Az NPO Enyergomas által kifejlesztett RD-171MV hajtómű indítási tesztjei befejeződtek. Tolóereje 806 tonna, ami a folyékony hajtóanyagú rakétamotorok között rekord, ennek köszönhetően kiválóan alkalmas lesz a Szojuz-5 hordozórakéta első fokozatához. Na de hogyan fejlesztették ki ezt a hajtóművet?
Az RD-171MV egy kiállításon. Forrás: Roszkoszmosz
A korábbi rekorder az RD-170
Jelképes, hogy szinte pontosan 42 éve, 1980. augusztus 25-én végezték el a szovjet űripar legerősebb motorjának, az RD-170-esnek az első tesztjét. Ez az RD-171MV elődje, amely számos iteráción és módosításon ment keresztül, hogy újszerű megjelenésben térjen vissza. Az RD-170 egy szovjet, négykamrás folyékony hajtóanyagú rakétamotor, melyet egy környezetbarát cseppfolyósított kerozin-oxigén üzemanyagpár hajtott, és amelyet az Enyergomas tervezőiroda fejlesztett ki az Enyergija szupernehéz hordozórakétához. Első típusa négy oldalsó fokozatból állt, amiket a Zenyit hordozórakéta alapján hoztak létre, így egységes motorokat kapva. A Zenyit rakétákban használt RD-171 szinte ikertestvére az RD-170-nek, csak a fúvóka állásszögének változtatásában és a vezérlésében különbözik egymástól.
Az RD-170/171 kétségtelenül az orosz rakéta,- és űripar mérföldkövének nevezhető. A vákuumban 806 tonnás tolóerőre képes hajtómű még mindig a világ legerősebb folyékony hajtóanyagú rakétamotorja, amelyet rakétákban használnak. A tervek első részeit 1976-ban dolgozták ki. A korábbi motorokhoz képest a tolóerő ötszörösére, a gyártás munkaintenzitása pedig közel tízszeresére nőtt. Az RD-170 fő tervezési jellemzője négy, két síkban oszcilláló égéskamra, és két gázgenerátor, amelyek egy turbinával működtek. Az egy helyett a négy kamra jelenléte lehetővé tette az egyes kamrák működési paramétereinek meghatározását kb. 200 N tolóerő mellett, így közelebb kerültek a korábbi motorokon már elsajátított tartományhoz (150 N). Az RD-170-est mindössze kétszer használták az Enyergija hordozórakéta részeként, 1988-ban a Poljusz kísérleti űrszondát, és a Buran újrafelhasználható űrrepülőgépet indították a segítségével. Az RD-171 változatban és annak további módosításában, az RD-171M-ben is három évtizedet repültek a Zenyit család hordozórakétái, többek között a Sea Launch (tengeri indítóplatform) program keretében. Össztolóereje ellenére a motor gazdaságosnak és megbízhatónak bizonyult, ráadásul alkalmas az újrafelhasználásra is.
Felek és negyedek
Az 1990-es években az RD-170/171 teljes erejét csak a Zenyitekben használták fel, de a modellben rejlő tervezési potenciál lehetővé tette a rakétamotorok egész sorának kifejlesztését különböző osztályok hordozói számára. Először egy nagy teljesítményű, négykamrás motort két részre osztottak, tehát az RD-180-at vagy annak felét használták, két égéskamrával. 423 N tolóerővel (vákuumban) biztosította az Atlas-III közepes hordozórakéták első fokozatának működését, most pedig húsz éve balesetmentesen használják az Atlas-V-ön. Az amerikai ULA konzorcium még a szankcióváltás kezdete előtt felvásárolta ezeket a motorokat a jövőbeni indításokhoz.
Ezután a felet ismét felosztották, megkapták az RD-191-et, vagyis elnegyedelték az RD 170-et. Ennek az egykamrás motornak a tolóereje több mint 200 tonna vákuumban, és ennek alapján univerzális rakétamodulokat (URM) építenek az Angara hordozórakéta-családhoz. Érdekes módon az RD-191 első repülési tesztjei a koreai Naro-1 hordozórakéta első szakaszának részeként zajlottak 2009-ben, melyben Oroszország segített a létrehozásában. Most az NPO Enyergomas fejleszti az RD-191M-et, ennek az egykamrás motornak 10-15%-kal erősebb változatát az Angara-A5M megnövelt hasznos teherbírású hordozórakétához fogják felhasználni.
RD-191. Forrás: Roszkoszmosz
Érdemes beszélni a család további két egykamrás motorjáról is. Ez az RD-193 – az RD-191 egyszerűsített változata, amelyet az égéskamra lengőegysége és a hozzá kapcsolódó szerkezeti elemek hiánya különböztet meg, amelyek lehetővé tették a rakétamotor súlyának 300 kg-mal történő csökkentését. A Szojuz-2.1v könnyű hordozórakéta első fokozatában használják, miután a jelenleg használt NK-33A készletei kimerültek. Exportként az RD-181-es modellt az Egyesült Államokban használták az Antares rakéta első fokozatának motorjaként. Különösen olyan szállítóként ismert, amely Cygnus teherűrhajókat indítja az ISS ellátására. A szankciók után szállításait leállították, az amerikai fél még két indításhoz rendelkezik ebből a motorkészletből.
Örökség
Az űripar fejlődése megmutatta, hogy szükség van egy köztes hordozórakétára, amely teherbíró képességét tekintve köztes helyet foglal el a közepes méretű Szojuz-2 család és a nehézrakéta Angara között. A Szojuz-5 átmeneti rakéta lett, egyik jellemzője az a képesség, hogy alkalmazkodni tud a Sea Launch (tengeri indítóplatform) indításaihoz. Első fokozatának alapja az RD-171MV lesz, 806 N tolóerővel. A 42 éves út nem volt hiábavaló, Oroszország gazdaságos és hatékony rakétahajtóművet kapott, és ismét övéké a legerősebb folyékony hajtóanyagú rakétamotor.
Az RD-171MV összehasonlítása teljesítményben különböző járművekkel:
Forrás: Roszkoszmosz / NPO Enyergomas / Fordítás: Spacejunkie.hu