Podwózka satelity: samolotem myśliwskim na niską orbitę okołoziemską

O "obiecującym sposobie" wykorzystania używanego sprzętu wojskowego dla komercyjnych technologii satelitarnych, celów naukowych oraz kosmicznych technologii podwójnego zastosowania, zaproponowanym przez badaczy z Wydziału Mechatroniki, Uzbrojenia i Lotnictwa WAT we współpracy z Instytutem Lotnictwa - Siecią Badawczą Łukasiewicz, poinformowała na swojej stronie internetowej WAT.

Cytowany na stronie dr inż. Piotr Zalewski, kierownik projektu "Lotniczo - rakietowy system wynoszenia ładunków na niską orbitę okołoziemską" wyjaśnia, że systemy satelitarne wykorzystywane są w sektorze bezpieczeństwa i obronności, w różnych sektorach gospodarki i nauce. Największy odsetek stanowią satelity obserwacyjne, w tym rozpoznawcze (szpiegowskie), oraz komunikacyjne - przeznaczone do odbierania, wzmacniania i przekazywania sygnałów. Od początku wojny na Ukrainie właśnie dzięki satelitom strona ukraińska lokalizuje i przewiduje kierunek natarcia wojsk rosyjskich. Z kolei system Starlink Elona Muska zapewnia Ukraińcom dostęp do internetu.

„Wielkie programy kosmiczne, jakie prowadzą Amerykanie, Rosjanie, Chińczycy czy Europa (tu Europejska Agencja Kosmiczna), są dostępne tylko dla krajów, które na to stać. Polacy uczestniczą w nich na zasadzie +piggy back+, czyli nasz ładunek może być dołączony do ładunku głównego, a jego wystrzelenie wiąże się z kilkuletnim oczekiwaniem w kolejce. Wystarczy porównać skalę - SpaceX Elona Muska wystrzeliwuje ładunki kilkutonowe, a nasze zapotrzebowanie liczone jest... w kilogramach" - zauważa naukowiec.

Samolot nosiciel zamiast wielkiego poligonu

W systemach lotniczo-rakietowych platformą startową dla rakiety jest samolot. Takie systemy nie wymagają budowy naziemnych wyrzutni oraz wyznaczania stref bezpieczeństwa tzw. kosmodromów (JFK Space Center został zbudowany na bagnach Florydy, Bajkonur na stepach w Kazachstanie czy Europe Space Center w Gujanie Francuskiej).

Pomysł WAT na wykorzystanie własnych, wycofywanych z wojska samolotów, to - zdaniem kierownika czteroletniego projektu - szansa na uniezależnienie się i stworzenie własnych programów kosmicznych. Takie usługi można również świadczyć dla innych krajów. Samoloty, które zostaną wycofane z lotnictwa Sił Zbrojnych RP, mogą stać się wówczas dostępne dla prowadzenia takich misji, również cywilnych - zauważa ekspert.

Analiza naukowa, prowadzona przez zespół dra inż. Zalewskiego potwierdziła, iż samoloty polskiego wojska mają takie zdolności, a rodzimy przemysł i zaplecze naukowo-techniczne potencjał i doświadczenie potrzebne, aby dodać im "kosmicznych zdolności". Jak wyjaśnił, mniejsze państwa już od 20 lat poszukują systemu alternatywnego, który pozwoli im niezależnie wystrzeliwać na orbitę mniejsze satelity.

„Takie operacje mogłyby obejmować wynoszenie mikrosatelitów (o masie ok. 50 kg) na orbitę za pomocą odpowiednio mniejszych rakiet, startujących z wyrzutni naziemnych. Do tego potrzebny jest jednak rozległy poligon. Gdyby coś poszło niezgodnie z planem, to trudno sobie wyobrazić skutki upadku rakiety, np. na miasto. Co pewien czas w prasie pojawiają się zdjęcia szczątków chińskich rakiet, które spadły na wioski. To dlatego Amerykanie prowadzą swoje loty nad oceanami (z bazy Vanderberg nad Oceanem Spokojnym czy wspomnianego JKF Space Center nad Atlantykiem), a Rosjanie nad stepami Kazachstanu" - zaznaczył dr Zalewski. Dodał, że w Europie, z uwagi na gęste zaludnienie, odbywa się to inaczej. Europejska Agencja Kosmiczna wystrzeliwuje rakiety z kosmodromu w Gujanie Francuskiej położonego na wybrzeżu Atlantyku.

