В середине 1990-х американская компания Aerojet купила партию советских ракетных двигателей НК-33. Двигатели были сделаны в 1970-х — почти двадцать лет они пролежали на складе в Самаре, законсервированные, никем не востребованные.
Американцы проверили их, запустили на стендах. Написали в отчёте: лучшие двигатели первой ступени, которые мы когда-либо тестировали.
Двигатель для ракеты которая четыре раза взрывалась
НК-33 разрабатывался в ОКБ-276 под руководством Николая Кузнецова в конце 1960-х — начале 1970-х. Задача — лунная ракета Н-1, советский ответ на американский Saturn V.
Н-1 отличалась от Saturn V принципиально в части двигателей. Saturn V имел пять двигателей F-1 на первой ступени — огромных, мощных, тщательно отработанных.
Тридцать небольших двигателей вместо пяти огромных выглядело как разумная инженерная экономия — пока не оказалось, что управлять тридцатью синхронно намного сложнее, чем пятью.
Н-1 имела тридцать двигателей НК-15 на первой ступени — меньших по размеру, но вместе дававших сопоставимую тягу. Логика была в том, что тридцать небольших двигателей проще производить, чем пять огромных.
На практике управление тридцатью двигателями одновременно создало проблемы, которые советская вычислительная техника того времени решить не успела. Все четыре испытательных пуска Н-1 закончились катастрофами, и в 1974 году программу закрыли.
НК-33 — усовершенствованная версия НК-15, разработанная уже после первых неудачных пусков, — так и не полетела на Н-1. Двигатели были готовы, ракеты — не было.
Кузнецов сохранял их почти двадцать лет
После закрытия программы Н-1 в 1974 году НК-33 оказался в странном положении. Двигатель был сделан — изготовлено около 150 штук.
Их проверили на стендах, и они показали выдающиеся характеристики: удельный импульс около 331 секунды, тяга около 150 тонн каждый. По соотношению тяга/масса — один из лучших в мире на момент создания.
Двигатель, для которого не осталось ракеты, всё равно оставался лучшим в своём классе — просто ждать признания ему пришлось не в полёте, а на складе.
Но программы под него не было. Советское руководство закрыло не только Н-1 — закрыло всю тему: официально лунная программа СССР прекратила существование, а двигатели засекретили и убрали на склад.
По некоторым свидетельствам, Кузнецов, понимавший ценность машины, добивался сохранения хотя бы части двигателей, вопреки указаниям об утилизации, и лично следил, чтобы они не пропали, — точных документальных подтверждений этому меньше, чем самой истории, но она устойчиво повторяется в среде инженеров, знавших КБ изнутри.
Инженер из самарского КБ рассказывал: на складе двигатели стояли в ящиках с маркировкой, которая ничего не говорила о содержимом, — знали только те, кто работал с ними раньше. Когда в начале девяностых информация стала выходить наружу, для многих было открытием, что такие двигатели вообще существуют.
Американцы запустили на стенде — и написали лучшие
После распада СССР советские космические разработки стали частично доступны западным партнёрам — это был период, когда российские предприятия нуждались в деньгах, а западные компании — в технологиях.
В начале 1990-х несколько американских делегаций посетили российские ракетные центры, среди прочего — самарский завод и КБ Кузнецова. Там им показали НК-33.
Двигатель включили — и он заработал так, будто прошло не тридцать лет, а тридцать дней: именно этот момент, а не документы и не расчёты, изменил решение американской стороны.
Реакция была однозначной: американские инженеры не могли поверить, что такой двигатель был сделан в 1970-х и всё это время пролежал на складе. Они попросили провести испытательный запуск — двигатель завели, и он работал штатно.
Aerojet заключила контракт на покупку партии двигателей, а позже — лицензионное соглашение на производство версии под названием AJ-26 для американских ракет-носителей.
НК-33 в американской версии летал на ракете Antares, которая использовалась для доставки грузов на МКС. До аварии в 2014 году Antares выполнила несколько успешных полётов, и НК-33 работал штатно.
Замкнутый цикл вместо открытого — вот в чём разница
Парадокс НК-33 в том, что его технические решения опередили западные аналоги, — при том что советская программа потерпела поражение в лунной гонке.
Ключевое решение — замкнутая схема цикла двигателя. В открытой схеме часть топлива сжигается для привода турбонасосного агрегата и выбрасывается без полезной работы, в замкнутой — весь газ после турбины идёт в камеру сгорания, КПД выше.
На Западе ту же идею отложили как слишком рискованную для конвейера — а в Куйбышеве её довели до серии, просто потому что другого пути к нужной мощности не было.
Американский двигатель F-1 на Saturn V работал по открытой схеме, НК-33 — по замкнутой. Именно это давало НК-33 превосходство по удельному импульсу — показателю эффективности использования топлива.
Американцы знали о замкнутой схеме, она не была советским секретом принципиально. Но F-1 разрабатывался раньше, когда замкнутая схема считалась слишком сложной для реализации в серийном производстве, — к тому времени как стало ясно, что НК-33 эту схему реализовал успешно, F-1 уже летал.
Четыре пуска — четыре катастрофы за три года
Четыре катастрофы Н-1 в 1969–1972 годах — это не просто неудача, а системная история о том, как тридцать двигателей на одной ракете стали проблемой, которую не успели решить.
Первый пуск в феврале 1969 года — через 70 секунд после старта пожар в хвостовом отсеке, автоматика заглушила двигатели, ракета упала. Второй в июле 1969 года — через 10 секунд после старта взрыв уничтожил стартовый комплекс, один из крупнейших неядерных взрывов в истории.
Третий в 1971 году — ракета перевернулась и упала на стартовый стол. Четвёртый в 1972 году — двигатели первой ступени выключились через 107 секунд.
Все четыре катастрофы объединяло одно: не отказ отдельного двигателя, а неспособность системы согласовать работу тридцати одновременно.
Каждый раз причина была связана с взаимодействием тридцати двигателей — вибрации, перекрёстные помехи в топливной системе, неравномерная работа турбонасосных агрегатов. Системы управления того времени не справлялись с задачей балансировать тридцать одновременно работающих агрегатов.
НК-33, пришедший на смену НК-15 после первых неудач, был лучше. Но времени проверить это в полёте уже не дали.
331 секунда против 263 — цифры говорили сами за себя
До начала 1990-х американские инженеры не имели точных данных о НК-33. Знали, что в СССР был двигатель для лунной программы, но не знали его характеристик.
Когда данные стали доступны, это было неожиданностью. Удельный импульс НК-33 в вакууме — около 331 секунды; для сравнения, у F-1 первой ступени Saturn V того же класса — около 263 секунд у земли.
При этом двигатель имел высокое отношение тяги к массе — около 136: при весе около 1 200 кг он давал 150 тонн тяги, что делало его компактным и мощным одновременно.
Именно эта разница определила решение Aerojet: не разрабатывать новый двигатель, а купить существующий, который уже лучше того, что можно было бы сделать быстро.
Россия летает — Луна осталась американской
После успеха в США интерес к НК-33 вырос и в России. Двигатель получил обозначение НК-33А в российской классификации и стал использоваться на ракете-носителе «Союз-2.1в».
Николай Кузнецов не дожил до этого признания — он умер в 1995 году. Но его КБ продолжило работу, и двигатели, которые сохранялись три десятилетия, дождались своего часа — сначала в США, потом и дома.
Это история не о победе советской инженерной школы, потому что в лунной гонке победили американцы. Это история о том, что техническое качество может пережить политическое поражение — и что признание иногда приходит от тех, кто был по другую сторону.