「地表最強」RD-180

2021-02-17 Space Journal

2000年5月24日宇宙神3A發射Eutelsat W4

本文由SpaceJournal唯一作者為您奉獻

2020年5月11日

2020年5月24日,美國宇宙神系列運載火箭將慶祝髮射20周年紀念,由於高可靠性該運載火箭一直被美國軍方用來發射其昂貴的軍事太空飛行器。該火箭配備了由俄羅斯Roscosmos公司所屬的動力機械科研生產聯合體(NPO Energomash)生產的RD-180發動機。

RD-180於2000年5月24日在宇宙神3A火箭上首飛,二十年的合作歷史中,已經有116臺發動機從俄羅斯被運往美國,並進行了89次發射,都取得了成功。RD-180並非最強推力的火箭發動機,但卻是美俄航天商業合作歷史中一道獨特的風景線,和聯盟號運載火箭一樣,讓美國又愛又恨,一時又離不開,最終不得不咬牙掏出百億美元來研製替代能力,以其歷史地位而言,可謂「地表最強」。

在今天的文章中SpaceJournal和大家聊聊這一款神奇的發動機和美俄合作一段歷史。

01

冷戰後氣候變暖的副產品

2000年,一個美國記者在他的文章中抒情的寫到:

在丹佛郊外洛克希德·馬丁公司組裝工廠的地板上,很容易能夠將俄羅斯發動機與美國製造的發動機區分開來。美國的發動機外表是光滑和閃亮的,有定製的配件和曲線的造型,看不到縫或鉚釘。俄羅斯發動機呢,絕緣泡沫像奶油一樣從連接處溢出,焊縫疤痕累累,厚厚的連接管路和其它部分似乎是用捆線連接在一起的。

他的文章標題是「來自俄羅斯,有100萬磅的推力」。

RD-180演變自四推力室高性能液氧/煤油火箭發動機RD-170,RD-170是世界上單臺推力最大的液體火箭發動機。俄羅斯傳奇火箭大師格魯什科(V.P.Glushko)於1943年製造了蘇聯第一臺液體火箭發動機RD-100,也是在他的堅持下,蘇聯擁有了RD-170。1985年RD-170首次在質子號火箭上使用,然後於1987年在能源號火箭上使用。

NASA亨茨維爾中心工作的美國研究員查爾斯·維克一直跟蹤蘇聯航天計劃,在1988年的一次會議上,維克告訴美國政府和工業官員,蘇聯研製的發動機比美國最優秀的發動機更強大、更耐用、更便宜。但是由於冷戰的仇視,人們都對他說「怎麼可能,我不相信你。」

隨著蘇聯解體,美俄之間的航天互動多了起來。1993年,包括洛克希德·馬丁公司運載火箭專家在內的訪問團參觀了莫斯科的火箭工廠,當時洛馬正在做可重複使用火箭的研製工作。

洛馬的鮑勃福特對媒體說,「真是令人眼花繚亂,與美國致力於採用更輕的材料不同,俄羅斯人壓榨每一盎司的推力將他們重得多的太空飛行器送入太空」。當時美國走了固體和液氫推進劑道路,而俄羅斯的閉式循環發動機卻可以將燃料效率提高到95%以上。

1994年5月17日,美國空軍指揮官託馬斯·莫曼將軍在向國會進行的一次宣講中,陳述了美國軍方的現代發射計劃,他指出與中俄相比,美國的運載火箭發射價格太貴。

也是在這一次會議上,美國軍方第一次提出了購買俄羅斯火箭發動機的計劃。

 

1995年美國推出了EELV(The Evolved Expendable Launch Vehicle)計劃,開發新一代運載火箭。McDonnell Douglas(後被波音收購)與洛克希德·馬丁公司在美國空軍EELV項下各獲得5億美元,用於開發新一代運載火箭。

洛克希德·馬丁公司推出的運載火箭就是宇宙神3。1996年俄羅斯動力機械科研生產聯合體專門為宇宙神升級版火箭研發的RD-180發動機贏得了競標,成為宇宙神3運載火箭和後續型號宇宙神-5運載火箭的專用發動機。

值的注意的一點是,與俄羅斯動力機械科研生產聯合體籤署採購合同的並不是洛克希德·馬丁公司,而是一家總部位於佛羅裡達的Amrose公司。

2005年,美國空軍決定不再競標,將20次發射服務均分給波音的Delta火箭和洛馬的宇宙神火箭。波音和洛馬決定,為了減少競爭帶來的損失,兩家成立合資公司聯合發射聯盟(ULA),這家企業2006年開始壟斷美國政府的發射任務長達十年。宇宙神運載火箭成為聯合發射聯盟的主力型號之一,進行了幾十次飛行,為俄羅斯賺了大量美金。

02

美俄政治鬥爭的犧牲品

2014年,烏克蘭因為跟俄羅斯交惡,倒向西方,使得兩國關係惡化。俄羅斯出兵克裡米亞扶持克裡米亞人獨立,獨立後直接併入了俄羅斯。美俄關係隨之緊張,美國制裁了俄羅斯副總統羅戈津個人,羅戈津以不再向美國提供RD-180發動機為反擊手段之一。

