Четыре технологии, которые США утратили

У многих креаклов США ассоциируются с передовой страной хайтека, информационных технологий, Голливуда, кремниевой долиной и многим другим. Безусловно, это отчасти так и есть. Но как говорится и на солнце есть пятна. а уж у США… Сегодня я расскажу о четырёх технологиях, которые США утратили. И, возможно, навсегда.

Эффективно обогащать уран

С давних пор США решили самостоятельно не заниматься обогащением урана. Они начинали это делать, но использовали дорогую газодифузную технологию, которая тратит в несколько раз больше электроэнергии, чем технология обогащения на центрифугах. Поняв, что это слишком дорого, они решили закупать обогащенный уран в СССР, что было заметно дешевле.

Из-за отсутствия желания властей все делать самостоятельно, США потеряли способность обогащать собственный уран. Деньги для строительства необходимых технологических процессов, заводов, центрифуг и т.д. есть, а вот кадров, которые могли бы там работать нет.

После окончания холодной войны в СССР осталось более 600 тонн оружейного высокообогащенного урана. СССР разбавили его и заключили контракт с США на поставку данного урана для использования в американских АЭС. В 1994 году СССР и США заключили контракт на поставку данного урана в США, однако в 2013 году Россия отправила последние 60 тонн урана для американских АЭС и теперь американцам брать его негде.

Собственные газодиффузионные мощности США не уничтожили, а законсервировали, но против них играет время, хоть они и на консервации. На территории США расположены альтернативные центрифужные мощности URENCO (закрывают они примерно 50-60% потребности ядерного энергетического сектора США, остальное, закрывают европейские контракты и Техснабэкспорт,).

Создавать самостоятельно слишком дорого и теперь российский «Росатом» занимается закупкой обедненного урана из США, его переработкой и продажей обратно в США. Сами американцы до сих пор не имеют современных технологий по обогащению урана и остаются зависимыми от российских компаний.

При этом, уже неоднократно пытались восстановить данные технологии, были целые программы и проекты. Но все бесполезно. Например, проект «американской центрифуга» никуда не делся, передан в нацлабораторию (ORNL) и весьма неплохо для опытного производства финансируется (проект HiLo Uranium). Но пока он далек от промышленной эксплуатации. Смогут ли США сами создать конкурентные технологии, вопрос конечно.

Строительства ледоколов

В начале 2018 года Береговая охрана и ВМС США объявили о планах инвестировать до $9.8 миллиардов в создание трех тяжелых полярных ледоколов, способных действовать в Арктике и Антарктике. Ввод в строй первого из них намечен на 2023 г.

Это заявление стало важным и долгожданным событием для вооруженных сил США. Самый новый из американских ледоколов — Polar Sea — был спущен на воду в 1978 г. и выведен из эксплуатации в 2010 г. Еще один такой же корабль — Polar Star, который был введен в строй в 1976 г., в настоящее время является единственным действующим тяжелым ледоколом Соединенных Штатов. У Береговой охраны США есть еще два полярных судна ледового класса меньшего размера. Разительный контраст с Россией (41 ледокол).

В новом отчете, опубликованном в этом месяце, Счетная палата США констатирует, что у Береговой охраны США нет внятного экономического обоснования ни по стоимости, ни по графику ее амбициозной программы приобретения тяжелого ледокола.

GAO — это контрольный орган США, уполномоченный Конгрессом на аудит того, как федеральное правительство тратит доллары налогоплательщиков. В случае с ледокольной программой агентством был проведен всеобъемлющий анализ: от затрат, связанных с изменением климата на Аляске, до оценки экономической целесообразности бурения в Арктическом национальном заповеднике.

Расследование установило, что Береговая охрана утвердила программу создания ледокола без предварительного анализа проекта, без технологической оценки, без оценки технических рисков.

