Давайте торговать “космическими сердцами”

Этот двигатель — плод совместной работы днепропетровских специалистов из конструкторского бюро “Южное” и Южного машиностроительного завода, а основанием для получения престижной премии служит и тот факт, что первый экзамен двигатель выдержал с успехом — вывел на орбиту европейскую ракету-носитель “Вега”.

Вообще КБ “Южное”, образованное в 1954 г. как суперсекретное Особое конструкторское бюро (ОКБ) №586, широко известно и многими типами созданных там боевых ракет, и различными космическими ракетами-носителями, и спутниками самого разного назначения, и разработанными там же ракетными двигателями. Что касается последних, то работы ведутся начиная с 1958 г., когда было сформировано подразделение для создания жидкостных ракетных двигателей — КБ-4. Его возглавил Иван Иванович Иванов, известный в кругах ракетостроителей как “Иван в кубе”.

За 54 года своей плодотворной деятельности коллектив КБ-4 разработал около сорока жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). При этом многие из них не имели аналогов в мировой практике и отлично зарекомендовали себя при самых разных пусках.

Одной из наиболее ярких страниц в истории стала осуществленная в 60-е годы XX в. разработка в рамках тогдашней советской лунной программы двигательной установки для так называемого “блока Е”. Он предназначался для мягкой посадки пилотируемого космического корабля на Луну, его взлета оттуда и выведения на окололунную орбиту для стыковки с другим кораблем, на котором космонавты должны были вернуться на Землю.

И хотя после того как американские астронавты ступили на поверхность Луны, руководство СССР закрыло лунную программу, ряд оригинальных конструктивных идей и разработок днепропетровских специалистов пригодились им в последующем при создании ЖРД.

Двигатели не случайно в ракетно-космической отрасли называют “сердцем” ракет, ведь их цена нередко достигает 40% общей стоимости ракеты-носителя. А поскольку процесс разработки двигателей один из наиболее сложных и дорогостоящих, многие страны, создающие ракеты-носители, стараются приобретать готовые ЖРД.Посему с конца 80-х гг. прошлого века ракетные двигатели часто становятся самостоятельным товаром на рынке ракетно-космических технологий и техники этого профиля.

Заказ с высокими требованиями

В 1995 г. итальянская компания “Фиат-Авио” (затем эта фирма сменила свое наименование на “Авио”) получила от Европейского космического агентства (ESA) задание на разработку ракеты-носителя легкого класса “Вега”. Она предназначалась для выведения на солнечно-синхронную орбиту высотой 1200 км космических аппаратов массой до 1200кг, а на полярную орбиту высотой 700км от земной поверхности — спутников массой до 1500 кг.

Работы по созданию европейской ракеты-носителя выполнялись в довольно широкой международной кооперации — с участием фирм из Италии, Франции, Германии, Испании, Нидерландов, Швеции, Швейцарии, Бельгии и других стран. Предусматривалось, что “Вега” будет четырехступенчатой ракетой — причем три ее ступени, начиная снизу — твердотопливные, а четвертую оснастят жидкостным ракетным двигателем, работающим на топливе, компоненты которого (горючее и окислитель) — несимметричный диметилгидразин и азотный тетроксид.

В связи с этим “Авио”, разрабатывавшей и изготавливавшей твердотопливные двигатели для трех ступеней “Веги”, потребовалось найти разработчиков маршевого жидкостного ракетного двигателя для четвертой ступени. В итоге итальянцы, рассмотрев разнообразные разработки в этой сфере известных двигателестроительных фирм Европы, США и России, остановили свой выбор на ЖРД, который предложили украинские специалисты из КБ “Южное”. Это особенно важно, так как обычно ЕSА и его партнеры отдают предпочтение европейским компаниям.

В двигателе, созданном в Украине, был реализован ряд оригинальных научно-технических решений по автоматике. Кроме того, использовались принципиально новые решения по организации внутреннего охлаждения. Оно осуществляется с помощью периферийных форсунок смесительной головки и двух расположенных в определенной последовательности разнокомпонентных поясов завес (окислителя и горючего).

Благодаря этому удалось получить камеру двигателя, отличающегося надежным охлаждением, значительной экономичностью, устойчивостью рабочего процесса и самое важное — высоким показателем удельного импульса тяги — отношения силы, развиваемой двигателем, к секундному расходу топлива в нем. По этому параметру двигатель, созданный в КБ“Южное”, лучше, например, чем ЖРД такого же класса, разработанные российскими специалистами, — в частности, данный показатель на 8,4% выше, чем у двигателя разработки “КБ химавтоматики”, что эквивалентно увеличению полезной нагрузки примерно на 50кг. Это довольно значительный вес, если учитывать, что стоимость выведения на околоземную орбиту одного килограмма полезного груза колеблется в пределах от 10 до 20 тыс. долл. США.

Успешный пуск — обнадеживающие горизонты

По отдельному контракту, предложенному “Авио” днепропетровцам, в КБ “Южное” были проведены специальные исследовательские работы в этом направлении, подтвердившие реальность достижения заявленных характеристик. Также в процессе разработки было получено три патента Украины на элементы двигателя и один патент на испытательную термовакуумную установку.

Исследования завершились в мае 2003-го, а в феврале 2004-го между фирмой “Авио”, финансировавшей эти работы, конструкторским бюро “Южное” и ПО “Южный машиностроительный завод” был подписан контракт на разработку, изготовление и поставку лётной модели маршевого двигателя для четвертой ступени европейской ракеты-носителя “Вега”.

В 2005-м в Днепропетровске изготовили первые опытные образцы нового ЖРД и провели их огневые испытания. А всего за время отработки основных характеристик этого двигателя состоялись более 30 многорежимных огневых испытаний в Украине и Германии.

После восьми лет напряженной работы 13 февраля 2012 г. специалисты компании Arianspace осуществили первый пуск ракеты “Вега” со стартового комплекса ЕLV Гвианского космического центра. При этом ставилось несколько целей — это и лётно-конструкторские испытания нового носителя, и одновременный вывод на околоземные орбиты девяти космических аппаратов различных европейских организаций — двух основных (LARES и ALMASat-1) и семи меньших по размерам наноспутников.

Старт ракеты и ее полет прошли успешно, что подтвердило надежность нашего двигателя и его высокие характеристики. Правда, итальянские СМИ, бурно отмечавшие вклад фирмы “Авио” в создание и запуск “Веги”, почему-то не сочли нужным рассказать, что двигатель верхней ступени этой ракеты создан в Украине.

Кроме того, в прессе появились и публикации, намекающие, что Европейское космическое агентство было бы, мол, не против, чтобы в перспективе производителем двигателя для четвертой ступени “Веги” стала какая-либо компания одного из государств, входящих в ЕSА, — с тем, чтобы деньги не уходили из Европы. Однако реалии таковы, что в обозримой перспективе альтернативы украинскому двигателю для верхней ступени “Веги” нет. А в планах ЕSА — пять запусков ракет-носителей “Вега” на период до 2016 г.

Вадим ФЕЛЬДМАН