美國要打造新型上面級火箭發動機 摒棄俄羅斯RD-180
眾所周知，航天運載火箭通常需要多個階段來加速航天器的航行速度，以達到在預定軌道上運行的有效載荷的必要速度。在第一個階段或叫助推階段，火箭的底部能產生最大的推力，這也是發射系統是最重要的時刻。上面級階段後，推進器將變得更小更輕，利用第一階段所做的工作來提供最終的高性能加速度，以達到在大氣層上空飛行所需的速度。
第一和上面級階段可能有超過一個引擎，這將取決於載荷或理想的軌道的重量。對於特殊任務來說，會有另外的火箭發動機可能被綁在運載火箭的外殼上，以提供更大的推力以提供足夠的速度來獲得更大的載荷。
出於國家安全的考慮，美國至少需要兩個發射系統。美國空軍和美國宇航局目前主要依靠三種航天運載工具:德爾塔IV和阿特拉斯V，都是由聯合發射聯盟和SpaceX公司的獵鷹9號操作。由於阿特拉斯V是兩種選擇中造價較便宜的，所以德爾塔IV是為使用阿特拉斯V不能處理的有效載荷和軌道而預留的。然而，阿特拉斯V目前使用的是俄羅斯設計和生產的第一階段發動機，名為RD-180。
近年來，美國注意力和資源一直集中在開發能替代RD-180的方案上，因為從國家安全的角度來看，對俄羅斯生產的發動機的依賴被認為是美國在太空戰略上的弱點。國會決定，在2022年終止政府購買俄羅斯RD-180，如果沒有阿特拉斯V/RD-180組合的替代方案，發動機的缺乏就會對國家安全造成嚴重威脅。
目前，美國空軍已經接受了在2016年為阿特拉斯V找到替代RD-180的要求，授予了四家公司開發新的第一階段火箭發動機的合同:一個是Aerojet Rocketdyne公司的AR1煤油燃料發動機;一個是由ULA和藍色起源的團隊研發的BE-4甲烷燃料發動機;SpaceX公司的可重複使用引擎，也使用甲烷作為燃料，和軌道ATK公司的多個原型引擎設計。
此外，美國空軍去年10月提出要求開發一種新的太空運載火箭，並將使用美國自製的火箭發動機，作為下一代系統來替代德爾塔IV和阿特拉斯V。Vulcan火箭可以使用AR1或BE-4作為其第一階段引擎。關於新的第一階段引擎的討論和爭論往往掩蓋了這樣一個事實,既上面級引擎的能力已經成為空間運載工具的整體能力的優先順序，無論是現有的系統還是全新的設計。一個更高效的上面級引擎需要更少的燃料來將有效載荷送入太空，從而幫助放鬆第一助推階段引擎所需要的性能，從而使每一次發射的成本更低。
德爾塔IV和阿特拉斯V都使用了RL10發動機的上面級。獵鷹9號在上面級使用了默林發動機。改進上台引擎的性能可以使開發新的第一階段引擎的公司更容易滿足預期的性能參數。空軍應該集中精力開發下一代的上面級引擎，值得注意的是，美國國家航空航天局最近向工業部門發布了一項關於更換RL10的請求。幸運的是，有許多可供選擇的更好的上面級引擎。目前，Aerojet Rocketdyne公司正在尋求新的材料和生產技術，以進一步提高RL10的性能，降低採購成本。
美國的SpaceX公司將在相當一段時間內，依靠改進版的梅林引擎，用做獵鷹9號和獵鷹重型航天運載火箭的第一和上面級階段。然而，對於獵鷹或其他發射系統來說，迅猛龍的變種引起可能是上面級階段的第二選擇，通過燃燒甲烷在分階段燃燒系統，發動機將使用較少的燃料和操作在較低的溫度。另一種選擇是由內華達公司通過其ORBITEC集團開創的旋渦引擎。
旋渦火箭發動機利用一種獨特的旋轉推進劑流自然冷卻發動機的牆壁，因此旋渦發動機的建造相對簡單，需要更少的燃料將有效載荷送入軌道。這些特性轉化為更高的效率，大大降低了發動機和發射成本。目前，這種發動機已經經過成功測試，並組合出了多種燃料組合的發動機，包括氫、煤油和甲烷。
而美國也應該認真考慮恢復美國在太空發射上的領先地位了。到目前為止，為開發替代RD-180的資金大約為5億美元。在國會中，支持繼續使用RD-180的美國議員也需要認識到，如果市場開發出可代替RD-180的引擎，不僅能使成本更低，還能將複雜的RD-180的特性進行簡化。
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