Жесткой критике подверглись оценочная стоимость и график реализации проекта. Заложенная цена ледокола — $9.8 миллиардов — признана заниженной и не учитывающей всех потребностей в финансировании программы. Плановая дата ввода корабля в строй базируется не на реалистичных оценках  сроков строительства, а на сроках вывода из эксплуатации последнего имеющегося ледокола —  Polar Star.

По итогам расследования GAO направило шесть рекомендаций Береговой охране, Министерству национальной безопасности и ВМС, согласно которым необходимо “произвести технологическую оценку проекта, пересмотреть смету и разработать график реализации в соответствии с существующими методиками и практикой, после чего переработать технические условия программы”. Министерство национальной безопасности согласилось со всеми шестью рекомендациями.

Ну а если сказать по — русски, США не строили ледоколы более 40 лет. Представляете, более 40 лет не строили. Все кто участвовал в создании последнего ледокола уже на пенсии или их нет. Заводы давно перепрофилированы и утратили требуемые компетенции (в том числе из-за людей). А за год или за два такая индустрия не строится. 

Создания фантастических двигателей для самолетов SR-71

Lockheed SR-71 — стратегический сверхзвуковой разведчик ВВС США. Неофициально был назван «Blackbird» с англ. «Чёрный дрозд». 

Особенностями данного самолёта являются высокая скорость и высота полёта, благодаря которым основным манёвром уклонения от ракет было ускорение и набор высоты. 

В 1976 году SR-71 «Blackbird» установил абсолютный рекорд скорости среди пилотируемых самолётов с турбореактивными двигателями — 3529,56 км/ч. Всего в FAI было зарегистрировано 4 действительных рекорда, все они относятся к скорости полёта. И один рекорд высоты в горизонтальном полёте — 25 929 метров. если кому интересно, у современного Ф-35 максимальная скорость: 1930 км/ч. То есть, 1976 год —  3500 км в час и 1930 км/час в 2019.

Данный самолет был просто головной болью для наших ПВО. МИГ 25 и 31 были медленнее него. Благо вооружения у него не было. 

Сердцем данного самолета были двигатели. J58 Турбореактивный двигатель изменяемого цикла. Pratt & Whitney является гибридом турбореактивного двигателя и прямоточного воздушно-реактивного двигателя.

Не буду описывать детали данного двигателя, да у него были недостатки и он был слишком капризным. Но напомню, он начал эксплуатироваться в 1966 году.

Выведен из эксплуатации в 1998 году. Тут как и с обогащением урана по всей видимости. Посчитали, что оппонентов не осталось, ну и зачем такие сложные, дорогие двигатели. 

Производство двигателей для тяжелых ракет, аналог российского РД-180

Жидкостный ракетный двигатель закрытого цикла с дожиганием окислительного генераторного газа после турбины, оснащён двумя камерами сгорания и двумя соплами. Разработан в середине 1990-х годов, на основе мощнейшего в мире советского двигателя РД-170, производится «НПО Энергомаш им. академика В. П. Глушко».

в 1996 году проект РД-180 выиграл конкурс на создание и продажу двигателей для РН США «Атлас-3» и «Атлас-5».

В 1996 году право на использование двигателя приобрела компания General Dynamics. Ею он был впервые использован 24 мая 2000 года в качестве первой ступени РН «Атлас IIA-R» — модификации ракеты «Атлас IIA»; в дальнейшем ракета была переименована в «Атлас III». После первого запуска была проведена дополнительная работа по сертификации двигателя с целью его использования на универсальном ракетном модуле (англ. Common Booster Core) основной ступени ракеты «Атлас-5». Цена одного двигателя по состоянию на 2010 год составляла 9 млн долл. Таким образом, с начала 1999 года двигатель РД-180 используются в РН «Атлас-3» и «Атлас-5». К 01.02.2008 было совершено 6 пусков РН «Атлас-3» и 12 пусков РН «Атлас-5», во всех них двигатель РД-180 работал безошибочно.

