利刃/Dark
長期以來,美國的大型火箭發射任務都不得不依靠俄羅斯的RD-180液體火箭發動機,尤其是美國的主力運載火箭——"宇宙神"-5火箭長期裝備RD-180已經不是秘密了。隨著美俄關係不斷降溫,並出於美國國家安全的角度考慮,美國國內要求研製能代替俄羅斯產品的呼聲水漲船高,找到俄國產品的替代品已經成為了美國技術發展的重要環節。
RD-180發動機
由俄羅斯動力機械科研生產聯合體研製的RD-180,是俄羅斯最具科級含量的航天產品之一,這是一款非常典型的雙燃燒室雙噴嘴火箭發動機,裝有共享渦輪泵,以煤油和液氧為推進原料,通過高壓分級燃燒循環體系使RD-180得運轉效率更高,在真空環境下其推力為400噸。RD-180不論是在重量、推力和可靠性上都具備超強的性能,遙遙領先世界其他同類產品,已經成為了大型火箭的標配,處於世界航天發動機的霸主地位。
"宇宙神"-5號(Atlas-V rocket)
美國早在1990年就用RD-180完成其軍事航天發射任務,7年後,美國決定耗資10億美元從俄羅斯獲得101台RD-180,並在2018年年底前完成全部交付任務,主要裝置在"宇宙神"-5火箭上。
該火箭是美國空軍用來發射重要衛星的火箭,美國在二十多年的時間裡用"宇宙神"-5執行過70多次發射任務,任務軌跡遍布各個軌道,其各種載荷在月球、火星、冥王星等執行過探測任務,該火箭十分可靠,歷史上只發生過一次故障。
為了裝備一款價格更便宜,又能替換RD-180的火箭發動機,美國在航天部門預算縮減的背景下啟動了替換髮動機研製計劃,並在本世紀初推出了LOX AR-1火箭發動機,然而該型發動機報價竟然為2500萬美元,而更加先進的RD-180僅有1000萬美元,因此LOX AR-1計劃隨後擱淺。
時任美國國防部副部長羅伯特·沃克認為,假設不再使用俄羅斯產品,那麼將會導致美國每一次航天發射任務成本劇增,在六年內(此番話語於2017年發出)則會多花50億美元。而且這些資金根本無法到位,因為它們都將花費在美國更需要的項目上,比如建造新的軍艦、隱身轟炸機、核潛艇等。
不過,一家名為SpaceX的私人公司在今天為替換RD-180提供了無限可能。這家公司由"鋼鐵俠"埃隆馬斯克運營,火箭在海上回收的壯舉就是由馬斯克的SpaceX完成的,SpaceX更讓美國成為人類歷史上第一個完成火箭回收的國家。
上圖為SpaceX的"重型獵鷹"火箭,其各含有9個發動機噴口的芯一級和助推器格外顯眼。"重型獵鷹"採用的是"梅林"-1D煤油發動機,共有27台,能為"獵鷹"9號提供2300噸的巨大推力,比採用兩台RD-180產生的800噸總推力的"宇宙神"-5大得多,正因如此,"獵鷹"9號也成為了美國歷史上推力最大的民用火箭,也是目前全球推力最大的火箭。
"梅林"1D發動機
就在近日,俄羅斯俄羅斯航天集團總裁德米特里·羅戈津十分自信地對媒體強調,目前有很多北約成員國,對俄羅斯航天產品,尤其是RD-180發動機表現出了濃厚的購買慾。不知道今天的美國人,是否做好了準備利用推力更強勁的"重型獵鷹"承擔未來的航天發射任務。