Przegląd najważniejszych polskich rakiet suborbitalnych

ILR–33 Bursztyn 2K

Ważnym przykładem technologii suborbitalnej jest rakieta ILR–33 Bursztyn 2K. Została ona opracowana przez Sieć Badawczą Łukasiewicz – Instytut Lotnictwa przy wsparciu Polskiej Agencji Kosmicznej (ang.Polish Space Agency – POLSA). Rakieta Bursztyn stanowi przełomowy projekt polskiego przemysłu kosmicznego.

Podczas testów przeprowadzonych w norweskim centrum kosmicznym Andøya Space–Sub Orbital, osiągnęła pułap przestrzeni kosmicznej, docierając na wysokość 101 km. Bursztyn reprezentuje pierwsze na świecie rozwiązanie, w którym jako utleniacz wykorzystuje się nadtlenek wodoru o stężeniu 98%. Sprawia to, że technologia napędu jest przyjazna środowisku i wskazuje na potencjał Polski w zakresie ekologicznych rozwiązań kosmicznych.

Konstrukcja ILR–33 jest wyposażona w dwa rodzaje napędu – silnik główny i silniki pomocnicze. Silnik główny to jednostka hybrydowa zasilana polietylenem, która jest zdolna osiągnąć maksymalny ciąg 4000 N. Zapewnia również 40 sekundowy czas pracy. Z kolei dwa siniki pomocnicze są napędzane stałym materiałem pędnym o maksymalnym ciągu 16000 N przypadającym na każdy z nich.

Gwarantują one 6 sekundowy czas pracy. Dzięki temu rakieta jest w stanie rozwijać prędkości 1300–1400 m/s oraz osiągać deklarowany pułap 100–120 km. Bursztyn posiada 4,6 m długości i może wynosić 10–30 kg ładunku użytecznego, dostosowując jego masę w tym zakresie do wymogów misji. Dodatkowo, rakieta została doposażona w modułowy komputer pokładowy OBC–K1, który zwiększa jej elastyczność i możliwości operacyjne.

Główne przeznaczenie ILR–33 Bursztyn 2K to badania naukowe i testy technologii kosmicznych w locie suborbitalnym, obejmujące m. in. eksperymenty związane z teledetekcją i badaniami atmosferycznymi. Polska Agencja Kosmiczna planuje, aby ILR–33 była stosowana do wynoszenia ładunków badawczych, co umożliwiłoby zarówno wsparcie dla programów naukowych, jak i zastosowań wojskowych. Równolegle rozwój tej rakiety ma pomóc Polsce w zbudowaniu rakiety nośnej zdolnej do wynoszenia małych satelitów na niską orbitę okołoziemską (ang.Low Earth Orbit – LEO).

Sukces ILR–33 Bursztyn 2K otworzył przed Polską nowe możliwości współpracy międzynarodowej, m. in. z Europejską Agencją Kosmiczną (ang.European Space Agency – ESA) i Europejską Agencją Obrony (ang.European Defence Agency – EDA). Projekt umożliwił Polsce zaangażowanie w międzynarodowe projekty kosmiczne.

Polska Agencja Kosmiczna podkreśla, że rozwój rakiet suborbitalnych jest strategicznie istotny dla uniezależnienia się od zagranicznych dostawców usług wynoszenia. Mogłoby to przełożyć się na samodzielność w dostępie do przestrzeni pozaziemskiej i budowanie kosmicznej suwerenności technologicznej Polski. ILR–33 Bursztyn 2K stanowi obecnie najbardziej zaawansowaną i udaną polską rakietę suborbitalną.

Perun

Drugim przykładem rozwijanego projektu rakiety suborbitalnej jest Perun. Został on opracowany przez polską firmę SpaceForest, specjalizującą się w technologiach kosmicznych. Program Perun jest jednym z wiodących w polskim sektorze rakietowym. Stanowi on odpowiedź na rosnące zapotrzebowanie na loty suborbitalne, realizowane zarówno w celach naukowych, edukacyjnych, jak i komercyjnych.

