RD-180は、その隆盛の地政学的特殊性だけでなく、多くの点で当時の他のどのロケットエンジンよりも単に優れていたため注目されています。 2019年2月、イーロン・マスクが同社の次世代ロケット「スターシップ」の動力源とするスペースX社のラプターエンジンのテスト成功を発表した際、彼はラプターの推力室が海面における大気圧の265倍以上という高い圧力に達したことを自慢げに語った。 ラプターは、「素晴らしいロシアのRD-180」が数十年間保持していた記録を超えたと、彼はTwitterで述べた。

2014年にロシアがクリミアを併合した後、アメリカのロケットの主役としてのRD-180の日々は終わりを告げた。 防衛タカ派は長い間、この取り決めに納得していなかったが、このエンジンは非常に優秀で、その能力を考えると安価であったため、そのままになっていた。 しかし、ロシアとの関係が悪化するにつれ、ジョン・マケイン上院議員を中心とする議会でのエンジン反対派は、2022年以降にアメリカのロケットにこのエンジンを使用することを禁止する決議を成立させることに成功した。 そのため、空軍はRD-180を搭載したアトラス5の後継となる新しいロケットを探さなければならなくなったのです

これらのことから、疑問が生じます。

なぜ、何十年も前のロシアのエンジンが、アメリカの優秀なロケット科学者が自分たちを評価する基準になったのでしょうか。 ロケットエンジンは何百人もの人が協力して作るものですが、設計の勘のいい人が担当することが重要です。トレードオフの関係が複雑すぎて、力技や委員会では解決できないのです。 RD-180の場合、その人物はヴァレンティン・グルーシュコでした。

航空宇宙エンジニアでロシアの宇宙史家であるヴァディム・ルカシェヴィチによれば、ソ連が月への競争においてアメリカに敗れた後、最高のロケットエンジンを設計することが「国家の優先事項」になったそうです。 ソ連の指導者たちは、地球軌道上の宇宙ステーションを維持し、ロシアのスペースシャトルとなるはずの「ビュラン」を持ち上げるために、世界最強のロケット「エネルギア」を造ろうと考えたのである。 グルシュコは、最高のエンジンを作るための資源を与えられ、彼はエンジンを作るのが得意だった。

RD-170は段階燃焼という技術を使った最初のロケットエンジンの1つでした。 また、1970年代に開発されたアメリカのスペースシャトルのメインエンジンもその一つである。 一方、アポロを月に打ち上げたサターンVロケットの第1段に搭載されたF-1エンジンは、ガスジェネレーターエンジンと呼ばれる、より古くてシンプルな設計のエンジンだった。 段階燃焼エンジンは効率が良い反面、爆発する危険性が高いというのが大きな違いだ。 パデュー大学で液体燃料ロケットエンジンを研究しているウィリアム・アンダーソン氏は、「エネルギーの放出速度が極端なんです」と説明する。 アンダーソンによれば、ロケットエンジンの燃焼室の中で起こっているおかしなことを理解するには、本当に鋭い想像力を持った人が必要なのだそうだ。 ロシアでは、その鋭い人物はGlushkoでした。

「NASAの誰も、酸素を豊富に含む段階的燃焼エンジンの開発について話そうとしなかったほど、シャトルに投資されていました…酸素は、火種さえあれば、ほとんどのものを燃やします。「

