последнего более или менее известны публике, поэтому, в основном речь пойдет именно о «новой» ракете сверхтяжелого класса SLS – Space Launch System, которая и используется в программе Артемида.
Итак, стартовая масса SLS меньше, чем у Сатурна-5 почти на 300т – 2608т. Полезная нагрузка (ПН), выводимая на низкую околоземную орбиту (НОО) от 95 до 130т. Но 130т это обещанная ПН в конфигурации Блок-2 или Block-1B. В такой конфигурации ракета еще ни разу не летала и не испытывалась.
Теперь присмотримся к этой ракете поближе.
В качестве 0-й ступени используются два твердотопливных ускорителя (ТТУ), аналогичные тем, которые использовались в программе Шаттл. Только теперь они стали на один сегмент длиннее (в программе Шаттл они состояли из 4-х сегментов, теперь из 5). Их длина достигла 54м.
В качестве первой ступени используется модернизированный топливный бак из той же программы Шаттл. Только он стал тоже длиннее, делается не из алюминий-литиевого сплава, как у Шаттлов, а из алюминий-медного, в нем применяется другая термоизоляция и другие методы сварки. В общем, за 40 лет кое-что изменили.
А вот двигатели на первой ступени используются те же самые, что и на Шаттлах – 4 RS-25. И даже не в смысле аналогичные или такие же, а именно те самые, которые выводили челноки в космос. На сегодняшний день из 16 готовых двигателей RS-25 для программы Артемида 14 уже побывали в космосе. А один из них - E2045 — «ветеран», который участвовал аж в 12-ти полётах на Space Shuttle (в период с 1998 по 2011 год).
Т.е. на программу Артемида потрачено уже более 50 млрд долларов. Это не считая нескольких десятков миллиардов, потраченных на создание корабля Орион, который делали с 2005г и на создание собственно РН SLS, которую делают с 2011г. И при этом в «новой» ракете SLS используются не только наработки программы Шаттл, закрытой в 2011 (15 лет назад), но оставшиеся от неё узлы и агрегаты, вплоть до б/ушных двигателей.
Один пуск ракеты SLS стоит 1.6 млрд долларов (а он пока всего один и был). При серийном производстве создатели обещают снизить стоимость пуска до 800 млн долларов. Это к вопросу о том, сколько бы стоили пуски Сатурнов. Как я и говорил, их цена тоже бы упала, если бы их продолжали эксплуатировать.
В качестве топлива во всех ступенях ракеты SLS используется пара жидкий водород и кислород. Сурдин (и не только он) справедливо замечает, что это не лучший выбор топлива для первой ступени, работающей у Земли в момент старта. Здесь эффективнее керосиновые двигатели. Но американцы пошли по пути унификации, и сделали всю ракету водородной. И Сурдин говорит, что на 2-й ступени тоже стоит водородный двигатель, не называя какой. И вот здесь мы и подошли к самому интересному. На 2-й ступени ракеты SLS стоит водородный двигатель RL-10 с тягой 10т. Этому двигателю 60 лет. Он используется в разгонных блоках Кентавр в ракетах Титан-3 и Дельта-4. Он сложен в производстве, требует много ручной работы, капризен - иногда не включается в вакууме, или даже взрывается (последний раз в 2018г). За 60 лет его тягу увеличили с 6 до 10т.
И вот в такой конфигурации, называемой Блок-1, SLS способна выводить на НОО ПН в 95 т, и на окололунную орбиту 27т. Это как раз масса корабля Орион.
Для выведения обещанных 130т на НОО и 43т на окололунную орбиту должна использоваться конфигурация Блок-1В или Блок-2. В этом случае на 2-ю ступень ракеты собираются поставить 4 двигателя RL-10. Суммарная тяга в этом случае составит чуть более 40т. А где же знаменитый двигатель J-2 с тягой 100 или 105 т, который был на Сатурнах? Или какая-либо его модификация, более мощная или, наоборот, хотя бы, вдвое меньшая по мощности, в 40-50т? Почему вместо прекрасного, мощного и надежного двигателя, прекрасно себя показавшего еще 55 лет назад, американцам приходится ставить маломощные, капризные RL-10? Ответ, что и их вполне достаточно не прокатывает. ПН в 43т для окололунной орбиты мало кого устраивает. Сатурн-5 выводил связку Аполлон-лунный модуль массой 46т. Но там ЛМ на двух человек, со стоячими местами, тонюсенькими стенками, рассчитанный на трехсуточное пребывание на Луне, имел массу 15-16.5т. Сейчас собираются высаживать на Луну всех четверых членов экипажа и на более длительный срок. Они наверняка не будут стоять при посадке и взлете с Луны, им нужно больше кислорода, воды, лучшая защита от радиации и т.д. Т.е. масса современного лунного модуля должна быть не менее 20-25т. А, возможно, и 30т. Соответственно, ракета SLS в предлагаемой конфигурации с четырьмя двигателями RL-10 такую ПН (Орион+ЛМ) не потянет. Значит, надо доставлять всё отдельно, собирать станцию на окололунной орбите, к ней пристыковывать лунный модуль, а потом запускать Орион с экипажем. А сколько там каждый пуск SLS стоит?
