Koristim priliku da vas upoznam sa preduzećem gde su stvarani i proizvedeni raketni motori koji su učestvovali skoro u svim misijama sovjetskog kosmičkog programa, a danas učestvuju u programima Rusije, Ukrajine, Južne Koreje i, delimično, Amerike. Da, radi se o NPO 'Energomašu', kompaniji koja je 2014. ušla u 'Ujedinjenu raketno-kosmičku korporaciju Rusije' (ORKK[1]), mesto gde se prave najveći i najjači raketni motori na tečno gorivo na svetu.
Ove reči nisu patetične. Prosudite sami: na samo 30 km od centra Moskve , u gradu veličine Novog Beograda pod imenom Himki, razrađeni su svi motori za sovjetsko-ruske rakete 'Sojuz'i 'Proton'; za ruske 'Angare'; za sovjetsko-ukrajinske 'Zenite'i 'Dnepre'; za južnokorejske KSLV-1i američke rakete 'Atlas 5'. Ali pođimo redom...
Nakon provere pasoša i dolaska kustosa, polazimo polako u muzej fabrike, ili kako ga tamo nazivaju, 'Pokaznu salu'.
Čuvar sale se zove Vladimir Sudakov, a obavlja funkciju načelnika Odelenja informacija. Sudeći po svemu, čovek je dobro upoznat sa materijom, što ćete se i sami uveriti...
Vladimir će nas sve zajedno provesti kroz kratku, ali zanimljivu foto-ekskurziju po muzeju.
Vidite li na stolu malu srebrnu trubicu dužine 7 santimetara? U njemu se nalazi čitav sovjetski i ruski kosmos. To je bio prvi reaktivni motor...
NPO 'Energomaš'se uzdigao iz male grupe raketaških entuzijasta, formirane 1921. godine, koja je već 1929. nazvana Gasno-dinamičkom laboratorijom[2]na čijem čelu se našao 20-godišnji Valentin Petrovič Gluško[3], koji će mnogo kasnije postati generalni konstruktor NPO 'Energomaša'.
Disk sa lopticom u sredini – to nije model solarnog sistema, kao što većina pomisli, već maketa elektroraketnog kosmičkog broda[4]. Na disku su trebali da budu smešteni paneli solarnih baterija. U drugom planu se vidi prvi model raketnog motora ORM-1na tečno gorivo koji je 1930-31. napravljen u laboratoriji GDL. Kao oksidator je isprobavana azotna i hlorna kiselina, a kao gorivo berilijum i različita trokomponentna goriva sastavljena od berilijuma, kiseonika i vodonika i sl. Potisak prvog motora je bio 20 kg.
Posle prvih testiranja 20-ih i 30-ih godina, država je rešila da finansira 'prave' radove. Gluškovljeva Laboratorija je započela da sarađuje sa Koroljevljevom raketaškom grupom GIRD(rus. Группа изучения реактивного движения,ГИРД). Tokom rata, raketni naučnici koji su bili na 'prevaspitavanju' u Sibiru[5]radili su na raketnim ubrzivačimaza serijske vojne avione. Napravili su čitavu liniju motora i postali jedni od svetskih lidera gradnje motora na tečno gorivo.
Ali sve su pokvarili Nemci sa Fon Braunom kada su napravili prvu balističku raketu 'A4'(nem. Vergeltungswaffe2), poznatiju u Rusiji pod nazivom 'Fau-2'.
Njeni motori su bili više redova veličina jači od sovjetskih motora (25 tona naspram 900 kg), te su posle rata inženjeri prionuli da nadoknade izgubljeno.
Prvo su Koroljev i njegov biro OKB-a napravili potpunu repliku 'A4' i nazvali je R-1[6], koja je koristila potpuno sovjetske materijale. U tom periodu, sovjetskim inženjerima su još ovek pomagali nemački stručnjaci, predvođeni Helmutom Gröttrupom(1916-1981),elektroinženjerom i vrhunskim ekspertom za sisteme kontrole leta 'V–2'[7]. Ali vremenom su Nemci istiskivani, i sve dalje radove izvodili su isključivo provereni sovjetski stručnjaci.
