РД-180 – это кислород-керосиновый ракетный двигатель так называемого замкнутого цикла. Его эффективность и мощность обеспечиваются высоким давлением в камере сгорания и более полным использованием топлива в отличие от двигателей открытого цикла. Разница между открытым и закрытым циклом заключается в использовании части топлива, которое сжигается для вращения турбины топливного насоса. Насос закачивает основную массу топливных компонентов в камеру сгорания. В открытом цикле после турбины насоса продукты сгорания топлива выбрасываются в окружающее пространство, а в закрытом – направляются в основную камеру сгорания для полного дожигания. За счет более эффективного использования топлива повышается эффективность двигателя.

Открытый топливный цикл использовался на двигателях F-1, что снижало его удельный импульс и эффективность. Двигатель РД-180 – прямой наследник РД-170 для ракеты «Энергия», который стал самым мощным двигателем на жидком топливе в истории космонавтики.

Причина выбора РД-180 состоит не только в его эффективности и мощности. Когда в 1990-е годы заключался контракт между производителями США и России, был еще ряд факторов:

● передача опыта и технологии: американские компании получали техническую документацию и лицензию на производство на своей территории;

● низкая стоимость капитальных расходов на развертывание производства и испытаний: производство и испытательные стенды были уже созданы в России за счет государственного бюджета СССР;

● нераспространение ракетных технологий: контракт позволил дать работу опытным российским ракетчикам в их родной стране и сдержать передачу их опыта и технологий в третьи страны;

● политический интерес: сотрудничество Российской Федерации и США в космосе хорошо укладывалось в образ поддержки молодого демократического государства в эпоху перемен.

Чтобы полнее понять эти мотивы, нам потребуется точнее узнать обстоятельства в космонавтике и политике того времени.

С момента зарождения советская и американская космонавтики развивались в атмосфере противостояния, и сегодня многие госчиновники России и США пытаются поддерживать прежний стереотип космической гонки. Хотя существенным фактором сохранения российского космического потенциала в 1990-е годы стали именно интересы США. Начиная с середины 1990-х годов космонавтики США и России развиваются в условиях тесного взаимовыгодного партнерства. Российская космонавтика получает деньги, а американская – технологии, компетенции, расширяет спектр доступных возможностей. Основы этого симбиоза были заложены именно в 1990-е.

Америкой двигал отнюдь не альтруизм, это был вполне конкретный политический, экономический и технологический интерес: Госдепу США требовалось сохранить российские ракетные компетенции в России, чтобы они не ушли в менее дружественные страны вроде Ирана или Северной Кореи. Развивающемуся в те годы американскому космическому бизнесу был нужен дешевый доступ в космос. NASA развивало проект долговременной орбитальной станции Freedom, и в этом процессе обозначились проблемы с малым опытом длительных полетов. Сказывалась долгая концентрация американской пилотируемой космонавтики на кратковременных полетах в программе Space Shuttle. Агентству были нужны советские знания и технологии, которыми в те годы русские охотно делились за весьма умеренную цену из-за тяжелого экономического состояния страны.

В 1991 году коммерческое подразделение российского космического ведомства «Главкосмос» подписало контракт с Индийским космический агентством (ISRO) на передачу технологии производства кислород-водородной третьей ступени на ракету GSLV, включая всю конструкторскую документацию. В 1992 году контракт был заблокирован по настоянию США, обеспокоенных распространением ракетных технологий в третьи страны. В 1993 году условия контракта изменили на поставки в Индию только конечной продукции – разгонных блоков и криогенного заправочного оборудования за $220 млн. Этот пример показал США, что находящаяся в тяжелом финансовом положении российская космонавтика готова распродавать ракетные технологии направо и налево, лишь бы платили. Тогда политики и чиновники США и поняли, что лучше финансировать русских самим и держать технологии в России.

Благодаря консенсусу в Белом доме, в США стартовало сразу несколько программ поддержки российской космонавтики. В 1990-е Space Shuttle стали летать на станцию «Мир», за что Россия получила $400 млн, и началось строительство Международной космической станции. Boeing вместе с РКК «Энергия» и украинским «Южмашем» начал строительство плавучего космодрома SeaLaunch для коммерческих пусков ракет «Зенит». Российский производитель ракет «Протон» ГКНПЦ им. М. В. Хруничева открыл американское представительство International Launch Services и начал запускать с Байконура тяжелые геостационарные спутники западных коммерческих компаний.

В 1994 году подмосковное НПО «Энергомаш» заключило соглашение с американским двигателестроительным предприятием Pratt & Whitney для совместного участия в государственном конкурсе Evolved Expendable Launch Vehicle. Для реализации международного двигателестроительного проекта было создано совместное предприятие RD Amross. Новая компания обязалась поставлять российские двигатели компании Lockheed Martin, чтобы та могла создать новые ракеты для американских государственных программ.

По условиям контракта американская сторона выплачивала $20 млн на разработку двигателя и обязалась заказать 100 двигателей примерно за $1 млрд, т. е. по цене $10 млн за штуку. РД-180 создали на базе более мощного двигателя РД-170/171, который использовался в советской сверхтяжелой ракете «Энергия» и в советских, а позже украинских ракетах среднего класса «Зенит». На двигателях РД-170/171 четыре камеры сгорания, а на РД-180 – две.

В 2015 году компания Orbital заключила контракт на двигатели РД-181, которые базируются на той же технологии, но имеют одну камеру сгорания. От самостоятельного производства РД-180 Pratt & Whitney отказались по экономическим причинам. Российское НПО «Энергомаш» показало себя надежным партнером, который поставлял двигатели качественно и в срок. Американцам же потребовалось бы с нуля строить производство и испытательные комплексы, для таких мощных двигателей затраты составили бы сотни миллионов долларов. До российско-американского политического обострения 2014 года в этих затратах не было никакого смысла, а после не осталось никакой возможности участия российских специалистов в этой работе. В результате США вложили те же сотни миллионов, но в создание собственных двигателей, способных заменить РД-180: Raptor компании SpaceX, BE-4 компании Blue Origin и AR-1 компании Aerojet Rocketdyne.

Кроме того, с 1990-х годов по той же программе Evolved Expendable Launch Vehicle были созданы средние и тяжелые ракеты серии Delta IV, которые летали на кислород-водородных двигателях RS-68 американского производства.

Сейчас в государственном конкурсе на замену российского двигателя побеждает кислород-метановый BE-4, который можно использовать многократно. Пара двигателей BE-4 должна занять место на первой ступени ракеты Vulcan компании Lockheed Martin. Vulcan заменит Atlas V в 2020-е годы, пока же часть американских ракет продолжит летать на российских двигателях.

Таким образом, РД-180 действительно одни из лучших ракетных двигателей в мире, и их приобретение стало большим выигрышем американской космонавтики. Однако производители США ни в 1973 году (последний запуск ракеты с двигателями F-1), ни в 1998-м (начало эксплуатации RS-68), ни в 2017-м (начало испытаний BE-4) не утратили возможностей разработки и производства собственных ракетных двигателей.

Как NASA собирается сейчас на Луну?