И, вот, теперь, граждане моглики, получите и распишитесь! Это не слова какого-то блогера в интернете, не статейка в желтой газете, это – воплощенная в металле, 100-метровая роспись американских инженеров, конструкторов в том, что у них нет и, очевидно, что никогда не было двигателя J-2, или какого-либо другого мощного водородного двигателя с тягой более 40т, способного повторно включаться, или вообще просто гарантированно включаться в вакууме. Нет даже технологий «воссоздания» такого двигателя. И это несмотря на то, что разные водородные двигатели находятся в производстве 60 лет. Но всё, что смогли сделать - это 10-ти тонный RL-10 для вакуума и, хотя и довольно мощный, но включающийся только один раз и у Земли двигатель RS-25. Двигатель Безоса ВЕ-3U в пример не приводить. Его тяга пока около 44т, а заявленная тяга в 77 и более тонн показана только на стендовых испытаниях у Земли. В космосе он еще не включался. И, судя по всему, он дороже и капризнее, чем проверенные 4 RL-10.
В общем, такого мощного союзника в лице американских инженеров я не ожидал. Ракета SLS прекрасное подтверждение многих моих слов.
1. Если есть плохое, дорогое, опасное, капризное, но хоть как-то работающее инженерное решение, то его используют десятилетиями. Поэтому используют всё, что было в программе Шаттл – б/у двигатели и ТТУ, которые унесли жизни 7 астронавтов Челленджера.
2. На Сатурнах уже давно есть, что возить и ракета SLS во многом пытается повторить Сатурн-5. Не смотря на то, что большинство могликов пытается безуспешно утверждать обратное.
Число двигателей 1-й ступени – 6 штук: 2 ТТУ и 4 RS-25. Т.е., были бы мощные ЖРД двигатели F-1, или что-то похожее, с удовольствием поставили бы их в количестве 5-8шт, а не 36, как у Маска, и не опасные ТТУ с менее эффективными водородниками RS-25 . Но приходится ставить то, что есть.
Вообще, интересная картинка вырисовывается у американцев с супер тяжами. Маск пытается, отчасти, повторить не полетевшую ракету Королева Н-1. И у него пока мало что получается. SLS во многом пытается повторить Сатурн-5, но из того, что реально есть, а результат примерно тот же. Пока серьезных аварий не было (и я искренне желаю, чтобы этого не произошло), но и пуск был всего один. И даже при самом благоприятном стечении обстоятельств ПН SLS в 130т ни до необходимой, ни даже до Сатурновской не дотягивает.
3. Инженеры НАСА открыто опровергают утверждения моглов, что Сатурны были архаичны, дороги и никому не нужны. Так же, как и их двигатели. Потому что, когда в 2007г зарождался проект SLS, то пытались воссоздать и F-1 и J-2. В случае с F-1 разобрали музейный экспонат двигатель номер F-6049, снятый с «Сатурна-5» для «Аполлона-11» из-за глюка на испытаниях, оцифровали чертежи (оригиналов же нет и попросить не у кого) и получили, якобы, некий двигатель F-1B, не прошедший по конкурсу из-за дороговизны, большого объема ручного туда и проч. Как будто это не было ясно заранее. С J-2 получилось примерно то же самое. Воссоздать тот самый J-2 не вышло, потому что новый двигатель должен был быть легче, дешевле и мощнее. Поэтому, с НУЛЯ стали создавать новый двигатель J-2X. Бились над ним с 2007 по 2013г, довели до стендовых испытаний, после чего программу закрыли. В сентябре 2022 года компоненты J-2X были выставлены на аукцион GSA Auctions, что, вероятно, подтверждает отказ от программы.
Да и жидкий водород в XXI веке как-то капризно себя ведет. Старт Артеимды-2 уже в третий раз перенесли. Пока на апрель. Но, думаю, что это не последний перенос. Вот в прошлые времена да… Другие люди были… Грудью, или еще чем в духе Жванецкого, наверное, протечки водорода закрывали. Или пачками долларов. А сейчас и люди меньше стали и пачки долларов... Или это рука Кремля?
В общем, вот так настоящие инженеры и конструкторы НАСА XXI в, создав SLS и начав программу Артемида, убили своих же мифологических героев века прошлого – ракеты Сатурн и программу Аполлон.
Кому интересны не только статьи, но и видео материалы – подписываемся на другие мои ресурсы.
ВК-видео: https://vkvideo.ru/@club232244019
Рутюб: https://rutube.ru/channel/37474428/
Телеграм: https://t.me/NikitinAV83