Na slici je Gluškovljev alkoholno-kiseonički motor za sovjetsku verziju 'Fau-2'. Motor je bio težak 885 tona a radio je 65 sec. Do 1950, napravljeno ih je skoro 200.
Prvi korak je bio da se ojača i olakša nemačka konstrukcija, i u tome su postignuti nemali uspesi – potisak je povećan na 51 tonu!
No uskoro su se inženjeri susreli sa ozbiljnim problemom nestabilnosti sagorevanja goriva u velikoj komori za sagorevanje (u njoj se stvarao pritisak od preko 25 atmosfera!). Gluško je shvatio da je to ćorsokak i počeo da radi na motorima sa cilindričnom komorom.
U tome je imao uspeha. U rukama kustosa muzeja vidimo prvi radni prototip koji je potvrdio ispravnost odabranog pristupa. Ono što je iznenađenje to je da je unutrašnjost komore za sagorevanje bila od – legure bakra! Logično je da elemenat u kom pritisak dostiže stotinjak atmosfera a temperatura hiljadu stepeni mora da bude napravljen od nekakve legure titanijuma ili volframa. Ali pokazalo se da je važnije ohladiti komoru nego postići neograničenu termostabilnost. Komora je genijalno hlađena tečnim komponentama goriva, a bakar je korišćen zbog svoje velike termičke provodljivosti...
Prva upotreba novog tipa komore bila je za vojsku. U muzeju su ti motori skriveni u najudaljenijim i najmračnijim ćoškovima. A na svetlu se nalaze ponosi, četvorokomorni motori RD-107i RD-108[8], koji su obezbedili Sovjetskom Savezu prvenstvo u kosmosu i omogućili Rusiji da vodi u putničkoj kosmonautici sve do danas.
Kustos Vladimir Sudakovpokazuje na upravljačku komoru – dopunske raketne motore koji su služili za upravljanje. Početni motori su bili bez tih mlaznica koje je proizvodio OKB-456, a ovi su prvi put isprobani u martu 1957. Motori RD-107 su imali dve, a RD-108 četiri upravljačke komore.
Tokom daljeg razboja razmišljalo se da se prosto u celini izbaci glavna komora motora.
Problemi sa nestabilnošću sagorevanja nije do kraja rešeni, pa je najveći broj motora koje je konstruisao Gluškovljev konstruktorski biro bio višekomorni.
U sali muzeja postoji samo jedan jednokomorni džin – RD-270[9]– koji je proizveden za lunarni program, ali nikad nile pravljen serijski – pobedila je konkurentska varijanta NK-33za raketu 'N1'.
Razlika je u tome što je 'N1'koristio smešu kiseonik-kerozin, dok je Gluško želeo da lansira ljude na Mesec uz pomoć UDMH i tetraoksida azota. Ta mešavina je bila efikasnija, ali mnogo toksičnija od kerozina. U Rusiji danas sa takvim gorivom leti jedino teretni 'Proton'[10]. Međutim, to ne smeta Kinezima da danas šalju svoje tajkonaute uz pomoć baš te mešavine.
Sledi raketni motor 'Protona'.
Motor dvostepene balističke rakete R-36M(15P014; po NATO SS-18) i sada dok čitaš ovo čeka na bojnom dežurstvu u silosima na raketama 'Vojevoda', široko poznatim pod imenom 'Satana'. Koliko je moguće verovati ruskim generalima, do prošle godine je bilo na položajima 46 jedinica 'Vojevoda'sa po 10 bojevih glava od po 1 megatone. Motori[11]će čekati do makar 2020, kada bi 'Satane'trebale da odu u penziju, a posle će biti korišćeni za kosmičke rakete 'Dnepr'(15A18).