Kluczową cechą rakiety jest ekologiczny napęd hybrydowy SF1000, który może być używany wielokrotnie. Wykorzystuje on parafinę jako paliwo stałe i ciekły podtlenek azotu jako utleniacz, zapewniające osiągnięcie prędkości około 1500 m/s. Jego zastosowanie pozwala zmniejszyć koszty operacyjne oraz zwiększyć bezpieczeństwo w porównaniu do tradycyjnych napędów.

Co istotne, rakieta może być używana nawet do pięciu razy bez konieczności znacznej rekonstrukcji. Natomiast jej modułowa budowa pozwala na dogodne transportowanie ładunków użytecznych i wykonywanie startów z różnych lokalizacji dzięki mobilnemu systemowi startowemu. Prace nad rakietą są wspierane finansowo m. in. przez Europejską Agencję Kosmiczną w ramach programu ESA Boost!, podkreślając międzynarodowe uznanie dla tego projektu

Rakieta Perun ma około 11 metrów długości i posiada możliwość wynoszenia ładunków do 50 kg. Sprawia to, że jest ona odpowiednim środkiem do transportowania małych obiektów kosmicznych. Ponadto, wyposażono ją w modułowy system spadochronów pozwalających na bezpieczny powrót rakiety i jej elementów na powierzchnię, a także umożliwiając wielokrotne wykorzystanie.

W ostatnich testach rakieta osiągnęła pułap 22 km, dalsze próby są planowane m.in. na wysokość pionową 60 km. Ambitne plany zakładają nie tylko przekroczenie linii Kármána na wysokości 100 km, ale przede wszystkim osiągnięcie pułapu 150 km. Warto zauważyć, że Perun ma szeroki zakres potencjalnych zastosowań, które mogą wspierać zarówno rozwój nauki, edukacji, jak i sektora komercyjnego.

Przede wszystkim może być wykorzystywany do badań naukowych podczas wynoszenia instrumentów badawczych do warunków suborbitalnych. Trzeba wymienić wśród nich mikrograwitację, wspierającą eksperymenty z zakresu biologii, fizyki czy chemii. Z kolei w zakresie testów technologicznych, istnieje opcja sprawdzania komponentów satelitów i innych technologii kosmicznych w realistycznych warunkach przed ich wysłaniem na orbitę.

W obszarze edukacji, Perun może stać się platformą dla projektów uczelnianych i studenckich w ramach REXUS/BEXUS. Biorąc pod uwagę komercyjne zastosowania, możliwy będzie transport niewielkich ładunków na granicę kosmosu. Przyczyni się to do rozwoju usług dla przedsiębiorstw zainteresowanych marketingiem kosmicznym czy rozwijaniem technologii suborbitalnych.

Rakieta Perun to ambitny projekt, który wpisuje się w rosnące możliwości Polski w dziedzinie technologii kosmicznych. Dzięki innowacyjnym rozwiązaniom, wielokrotnej używalności i wsparciu ESA, SpaceForest ma szansę wprowadzić Polskę do czołówki państw oferujących usługi lotów suborbitalnych. Jeśli rozwój będzie przebiegał zgodnie z planem, Perun może stać się istotnym elementem globalnego rynku badań suborbitalnych i technologii kosmicznych.

Trójstopniowa rakieta suborbitalna od WITU

Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia (WITU) prowadzi prace nad Trójstopniową Rakietą Suborbitalną. Zgodnie z założeniami będzie ona stanowić system nośny wielokrotnego użytku. Technologia ta ma być wyposażona w stały napęd rakietowy, który umożliwi osiągnięcie pułapu przestrzeni kosmicznej na wysokości 100 km. Ma być przeznaczona do różnych zastosowań badawczych i obronnych. Rakieta ma posiadać możliwość wynoszenia ładunków o masie około 40 kg oraz rozwijania prędkości przystosowanych do badań atmosferycznych.