美國參議員約翰·麥凱恩(John Mccain)多方活動,試圖終止國防部未來購買俄羅斯發動機的資金。2014年6月,麥凱恩寫信給五角大樓採購主管,要求了解RD-180發動機的價格以及Amrose公司作為中間人的角色。麥凱恩在信中說,他懷疑空軍為RD-180支出的費用過高。

Amrose公司是由普拉特&惠特尼公司和俄羅斯動力機械科研生產聯合體在美國註冊的合資公司,只有五個人。該公司與俄羅斯動力機械科研生產聯合體籤署的RD-180合同為以10億美元固定價格購買101臺發動機。在這個合同項下,Amrose公司將收取9300萬美元的中介費用。

此前2011年五角大樓的一份機密審計報告稱,根據美國的合同法,這些中介費是不適當的。Amrose公司的整改措施是降低了最初的一份合同價格,但是隨後不久,Amrose就把每臺發動機的平均價格升至2340萬美元。

2014年4月底,SpaceX參與進來,向法院遞交訴狀要求美國停止採購RD-180,聯邦上訴法院批准了這一禁令,但是隨即-2014年5月8日,禁令被解除,並再次允許RD-180的進口。

 2015年初美國國會通過《2015年國防授權法》,第1608節禁止國防部授予或續籤使用俄羅斯火箭發動機的發射服務合同。

2015年12月,由於2016財年美國國會的預算危機和政黨之間的分歧,國會取消了俄羅斯發動機採購禁令。聯合發射聯盟立即提交了一份20多臺RD-180發動機的訂單。

麥凱恩(曾在2008參選美國總統)

此時,參議員麥凱恩再次出現了。2016年1月27日麥凱恩主持的參議院軍事委員會公開聽證會上(上圖),他強烈反對採購俄制發動機,並指責美國國會將俄羅斯經濟利益置於美國軍事和國家安全利益之上。他的觀點是在美國製造的火箭上使用俄羅斯發動機會在某種程度上危及美國的安全和軍事衛星發射(作者:聽著好熟悉)。

2016年,美國國會對該法案修訂了一下,避免馬上停用聯合發射聯盟的宇宙神-5火箭導致的不便。為了減少對俄羅斯發動機的依賴,同時使美國工業基礎多樣化,美國空軍開始對新的火箭進行投資。聯合發射聯盟、SpaceX、Orbital ATK(後被Northrop Grumman收購)和AeroJet Rocketdyne獲得了約10億美元的成本分攤研究和開發合同,這些合同被稱為OTA。那一年,SpaceX贏得了美國空軍的GPS-3發射服務合同,價格為8,270萬美元,聯合發射聯盟未參加競標。

但是不管怎麼說,2015年12月底聯合發射聯盟緊急採購的20臺RD-180的合同仍然是有效的。

03

美國不用自己用

俄羅斯政府採購網站數據顯示,俄羅斯動力機械科研生產聯合體計劃2020年向美國運送6臺RD-180火箭發動機。根據美國禁令,美俄之間的RD-180發動機合同將結束於2022年。

2020年4月16日,聯合發射聯盟的CEO Bruno在推特上回答「是什麼促使聯合發射聯盟繼續購買俄羅斯製造的RD-180」這個問題時說,「(美國政府)要求我們在冷戰結束時購買(俄羅斯發動機),以防止俄羅斯火箭科學家最終進入朝鮮和伊朗。」

「花了這麼多錢,你可以買下所有的俄羅斯火箭科學家。」一位用戶回復Bruno說:「他們肯定不會在朝鮮和伊朗落腳,」布魯諾回答說,「我們不買人。」

Roscosmos總經理羅戈津稱這是一種「奇怪的解釋」。

2020年4月30日,俄羅斯動力機械科研生產聯合體總幹事伊戈爾·阿爾布佐夫(Igor Arbuzov)表示,RD-180發動機具有良好飛行數據,將用於新研製的聯盟號-6火箭的第一階段,在未來取代聯盟號2中型運載火箭,並作為超重型運載火箭的Yenisei中部發動機。俄羅斯已經開始研製RD-180MV,使之從美制火箭到適應俄制火箭。

本文感謝袁東先生提供的指導。喜歡請讚賞哦~

參考資料:

1.RD-170 engine for Energia and Zenit rockets;

2.From Russia, With 1 Million Pounds of Thrust;

3.The Kremlin allies behind the RD-180 rocket engine;

4.Special Report: In Pentagon deal with Russians, big profit for tiny Florida firm;5.U.S. debates Atlas V RD-180 engine ban, ULA’s non-bid for military launch;

6.Putin reviews Russian space program;

7.Russia plans new version ofthe famed RD-180 engine;

8.Russia to Supply US With Six RD-180 Rocket Engines This Year – State Procurement Data;

9.US Rocketry Chief Offers Novel Explanation for Why America Continues to Buy Russia’s RD-180 Engines

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