Do skora ti motori su pokretali rakete 'Dnepr'sa mirnodopskim ciljevima, iako su one nastale od balističkih projektila. Kada su Rusi i Amerikanci potpisali dogovor o smanjenju raketnih fondova, mnoge su pretvorene u rakete-nosače satelita. Prva takva raketa je poletela još u aprilu 1999. a poslednja 2015.
Na kraju stižemo do bisera Gluškovljevog konstruktorskog tima i ponosa NPO 'Energomaša'– motora RD-170 (11D521)/RD-171 (11D520). Ostaće zabeleženo u istoriji da su to najjači motori na tečno gorivo na svetu, koji su korišćeni na raketama 'Energija'i 'Zenit'.
Danas je to najveći kerozinsko-kiseonički motor na svetu – potiska ~800 tona. Svaki motor je imao preko 10 tona, a tokom leta je radio 140-150 sekundi! Po potisku, bio je jači od američkog lunarnog F-1 za makar 50 tona, ali zato je imao 4 komore, a F-1 samo jednu.
RD-170je razrađivan za projekat 'Energija-Buran', kao pogon za dva para bočnih bustera (11S771). Prema prvobitnom planu, busteri su trebali da budu korišćeni više puta, te su motori rađeni i sertifikovani za makar desetak lansiranja. Nažalost, povratak bustera nikad nije bio realizovan, ali su motori sačuvali svoje izuzetne mogućnosti. Posle stopiranja programa 'Buran', RD-170 je bio bolje sreće od lunarnog F-1– našao je uhlebljenje na raketi 'Zenit'. U sovjetsko vreme motori su, kao i kod 'Voevode', razrađivani u ukrajinskim biroima 'Južnoje', koji su posle raspada SSSR-a ostali van granica nove zemlje. Ali tokom 90-ih politika nije predstavljala prepreku rusko-ukrajinskoj saradnji, pa su 1995, zajedno sa SAD i Norveškom, prionuli realizaciji projekta 'Sea Launch'. Iako se nikad nije pokazao kao profitabilan, projekat je prošao kroz mnoge reorganizacije, ali rakete su letele a 'Energomaš'je godinama podržavao program na svoj način.
Vladimir Sudakov je pokazao fantastični elemenat koji su napravili inženjeri 'Energomaša'– deo sklopa ('silfona') čvora za pomeranje motora. Naime, radi korigovanja putanje tokom leta rakete, motor je morao da se za određeni ugao pomera u dve ravni i time upravlja. Pomeranje motora od 10 tona nije bio mali zadatak... (Na gornjog slici ovaj deo se vidi kako leži desno na crvenoj kutiji na podu.)
Kako postići pokretljivost motora pri ogromnim pritiscima i ekstremnim temperaturama? Kako rešiti taj problem? Ali inženjeri su i to rešili...
Nova konstrukcija je omogućavala čvrsto vezivanje motora, ali upravljanje letom malim otklonom komore sagorevanja i mlaznice, uz pomoć kardanskog prenosa. Na motoru je vidljiv u sredini desno, odmah iznad ploče sa crvenim utičnicama.
Amerikanci vole da svoj uspeh u kosmosu objašnjavaju time 'što stoje na leđima divova'. Gledajući na taj način, i sovjetski inženjeri su isto mogli da kažu i za razvoj ruske kosmonautike. Iako je porodica raketa 'Angara'najnovije dete ruskih konstruktora, njeni jednokomorni motori – RD-191– evolutivno proishode iz RD-171.