W zależności od potrzeb, technologia ta może być modyfikowana pod względem wynoszenia ładunków testowych. Prace nad rakietą suborbitalną WITU są ukierunkowane zarówno zdobycie technologii do celów wojskowych, jak i rozwój projektów badawczych z zakresu meteorologii i teledetekcji. Projekt ten pozwala Polsce rozwijać niezależne zdolności w zakresie wynoszenia ładunków, co może mieć znaczenie strategiczne.

W czerwcu 2024 roku przeprowadzono kolejną próbę poligonową polskiego silnika rakietowego na paliwo stałe. Na podstawie doświadczeń z poprzedniej fazy prób, która odbyła się w listopadzie 2023 potwierdzono zdolność silników dla mikrosystemów nośnych kosmicznych i suborbitalnych. Do czasu tegorocznych testów wprowadzono nowe, bardziej odporne na erozję materiały dyszy, zmniejszono masę silnika i uproszczono proces produkcji.

Silnik o średnicy 610 mm ma potencjał do wykorzystania w krajowych pociskach balistycznych krótkiego zasięgu. Podobne wymiary ma np. amerykański pocisk ATACMS. Projekt jest realizowany dzięki wsparciu z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (Program Operacyjny Inteligentny Rozwój 2014–2020) w ramach programu Szybka Ścieżka Technologie Kosmiczne Narodowego Centrum Badań i Rozwoju (NCBR).

Programy rakiet doskonalone przez studentów uczelni wyższych

W Polsce rozwijane są również inne inicjatywy mające na celu doskonalenie technologii suborbitalnych. Należą do nich projekty podejmowane przez studentów polskich uczelni wyższych. W pierwszej kolejności warto wspomnieć o programie Twardowsky 2. Jest on realizowany przez Studenckie Koło Astronautyczne na Politechnice Warszawskiej. Ma on na celu opracowanie konstrukcji i rozwój rakiety badawczej.

W projekcie skupiono się na rozwijaniu silnika hybrydowego oraz innowacyjnym systemie wyrzucania nanosatelit typu CanSat, dzięki czemu możliwe będzie przeprowadzanie eksperymentów w atmosferze. Twardowsky 2 jest konstruowany z myślą o międzynarodowych konkursach, takich jak Spaceport America Cup, gdzie oceniane są zarówno parametry techniczne, jak i innowacyjność rozwiązań.

Innym przykładem studenckiej działalności stanowi rakieta FOK. Jest to konstrukcja przeznaczona do testów w zakresie algorytmów sterowania oraz rozpoznania obrazu. Opracowana głównie przez studentów Politechniki Warszawskiej. Projekt wykorzystuje lekkie materiały kompozytowe, mające na celu zmniejszenie masy całkowitej rakiety, zwiększenie zasięgu i redukcję kosztów startów.

Rakieta FOK, podobnie, jak Twardowsky 2, jest projektem eksperymentalnym, który ma na celu zdobycie wiedzy i doświadczenia przez studentów. Testy tej rakiety mogą pomóc w rozwijaniu technologii precyzyjnej kontroli lotu, co mogłoby znaleźć zastosowanie w konstrukcjach komercyjnych i naukowych rakiet badawczych na potrzeby przemysłu kosmicznego.

Warto również wspomnieć o rakiecie Grot. Stanowi ona projekt opracowany przez Studenckie Koło Astronautyczne na Politechnice Warszawskiej. W 2019 roku Grot ustanowił rekord wysokości dla amatorskiej rakiety, osiągając 18.5 km na poligonie w Drawsku Pomorskim. W konstrukcji zastosowano zaawansowany wielostopniowy układ silników, który umożliwiają osiągnięcie dużych wysokości.

Rakieta Grot ma być pierwszym krokiem w kierunku stworzenia rakiety suborbitalnej zaprojektowanej przez studentów.