Взлёт, 2013 № 05

НК-33 вывел в космос чужие надежды

Игорь АФАНАСЬЕВ, Дмитрий ВОРОНЦОВ

21 апреля 2013 г. в 16:59 по летнему восточному времени (в Москве был почти час ночи 22 апреля) со стартового комплекса на острове Уоллопс у побережья штата Вирджиния, состоялся первый пуск построенной компанией Orbital Sciences Corporation американской ракеты-носителя Antares, которая вывела на орбиту массогабаритный макет автоматического грузового корабля Cygnus. Миссия, предназначенная для проверки характеристик нового носителя, предваряет намеченный на июнь нынешнего года первый полет нового американского «грузовика», который должен прийти на помощь российским «Прогрессам» в деле снабжения МКС. Особый интерес этого события для нас заключается в том, что двигательную установку первой ступени ракеты Antares составляют отечественные двигатели НК-33, спроектированные и изготовленные под руководством Генерального конструктора Н.Д. Кузнецова еще четыре десятилетия назад в рамках так и не состоявшейся советской лунной программы.

С первым пуском ракеты-носителя Antares с макетом корабля Cygnus (в переводе — «лебедь») на небосклоне популярного ныне «коммерческого космоса» взошла новая звезда — вторая после подобной системы Falcon/Dragon другой американской частной компании — SpaceX. Оба проекта — детища программы коммерческого снабжения Международной космической станции COTS (Commercial Orbital Transportation Services), инициированной NASA в 2005 г.

В отличие от своего собрата-конкурента, Antares поначалу выглядел пасынком: его рождение стало следствием провала проекта многоразовой системы К-1 фирмы Rocketplane Kistler (RpK). Последняя в августе 2006 г. наряду со SpaceX вышла в финал COTS, но «не смогла продемонстрировать финансовой устойчивости», в октябре 2007 г. выбыла из программы, к февралю 2009 г. уволила большую часть работников, а к июню 2010-го и вовсе обанкротилась. А вот наследство осталось завидное…

В 1992 г. американская компания aerojet General закупила у Самарского государственного научно-производственного предприятия «Труд» (позднее — СНТК им. Н.Д. Кузнецова, «Двигатели НК», а ныне — ОАО «Кузнецов» в составе Объединенной двигателестроительной корпорации) право на использование мощного жидкостного ракетного двигателя НК-33 для участия в конкурсе на проект перспективного носителя Atlas 3 фирмы Lockheed Martin. Правда победу тогда одержал другой отечественный двигатель — РД-180 разработки НПО «Энергомаш», но американцы не теряли надежд разумно распорядиться сделанным приобретением.

В течение последующих 20 лет судьба НК-33 продолжала выделывать замысловатые зигзаги… Созданный в ОКБ-276 Н.Д. Кузнецова для ракеты Н-1 двигатель НК-33 после закрытия в 1974 г. советского лунного проекта долгие годы оставался «не у дел». Несколько десятков готовых изделий были «приговорены» вышестоящим руководством к уничтожению. Лишь проявив поистине государственную мудрость и гражданское мужество, Николай Дмитриевич сумел сохранить уникальное наследие.

Несмотря на проигрыш в конкурсе 1992 г., НК-33 нашел другого заказчика. Им оказалась компания Kistler. Двигатели обошлись американцам в смехотворные деньги — по разным данным, от 1 до 4 млн долл. за штуку. Несмотря на невысокую стоимость, изделия отличались отменными характеристиками: высоким удельным импульсом, малой массой и высокой надежностью, проверенной в сотнях огневых стендовых испытания (ОСИ): достаточно сказать, что некоторые экземпляры НК-33 наработали в общей сложности до 14 тыс. секунд.

Оставшимся после банкротства RpK богатством грех было не воспользоваться: уже в конце 2007 г. к разработке новой ракеты Taurus II приступила частная американская компания Orbital Sciences Corporation (OSC). Вскоре в рамках трехлетней исследовательской программы совместно с NASA она определила облик новой космической транспортной системы.

23 декабря 2008 г. фирма получила контракт на услуги коммерческого снабжения Международной космической станции CRS (Commercial Resupply Services): NASA заказало восемь полетов к МКС на сумму 1,9 млрд долл. (заметим, что SpaceX получил заказ на 12 полетов, но на сумму 1,6 млрд долл.). Контракты с фиксированной ценой и неопределенными сроками поставки, выданные 1 января 2009 г, будут действовать до 31 декабря 2016 г.