Slično tome, 'polovine' sovjetskih motora RD-171', pod šifrom RD-180[12], doprinele su i američkom kosmičkom programu, jer je 'Energomaš'1995. pobedio na konkursu koji je raspisala kompanija 'Lockheed Martin'. Prva testiranja novih motora na raketi 'Atlas III'uspešno su završena 2000. Na česta pitanja novinara nije li u toj pobedi bilo elemenata propagande – nisu li Ameri zaključili ugovor sa Rusima da bi demonstrirali da je era suparništva završena a da otpočinje vreme saradnje u kosmosu. Nije bilo direktnog odgovora, ali se mnogi sećaju zabezeknutih pogleda američkih kupaca kada su ugledali kreaciju genija iz Himkija. Prema glasinama, karakteristike RD-180 su gotovo za duplo premašivale karakteristike konkurenata. Razlog za to je ležao u činjenici da SAD nisu upela da ovladaju raketniom motorima sa zatvorenim ciklusom[13]. U načelu, mogli bi i bez njega, jer je F-1 bio sa otvorenim cilkusom ili sa 'Merlinom'kompanije 'SpaceX'. No u odnosu snaga/masa motori zatvorenog ciklusasu bolji mada skuplji.
Ovde se na videu testiranja motora 'Merlin-1D' vidi kako iz cevi pored mlaznice struji generatorski gas:
U zatvorenom ciklusu taj gas se ne izbacuje nego vraća u komoru za sagorevanje, što omogućava jeću snagu i bolji utrošak goriva. U muzeju je posebno prikazan rotor turbopumpe oksidatora. To je još jedno čudo tehnike, jer joj je zadatak da ubacuje tone goriva u motor, okrećući se desetinama hiljada puta u minuti.
Na kraju, na kraju ekspedicije – nada kompanije – motor RD-191. To je najmlađi model porodice. Kreiran je za rakete 'Angara', ali je stigao da se isproba i na korejskim raketama KSLV-1, a razmatrano je i da bude jedna od varijanti američke kompanije 'Orbital ATK, Inc.'nakon što je raketa 'Antares' sa samarskim motorima NK-33u oktobru 2014. imala incident. Kompanija se odlučila za RD-193pre nego za američki pokušaj da naprave sličan motor, AJ-26. Komapnija 'Orbital'već je kupila 60 novih motora RD-180.
U zavodu ova tri motora: RD-170, RD-180i RD-191u šali zovu 'litrenjak', 'polulitrenjak' i 'četvrtinka'.
I to je bilo to! Obilazak muzela kosmičkih motora u 'Energomašu'(pun naziv je НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко) je završen. Kompanija je od 2013. u većinskom vlasništvu države (Vućić bi to prodao Nemcima!), ali kompanija RSC 'Energija'ima oko 14% deonica u vlasništvu. Kompanija zapošljava oko 5.500radnika u svojim jedinicama u Himkiju, Moskvi, Samari, Pernu i St. Petersburgu, a pre dve godine su objavili da će otvoriti još jednu fabriku.
Ovo smo videli kako je u muzeju raketnih motora, a kako izgleda sama fabrika za proizvodnju motora u Himkiju – to je poslastica, i o tome drugom prilikom.
[1]Moskovska korporacija za razradu, proizvodnju i remont raketno-kosmičke tehnike. U njen sastav ulazi 48 preduzeća, 14 samostalnih organizacija raketno-kosmičke industrije i 8 akcionarskih društava: RKK 'Energija', NPO 'Iskra', Raketni centar 'V.P. Makejev', Informacioni satelitski sistemi 'M.F. Rešetnjov', Sistemi monitoringa, informacionog i elektromehaničkog upravljanja 'A.G. Iosifjan', AO 'Kompozit', itd.
[2]Laboratorija (rus. Газодинамическая лаборатория, ГДЛ)je bila prva naučno-istraživačka i opitno-konstruktorska laboratorija u SSSR-u. Nalazila se u tadašnjem Lenjingradu, danas St. Petersburgu, a od 1973. tu se nalazi muzej. U prvo vreme su smišljali bustere za uzletanje aviona sa trave, a za vreme II sv. rata su pravili projektile za lanser 'Kaćuša'. Prvi su u svetu radili na onome što će danas postati jonski motori na električni pogon. Danas na Mesecu postoji 10 kratera koji nose imena inženjera iz laboratorije, pa čak i sama laboratorije GDL ima svoj krater.
