原创：砺道智库 弘泰

2000年5月24日日落前一小时，一枚不寻常的火箭从卡纳维拉尔角空军基地36号发射场起飞。和大多数火箭一样，Atlas 3继承了洲际弹道导弹的设计，旨在以核毁灭威胁前苏联。这并不稀奇。火箭第一阶段的威力比以往大得多。RD-180发动机是由非营利组织Energomash在莫斯科郊外的一家工厂制造的。在太空竞赛高潮时，俄罗斯发动机为一枚美国火箭提供动力，这是一场无法想象的联姻。

《麻省理工科技评论》网7月26日称，在此后的20年里，又有83枚这样的火箭从佛罗里达起飞。

在Atlas  3及其后续的Atlas  5上，RD-180载有至少16颗美国间谍卫星进入轨道，还有13颗军用通信卫星、6颗全球定位系统卫星、2颗军用气象卫星和3颗导弹预警卫星，这些卫星的目的是探测从其他国家发射的火箭。RD-180还为四次美国火星任务提供发射动力。

RD-180之所以引人注目，不仅是因为它崛起的地缘政治特性，而且因为它在许多方面比当时的任何其他火箭发动机都要好。

RD-180发动机性能很好，而且便宜。但随着与俄罗斯关系的恶化，由参议员约翰·麦凯恩(John McCain)领导的美国国会反对者成功地通过了一项禁令，禁止在2022年年底后在美国火箭上使用这种发动机。这迫使美国空军找到新的发动机来取代RD-180。

2019年2月，马斯克宣布成功测试了SpaceX公司的猛禽引擎，旨在为该公司的下一代火箭星舰提供动力。他声称猛禽推力室的高压超海平面气压265倍。他在推特上说，已经超过了几十年来“令人敬畏的俄罗斯RD-180”的纪录。

苏联在登月竞赛中输给美国后，设计最好的火箭发动机就成了“国家的首要任务”，俄罗斯航天工程师兼太空历史学家瓦迪姆·卢卡舍维奇(Vadim Lukashevich)说。苏联领导人想要建造世界上最强大的火箭Energia，以维持他们在地球轨道上的空间站，并着眼为俄罗斯航天飞机Buran升空。瓦伦丁·格拉什科（Glushko）获得了尽可能多的资源来制造最好的引擎，而且他擅长制造引擎，结果造出RD-170。 

在航天飞机上投入了如此多的资金，以至于NASA没有人愿意谈论开发一种富氧的分级燃烧引擎。

衡量火箭性能的主要指标有两种：推力，或火箭所施加的力，以及特定的冲量，一种衡量火箭如何有效地使用推进剂的指标。高推力但低比冲量的火箭无法到达轨道-它必须携带如此多的燃料，燃料的重量将需要更多的燃料，以此类推。相反，具有高比冲但低推力的火箭永远不会离开地面。(不过，这类火箭在太空运行良好，只要有稳定的推力就足够了。)

火箭发动机，就像飞机喷气式发动机一样，把燃料和氧化剂(通常是氧气)一起燃烧，产生热气，从发动机喷嘴往下膨胀，使发动机加速。与喷气发动机不同，喷气发动机从周围空气中获取氧气，火箭需要携带自己的氧气(或其他氧化剂)，因为在太空中，当然没有任何氧气。就像喷气发动机一样，火箭需要一种在高压下迫使燃料和氧气进入燃烧室的方法；在其他条件相同的情况下，更高的压力意味着更好的性能。为了做到这一点，火箭使用了以每秒数百转的速度旋转的涡轮泵。涡轮机驱动涡轮机，而涡轮机又由预燃烧器提供动力，同样燃烧一些燃料和氧气。

分阶段燃烧引擎(如RD-180)和气体发生器引擎(如土星F-1)之间的关键区别在于那些预燃烧器的排气发生了什么变化。当气体发生器引擎将它倾倒到船外时，分阶段燃烧引擎将其重新喷射到主燃烧室中。这样做的一个原因是废气中含有未使用的燃料和氧气-预燃烧器不能全部燃烧。扔掉它是一种浪费，这在火箭中是很重要的，它还必须举起它将要使用的每一磅燃料和氧气。但是，重新注入排气需要微妙地平衡相关的压力和流量，这样发动机就不会爆炸。它需要一系列的涡轮泵才能工作。专家团队通常需要十年或更长时间的模拟和测试。

RD-170和RD-180还有另一个优势：它们富含氧气，这意味着听起来就像，它们向系统注入额外的氧气。(相比之下，航天飞机的主机是燃料丰富的发动机。)富氧发动机更容易燃烧，，它们还可能产生更高的燃烧室压力，从而提高性能，但它们更容易爆炸。

洛克希德公司莫斯科办事处的负责人萨克特的团队和Energomash公司的高管和工程师们花了大约一年的时间，每天进行深入的技术会议，以了解拟议购买RD-180发动机的计划是否有效。洛克希德想要一个小型的，没有承诺的交易。Energomash坚持长期协议。萨克特说，这份合同是在1996年马拉松六小时会议结束时签订的.其结果是：101个引擎，价值10亿美元。

萨克特认为，既然两国关系已经恶化，美国需在国内制造RD-180。批评者说，这样做的代价将是惊人的。但代价“不应该是天文数字！”萨克特说，“我们这里有聪明人，我们有图谱！这正是我们为这10项关键制造技术确定和谈判的原因，以便我们能够拿出图纸和说明，然后再去建造它们。”

在经历了数十年的停滞之后，美国公司终于着手研发出比RD-180更好的发动机。制造新型火箭的竞争者有四个：SpaceX，蓝色起源原产，联合发射联盟(波音-洛马公司，简称ULA)和诺格(Northrop Grumman)。

发动机的性能对火箭的设计有着深远的影响。因此，当美国国会要求空军停止使用RD-180时，这不仅引发了一场新发动机的竞争，但设计新发动机和火箭的成本昂贵且耗时，这将引发一场全新的竞争。

2017年10月，蓝色起源公司第一次测试BE-4发动机。2019年初，蓝色起源在阿拉巴马州的一家工厂破土动工，计划在那里生产数百台发动机。