なぜグルシュコのエンジンがこれほどまでに工学的に優れていたのかを理解するためには、少し専門的な話をする必要があります。 推力が高くても比推力が低ければ軌道に乗れない。燃料をたくさん積まなければならないので、その重さでさらに燃料が必要になり、といった具合に。 逆に、比推力が大きくても推力が小さいと、地上から出られない。 (ロケットエンジンは、航空機のジェットエンジンと同じように、燃料を酸化剤（多くは酸素）と一緒に燃やして高温のガスを作り、それがエンジンのノズルから下に伸びて、逆にエンジンを加速させるのです。 ジェットエンジンは周囲の空気から酸素を得るが、ロケットは酸素（または他の酸化剤）を自分で運ぶ必要がある。 ジェット機と同じように、ロケットも燃料と酸素を高圧で燃焼室に送り込む必要がある。 そのために、ロケットは1秒間に何百回転もするターボポンプを使っている。 RD-180のような段階燃焼エンジンとサターンのF-1のようなガスジェネレーターエンジンの決定的な違いは、このプレバーナーからの排気がどうなるかにあるのです。 ガスジェネレーターエンジンは排気を海に捨てるが、ステージドコンバーストエンジンは排気を主燃焼室に再注入する。 その理由の一つは、排気には未使用の燃料と酸素が含まれており、プレバーナーでは燃やし切れないからである。 それを捨ててしまうのはもったいないので、ロケットの場合、使用する燃料と酸素を1ポンドずつ持ち上げなければならない。 しかし、排気を再注入するには、エンジンが爆発しないように、圧力と流量のバランスを微妙に調整しなければならない。 そのためには、何台ものターボポンプが必要なのだ。 RD-170とRD-180にはもう1つ利点があります。 RD-170とRD-180は酸素リッチであり、その名の通り、システムに余分な酸素を注入します。 (酸素リッチエンジンは燃焼がきれいで、着火もしやすいのですが、RD-170とRD-180では、さらに酸素を余分に注入します（スペースシャトルのメインエンジンは、燃料リッチエンジンです）。 しかし、爆発しやすいため、アメリカでは何十年もの間、酸素リッチエンジンを実用化するための大きな取り組みは行われていなかった。 「NASAはシャトルに力を注いでいたので、酸素を多く含む段階燃焼エンジンの開発については誰も語ろうとしなかったのです」とアンダーソンは言う。 「酸素は火花さえ出せば、たいていのものを燃やすことができるのです」。 そのためには、エンジンを作る材料に細心の注意を払い、金属片のような異物がエンジンに混入しないように、さらに細心の注意を払わなければならない。 「RD-170 が間違いなくその世代の最高のロケットエンジンだとすれば、スペースシャトルのメインエンジンは間違いなく 2 番目でした (そして、製造コストは大幅に高くなりました)。 どちらもそのポテンシャルを発揮することはできなかった。 スペースシャトルのエンジンは、設計者が期待した以上に厄介なレモンのような機体で立ち往生してしまった。 一方、RD-170は1987年と1988年の2回しか飛んでいない。 開発は国家的な優先事項であったが、グルシュコがその有効性を証明した時には、ソ連は崩壊しようとしていたのである。 政府からの融資を受けずに生き残るために、民営化されたばかりの航空宇宙企業は商業市場に目を向けました。

そこで、ヒューストンのNASAジョンソン宇宙センターでロッキード社のために働いていたエンジニア、ジム・サケット氏がモスクワに移りました。 ロッキードは、次世代アトラスロケットの動力源として酸素を多く含む段階的燃焼に興味を持ち、空軍とNASAとの契約を争う予定でした。

ロッキードのモスクワ事務所の責任者となったサケットは、ポストソ連の宇宙産業企業で、RD-170と関連エンジン技術を所有するエネルギーマッシュ社にアプローチしました。 エネルゴマッシュ社は、ロッキード社の関心を熱烈に歓迎した。 しかし、ロッキード社が宇宙へ送り出そうとしているアトラスロケットは、RD-170が設計されたエネルギアよりもかなり小型であったため、RD-170は強力すぎた。 そこでエネルゴマッシュ社は、アトラスに搭載できる4室型RD-170の2室型エンジンの提案書を作成し、エンジンを半減させました。 これがRD-180の誕生である。

この関係は、ロシアとアメリカの軍需産業の著しい統合を必要とした。 ロッキードはモスクワ郊外のエネルゴマッシュ社にオフィスを構えた。 ロッキードはモスクワ郊外のエネルゴマッシュに事務所を構えた。 「冶金工場があって、自分たちで金属を鍛えているんだ」。 「機械工場や試験設備もすべて自社で持っている。 一つ屋根の下で、いろいろなことができる。 そして最終的に、そのすべてがロケットエンジンになるのです」

RD-180エンジンの購入がうまくいくかどうかを理解するために、サケット氏のチームとエネルゴマッシュ社の幹部やエンジニアは、毎日綿密な技術会議を行い、約1年を費やしました。 ロッキード社は、少額で確約のない取引を望んだ。 エネルゴマッシュ社は、長期的な契約を望んだ。 契約は1996年、6時間に及ぶ長時間の会議の末に結ばれた、とサケット氏は言う。 ロッキードの主要顧客であるアメリカ空軍は、ロシアとの関係が悪化し、アメリカ自身がエンジンを作らなければならなくなった場合に備えて、RD-180の製造に必要な10の重要技術へのアクセスを要求していたのだ。 これは大きな要求であった。 アメリカはソ連の宇宙技術の至宝を狙っており、ロシア政府も乗り気ではなかった。 「しかし、ロシア政府には代替案がなかったのだ。 というのも、国は考えを変えただけでなく、一文無しになってしまったのです。 このようにして、彼らは会社を救ったのです」