Так как целью программы использования двигателя являются запуски коммерческих спутников и спутников правительства США, то для соответствия поставок американскому законодательству совместным производителем РД-180 считается Pratt & Whitney. При этом, несмотря на распространяемые в интернет-СМИ и блогах многочисленные слухи, патентные права на конструкцию двигателя принадлежат НПО «Энергомаш»; на конец 2018 года всё производство двигателя сосредоточено в России. Продажа осуществлялась совместным предприятием «Pratt & Whitney» и НПО «Энергомаш», называемым СП «РД-Амрос» приобретение и монтаж производились United Launch Alliance (ULA). 

Удивительно, В 2008—2009 годах чистый убыток «Энергомаша» от поставок двигателей РД-180 в США составил 880 миллионов рублей или почти 68% всех убытков компании. Счётная палата России выявила, что двигатели продавались только за половину стоимости затрат на их производство. По словам исполнительного директора НПО «Энергомаш» Владимира Солнцева, до 2010 года ракетные двигатели продавались с убытком, поскольку себестоимость производства росла более высокими темпами, чем цена, по которой удавалось наладить сбыт. В 2010—2011 годах был принят ряд мер, и ситуацию удалось выправить.

В связи с ухудшением российско-американских отношений (с 2014) политики обеих стран выдвигали предложения о прекращении поставок двигателя, используемых американцами. В частности, запрет на закупки двигателя введён поправкой Джона Маккейна. С инициативой запрета использования двигателя для военных запусков США выступал зам. председателя Правительства РФ Дмитрий Рогозин.

В качестве замены РД-180 в США рассматривался новые двигатели, на разработку которого Пентагоном выделяются регулярно деньги. 

Однако, когда двигатель у США будет готов к использованию никто не может ответить.

Также в 2014 г. был заключён контракт с частной компанией Blue Origin на создание аналога российского РД-180; их новый двигатель BE-4 (в качестве горючего используется метан) был представлен в начале 2017 года; сообщается об успешном продвижении работ. 

Её конкурент, Aerojet Rocketdyne, в мае 2017 года провела первые огневые испытания предкамеры своего двигателя AR1. 

В августе 2018 директор НАСА Джим Брайденстайн в интервью телеканалу C-Span заявил, что американские разработчики трудятся над тем, чтобы создать альтернативу российским двигателям РД-180.

В январе 2018 года Financial Times со ссылкой на представителей «НПО Энергомаш» заявило о том, что китайская компания Great Wall Industry ведет переговоры о покупке технологии ракетных двигателей; издание отмечало, что РД-180 развивает в три раза большую тягу, чем самый мощный китайский двигатель YF-100, который создан на основе более раннего двигателя РД-120.

Главу SpaceX Илона Маска смущает, что Boeing/Lockheed вынуждены использовать российский двигатель на ракете Atlas, но сам двигатель великолепен. 

В 2018 году американским заказчикам было поставлено 11 двигателей РД-180.

11 февраля 2019 года Илон Маск сообщил в своём Twitter об удачном испытании двигателя Raptor, сконструированного его компанией SpaceX. На испытаниях двигатель показал давление в 268,9 бар, что превышает предыдущий рекорд Российского РД-180.

12 февраля 2019 года, главный конструктор НПО «Энергомаш», Петр Левочкин отметил, что двигатель РД-180 сертифицирован с 10% запасом, а это значит, что давление в его камере сгорания может быть выше 280 атмосфер. В Raptor работает схема «газ-газ». Для таких двигателей такой уровень давления в камере сгорания не является чем-то из ряда вон выходящим.

Для понимания вопроса, все четыре перечисленные технологии являются высокотехнологичными. То есть, реальный хайтек. Реальные технологии.

Их нельзя взять и создать. Нужны научно-исследовательские институты, предприятия, лаборатории, кооперация между сотнями предприятий и самое главное, нужны люди, тысячи людей с нужными, редкими специализациями. 

То есть, тот факт. что США уже много лет не могут создать изделия с перечисленными технологиями, говорит, что они утратили целые отрасли в хайтеке.