Według niego wyzwaniem dla małych krajów jest zastąpienie klasycznych istniejących systemów tańszymi, mniejszymi oraz bardziej mobilnymi. Tak, aby można było wysyłać mikro- lub nanosatelity za pomocą samolotu. "Realne jest umieszczenie rakiety z satelitą np. pod skrzydłami lub kadłubem samolotu, który wystartuje z lotniska w Polsce i poleci nad Morze Północne, gdzie rakieta odłączy się i wykona lot w bezpiecznej strefie. Tym sposobem po wykonaniu kilku operacji wyniesienia rakiet kosmicznych z satelitami, można by zbudować mały system operacyjny, złożony z kilku satelitów, które trudno jest zlokalizować - a więc i zestrzelić. Wojna pokazała nam, jak ważna jest komunikacja satelitarna" - przypomina dr inż. Zalewski. Naukowiec podkreśla, że Unia Europejska ogłosiła program obronny o wartości 20 milionów euro, który umożliwi rozwój mniejszych, mobilnych systemów wynoszenia ładunków na orbitę.

W poszukiwaniu niezależnego systemu satelitarnego

Naukowcy z WAT i z Instytutu Lotnictwa potwierdzili, że samoloty bojowe są w stanie wynieść na pułap około 15 tys. m z prędkością naddźwiękową rakietę o masie ok. 2-4 ton. Dowiedli, że osiągi samolotu nie spadną przy tym znacząco, samolot pozostanie stateczny i sterowny. Statystycznie satelita stanowi około 2 proc. masy rakiety, a zatem małe satelity można by było wystrzeliwać z pomocą polskich samolotów. To przyszłość dla budowania małych systemów operacyjnych w Europie, wnioskują wykonawcy studium.

„W Polsce istnieje zaplecze techniczne, pozwalające na modernizację samolotów do wykonywania takich zadań. To przede wszystkim Polska Grupa Zbrojeniowa i zrzeszone w niej w Wojskowe Zakłady Lotnicze, które od 30 lat wykonują remonty i modernizacje samolotów, ale także Instytut Lotnictwa, który pracuje nad rakietami i ma potencjał, aby opracować projekty rakiet kosmicznych +dopasowanych+ do możliwości i ograniczeń samolotów bojowych. Co więcej, pod nadzorem Polskiej Akademii Kosmicznej można by w Polsce opracować cały system, podobnie jak to zrobiła NASA w latach 60. w Stanach Zjednoczonych" - wylicza kierownik projektu.

Podkreśla, że są to technologie podwójnego zastosowania. Satelity, służące do rozpoznania, mogą służyć jako satelity meteorologiczne, do obserwacji Ziemi, monitorowania powodzi, susz czy pożarów. Wciąż rozwija się branża telekomunikacyjna (łączność satelitarna), internet.

„Nie można nie wspomnieć o satelitach naukowych. Jednak na razie jesteśmy skazani na kolejkę, aby połączyć potrzeby naukowe z większymi projektami komercyjnymi. Satelitę badawczego wysyła się niejako przy okazji, zawsze wiąże się to z oczekiwaniem, chyba, że stanowi część większego programu np. Europejskiej Agencji Komicznej. Także profil misji, czy docelowa orbita jest zdefiniowana przez +zasadniczy+ ładunek" - tłumaczy naukowiec.

Samoloty bojowe nadają się do transportowania rakiet

„Biorąc pod uwagę osiągi i możliwości niektórych samolotów myśliwskich, rakieta o wymaganych parametrach może być przez nie przenoszona. Oznacza to, iż ładunek kosmiczny o masie 10 kg samoloty mogą +wystrzelić+ na tzw. niską orbitę okołoziemską (500 - 700 km)" - ustalili badacze. Analiza bezpieczeństwa samolotów i załogi wskazała, że umieszczenie rakiety na grzbiecie niektórych samolotów bojowych niesie dużo większe zagrożenie, niż umieszczenie jej pod kadłubem. Założono zatem, że będzie przenoszona centralnie pod kadłubem lub pod skrzydłem.

„Tym sposobem w rejonach Morza Północnego będzie można bezpiecznie wystrzeliwać rakietę na wysokości 15 km z prędkością naddźwiękową w kierunku orbity polarnej. Orbita polarna to taki rodzaj orbity, na której satelita przelatuje nad obszarami okołobiegunowymi planety za każdym okrążeniem, czas okrążenia takiej orbity jest krótki – wynosi około 1-3 godzin. Na orbitach polarnych zawieszonych jest wiele satelitów obserwujących Ziemię (np. seria Landsat)" - objaśnia dr inż. Zalewski.

Naukowiec ocenia, że powstanie komercyjnego rynku satelitów o masie od 1 do 50 kg czyni platformy lotnicze optymalnymi rozwiązaniami dla tej grupy obiektów. Rynek ten jest oceniany przez ekspertów z branży jako rynek o największym potencjale. Na tej klasy satelity jest „stać" nie tylko kraje zaliczane do potentatów branży, ale korporacje czy nawet firmy. Z analiz rynku wynika, iż do 2020 roku około 200 nano i mikrosatelitów umieszczono na orbitach. Nawet niektóre uczelnie i ośrodki naukowe są zainteresowane umieszczeniem własnych, tej klasy obiektów w kosmosie.

Źródło: Nauka w Polsce