В декабре 2011 г ракета Taurus II получила новое имя — Antares. По своим возможностям этот двухступенчатый носитель уступает отечественному трехступенчатому «Союзу», хотя выводимый им Cygnus примерно соответствует нашему «Прогрессу»: в базовом варианте корабль может доставить к МКС 2 т груза в герметичном отсеке объемом около 19 м³. Увеличенная версия «лебедя» имеет в полтора раза больший гермообъем и способна вместить 2,7 т грузов. Кроме транспортных миссий к орбитальной станции, новая ракета может применяться для запуска научных аппаратов (во всяком случае, OSC предлагает ее NASA для замены выводимой из эксплуатации «рабочей лошадки» Delta II).

Разработка нового носителя в нынешнем виде заняла примерно пять лет, что очень неплохо в наше время. Столь высокие темпы во многом обусловлены качественной кооперацией: первую ступень ракеты спроектировало украинское КБ «Южное» на основе технических решений «Зенита», а вторая ступень сделана фирмой АТК на базе твердотопливных двигателей МБР Peacekeeper (M-X).

Однако ключевую роль в проекте сыграл все же отечественный двигатель НК-33. По утверждению самарских двигателистов, новые хозяева всесторонне изучили его конструкцию, провели ОСИ и дали ему самую высокую оценку. По условиям конкурса 1992 г. фирма Aerojet должна была продемонстрировать возможность наладить производство критически важного «железа» в США, для чего, кроме готовых двигателей (37 годных к полету НК-33), закупила у российского разработчика полный комплект конструкторской и технологической документации. Хотя, по словам американских специалистов, особых трудностей воспроизведение изделия разработки 70-х гг. вызвать было не должно, линию по выпуску AJ-26-62 (так стал называться «американизированный» вариант НК-33) строить не стали. На тот момент это было признано экономически неоправданным: для программы коммерческого снабжения МКС хватило бы закупленного запаса, а другие задачи для ракеты ставились только опционально. Стоит здесь заметить, что AJ-26-62 все же немного отличается от советского прототипа: кроме некоторых внешних особенностей (перекомпонованные трубопроводы, новые приводы, арматура, датчики, электроника и карданный подвес системы управления вектором тяги), он использует американский порох в пиростартере и воспламенителях. В конструкции карданного шарнира применен опорный титановый конус, спроектированный и изготовленный в Самаре.

Два двигателя HK-33/AJ26 в составе первой ступени ракеты-носителя Antares

Видя такой интерес из-за рубежа, на самарский двигатель наконец обратили внимание и наши ракетчики: за последние два десятка лет он рассматривался в многочисленных российских проектах — таких, как «Ямал», «Аврора», «Союз-2-3», «Союз-1ПК», а в конечном счете был принят к реализации в легкой ракете «Союз-2.1в». Российский носитель должен был полететь еще в прошлом году, но из-за аварийного исхода ОСИ первой ступени в августе 2012 г пуск «Союза-2.1в» перенесли на нынешний год. Поэтому триумф своего первого успешного полета НК-33 разделил с американским носителем (напомним, что ни одна из четырех попыток запусков советской лунной ракеты Н-1 в 1969–1972 гг., для которой эти двигатели и создавались 40 лет назад, успехом тогда не увенчалась).

При всей разнице в характеристиках и конструкции новых российской и американской ракет их судьба тесно связана с будущим НК-33, которое — увы! — туманно. Складской запас этих двигателей не бесконечен, и с середины позапрошлого десятилетия вопрос возобновления их производства поднимался неоднократно. Однако из-за недостатка средств и по причине плачевного состояния самарских предприятий он так и оставался лишь на бумаге.

Вновь о возобновлении производства НК-33 заговорили, когда проекты «Союз-2.1в» и Antares начали воплощаться в «железе». В конце августа 2009 г. фирма Aerojet распространила сообщение, что совместно с OSC взвешивает преимущества возобновления производства НК-33 в США, в России, или и там, и там.

В ответ Объединенная двигателестроительная корпорация, в состав которой вошли разработчики и изготовители этого двигателя, заявляла, что готова возобновить производство НК-33 в России. За это выступали и руководители самарских компаний.

Но здесь не стоит забывать, что где бы ни начиналось производство — у нас или «у них» — процесс потребует значительного времени и больших финансовых вложений. За 35–40 лет, прошедшие с момента прекращения изготовления этих двигателей, изменилось все: технологии, инструменты, станочный парк и даже номенклатура применяющихся материалов, не говоря уже о специалистах, которые проектировали и выпускали НК-33 — их остались считанные единицы…

А пока эти планы остаются под вопросом, конкурирующая фирма — НПО «Энергомаш» — вышла с предложением разработать на базе серийного РД-191 для «Ангары» новые двигатели РД-193 для «Союза-2.1в» и РД-181 — для Antares. Как знать, не исключено, что триумф НК-33 будет не таким уж долгим…