国際宇宙ステーションに関する米露の協力が注目されていますが、RD-180の協力は多くの点でより深いものでした。 偵察衛星や通信衛星がそうであるように、宇宙ステーションはどちらの国の安全保障にとっても重要ではないのです」

2国間の関係がこじれた今、米国はRD-180を国産化すればよいとサケット氏は主張する。 このエンジンの批評家は、そうすれば天文学的な費用がかかると言う。 しかし、そのコストは「天文学的であってはならない」。 とサケット氏は言う。 しかし、「そんなことはない。 これこそ、私たちが10種類の主要製造技術を特定し交渉した理由であり、図面やメモを受け取ってからそれを作ることができるのです」

それが実現しそうにないのは、数十年の停滞の後、アメリカの企業がようやくRD-180よりも優れたエンジンに取り組んでいることも一因です。 そこで、議会が空軍にRD-180の使用を中止させたところ、新しいエンジンだけでなく、まったく新しいロケットのコンペティションが始まったのです。 設計が長続きしない以上、このようなコンペティションは避けられない。 しかし、新しいエンジンやロケットの設計にはお金と時間がかかるため、その切り替えのタイミングは常に政治的な争点になる。 RD-180は議会で禁止されたため、この問題に取り組まざるを得ませんでした。 スペースX、ブルーオリジン、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス（ボーイングとロッキード・マーティンの合弁会社、頭文字はULA）、そしてノースロップ・グラマンである。 2社が選ばれるのは、2社が選ばれることで継続的な競争が生まれるからであり、1社が選ばれると独占状態となり、空軍から搾取される可能性があるからである。

ブルーオリジンが競争に参加したニューグレンは、ブルーオリジンの最新かつ最も強力なエンジンであるBE-4を使用しています。 (ULAのロケットも同様で、この2社は競争相手であると同時にビジネスパートナーでもあります)。 BE-4とSpaceXのRaptorの設計は、RD-180から重要な影響を受けています。 BE-4は、RD-170やRD-180と同じように酸素を多く含む段階燃焼エンジンです。 一方「ラプター」は、燃焼前の排気を燃焼室に送り込み、ロケットのタンクに蓄えられた燃料と酸化剤のほとんどを推力に利用するという点で「RD-180」に似ている。 しかし、RaptorはGlushkoのアプローチに手を加えて、燃料と酸化剤の両方が豊富な流れをターボポンプに供給し、理論的に最大限の効率を実現します。

ある意味、BE-4とラプターは、現代の方法を用いて、ストラディバリウスよりも優れたバイオリンを作ろうとする試みのようなものです。 ブルーオリジンとスペースXは、グルシュコよりも優れた診断と、より洗練されたシミュレーション技術を利用することができます。 また、アメリカ空軍にとって重要なもう1つの設計上の特徴として、アメリカ国内で製造されていることが挙げられます。 ケロシンは何度も使うとエンジンが汚れることがあります。 メタンは比推力が高く、きれいに燃えます。 また、メタンは、マスク氏が目指している火星での合成が（原理的には）はるかに簡単です。

どちらの新エンジンもまだ軌道に乗ったことはありません。 スペースXは、最終的に3台のラプターを搭載するスターホッパーロケットのテスト飛行を、この夏に計画しています。 これらの飛行は、テキサス州にあるスペースX社の試験場の上空数千フィートという短いホップです。 Blue Origin社もテキサスでBE-4のテストを行っており、アラバマにエンジンを製造する工場の建設に着手しています。 RD-180が初めて飛行したLaunch Complex 36を空軍から借り、2021年にNew Glennを打ち上げる予定です。

一方、Energomashは、ロシアの宇宙プログラムが再び同社のエンジンを使い始めることを切に願っています。 ロシアの宇宙産業アナリストであるパベル・ルジン氏は、近年、その生産の約90％が米国に流出していると言う。 エネルゴマッシュは、アメリカの同業他社と同様に、マスクとベゾスによって時代遅れになる恐れがあります。彼らは、レガシー設計の制約から自由になり、お金を使い、リスクを取ることをいとわず、ついにロケットエンジン設計を数十年の停滞から脱しました。