[3]Jedan od trojice najvećih sovjetskih konstruktora raketa. Akademik, direktor, heroj, član partije... (ali je bio i nekoliko godina u Sibiru). Od 1929. pa do 1974. bio na čelu laboratorije GDL (kasnije prerasla u konstruktorski biro , OKB). Radio na prvim balističkim projektilima zemlje, glavni konstruktor kompleksa 'Energija-Buran', puno energije potrošio na svoj koncept slanja ljudi na Mesec, i još mnogo toga...
[4]Koristili su motore koji rade na principu pretvaranja električne energije u usmerenu kinetičku energiju čestica. Od njih su mnogo kasnije nastali jonski motori koji danas pokreći mnoge čak i međuplanetne letilice.
[5]Za svakog naučnika za koga sam čuo bio je u шара́шкиu Sibiru: Koroljev, Gluško, Tupoljev, Kondratjuk, Polikarpov, Mjasiščev, Petljakov, Grigorovič ... i mnogi drugi.. Koroljev je bio čini mi se 6 ili 8 godina!
[6]Balistički projektil kratkog dometa, koja je prvi put poletela u septembru 1947. sa bojevom glavom od 785 kg. Poznate su bile po tome što je izolacija kablova privlačila glodare, pa su 1953. onesposobili brojne rakete te je komanda morala da uveze stotine mačaka da reše raketni problem.
[7]O tome sam napisao jako zanimljiv tekst.Sećam se da su nemački inženjeri imali ogromne plate, mnoge veće od plata sovjetskih stručnjaka.
[8]Oba Gluškovljeva motora su korišćena za projektile R-7 'Semjorka', a kasnije i za kosmičke rakete. Ovi motori su poneli Gagarina, Terješkovu, Titova, Lajku itd. I danas varijante istih motora, RD-107Ai 108A, lete na 'Sojuzu-FG'i 'Sojuzu.2.1b'. Ovi motori su svetski rekorderi sa skoro 1.800 letova! (To znači 1.800×5 motora po raketi×4 komore po motoru, plus testiranja na zemlji.)
[9]Čudo od motora! Trebalo je da bude upotrebljen za teške rakete UR-700i UR-900. Sagorevao je nesimetrični dimetilhidrazin (UDMH) i azot-tetraoksid (N2O4). Pritisak u komori je iznosio 26 MPa. Motor je bio visok skoro 5 metara, imao je prečnik 3,4 metra i bio težak 3,4 tone.
[10]'Protoni'imaju u prvom stepenu 6 'Energomašovih' motora RD-253i varijante RD-275 koji sagorevaju UDMH/N2O4, koji su otrovni ali hipergolični i mogu da se čuvaju na sobnoj temperaturi, što je znatno uprošćavalo konstrukciju i motora i rakete. Svaki motor '253'pravi potisak od 150 tona, a '275'178 tona.
[11]Motori su Gluškovljeve varijante četvorokomornih modela RD-264iz 1986. godine. Mašine su teške 3,6 tona a pritisak u komorama je preko 200 bara. Motore proizvode Ukrajinci (PA 'Južmaš'), pa će se zato čitava raketa modifikovati
[12]Kaže se 'polovina' jer su Rusi svoje četvorokomorne motore RD-171 prepolovili i napravili dvokomorne, sa dve mlaznice!
[13]Ponekad se zove i ciklus predsagorevanja. Princip je da gorivo ide kroz različite komore i produkte sagorevanja dodaje u sledeću fazu. Time se postiže visoka efikasnost goriva, ali to zahveva umešnost konstruktora.
Ovde jedan mali deo goriva sagoreva ('predsagorevanje') i ti gasovi pod pritiskom pokreću turbopumpe koje 'hrane' motor gorivom. Sistem je prvi predložio Aleksej Isajev1949.
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
