MSPO 2021: rozwój rakiety suborbitalnej BURSZTYN 2K [RELACJA]

Powrót polskiego systemu rakietowego na krawędź kosmosu?

Podczas seminarium, które odbyło się 8 września 2021 r. na terenie Targów Kielce, miała miejsce prezentacja kierunku rozwoju odzyskiwalnej rakiety ILR-33 BURSZTYN, zaprezentowanej na MSPO w wariancie 2K. System jest demonstratorem lotnej platformy suborbitalnej, która została zaprojektowana samodzielnie przez Łukasiewicz - Instytut Lotnictwa. Charakterystyką rozwiązania jest zastosowanie nadtlenku wodoru o wysokim stężeniu, wynoszącym więcej niż 98 procent.

Temat w trakcie spotkania przedstawił dr inż. Adam Okniński, kierownik Zakładu Technologii Kosmicznych w Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytucie Lotnictwa. Jak podkreślił, nazwa najnowszej rakiety nawiązuje do historycznego Meteora 2K, będącego w swoim czasie najbardziej zaawansowanym modelem w rodzinie polskich rakiet sondujących i meteorologicznych Meteor. Był to system zdolny do wykonywania lotów na wysokość niemal równą linii Kármána - czyli umownej granicy kosmosu (100 km).

BURSZTYN 2K to rakieta o długości 4,6 m, zdolna do osiągania prędkości 1,3 km/s. Zgodnie z zapowiedziami, ma być zdolna do wynoszenia na wysokość blisko 100 km ładunków o masie do 10 kg (przy tym, ma być możliwe do osiągnięcia wyższe apogeum, z odpowiednio mniejszym ładunkiem). BURSZTYN 2K składa się z trzech silników: jednego głównego oraz dwóch rakiet pomocniczych. Silniki boczne przygotowano do pracy trwającej co najmniej 6 sekund - wykorzystując w tym celu stały materiał pędny, generują sumaryczny ciąg 32 kN. Z kolei hybrydowy silnik główny napędzany jest polietylenem spalanym w obecności wspomnianego nadtlenkiem wodoru o ponad 98-procentowym stężeniu. Generuje 4 kN ciągu przez 40 sekund pracy.

Jak zaakcentowano, to właśnie wykorzystanie mocno stężonego nadtlenku wodoru jako utleniacza czyni projekt wyjątkowym. H₂O₂ jest substancją ekologiczną, strukturalnie przypominającą wodę. Jest on utleniaczem o właściwościach podobnych do ciekłego tlenu, aczkolwiek w odróżnieniu od niego, może być przechowywany w stanie ciekłym w temperaturze pokojowej oraz charakteryzuje się lepszymi parametrami pod względem osiągów w locie. Ze względu na te swoje właściwości, H₂O₂ może być przechowywany w zbiorniku przez dłuższy okres.

Do tej pory rakieta (w pierwszym wariancie) została z pełnym sukcesem trzykrotnie przetestowana w ramach wystrzeleń wykonywanych z poligonu przynależącego do Centrum Szkolenia Wojsk Lądowych w Drawsku Pomorskim - raz w 2017 i dwukrotnie w 2019 roku. Wszystkie loty odbywały się na stosunkowo niewielką wysokość (od 10 do 23 km). Planowane są kolejne misje testowe, które jeszcze nie będą przekraczały 100 km, aczkolwiek w niedalekiej przyszłości się to powinno zmienić.

Walor technologiczny i kompetencyjny

Jak zaakcentowano w kontekście szerszego wydźwięku realizacji, program BURSZTYN ma na celu rozwinięcie polskich kompetencji w zakresie produkcji suborbitalnych rakiet nowej generacji oraz testowania w locie kolejnych technologii, np. komputerów pokładowych, układów telemetrycznych, inercyjnych układów nawigacji, naziemnych urządzeń monitorowania czy aerodynamicznych oraz gazodynamicznych układów wykonawczych sterowania. Sam system ma umożliwić również realizowanie badań w warunkach mikrograwitacji - dla pięciokilogramowego ładunku taki eksperyment trwałby przez 150 sekund.

Co tutaj podkreślane, jednym z przeznaczeń rakiety BURSZTYN 2K ma być demonstrowanie technologii łączności dla zastosowań kosmicznych i rakietowych. W tym celu Łukasiewicz - Instytut Lotnictwa nawiązał współpracę z firmą Thorium Space, specjalizującą się w produkowaniu modułów retransmisyjnych i komponentów komunikacyjnych. Założeniem w ramach projektu jest wyniesienie na krawędź kosmosu do trzech nanourządzeń, które z pomocą rakiety BURSZTYN 2K będą przesyłały dane do stacji odbiorczej. Działanie demonstracyjne miałoby na celu wzmocnienia pozycji polskich komercyjnych podmiotów i podnoszenia ich gotowości technologicznej.

Współpraca z krajowymi podmiotami była jednym z punktów przebiegu seminarium. Jak powiedział dr Okniński, kluczem do zapewnienia dalszego rozwoju programu jest rozbudowa potencjału badawczego poprzez pozyskiwanie partnerów przemysłowych w kraju i zagranicą. Wśród krajowych współpracowników przedstawiciel Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa wymienił Polską Agencję Kosmiczną, jak również Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

Jak podkreślono, rakieta BURSZTYN 2K mogłaby mieć zastosowania również na polu obronnościowym. Po pierwsze mógłby pełnić rolę imitatora balistycznego celu powietrznego podczas testów radiolokacyjnego systemu obrony przeciwrakietowej. Dzięki zastosowaniu napędu hybrydowego możliwym byłoby w takim scenariuszu dostosowanie trajektorii rakiety do wymagań ćwiczenia, w zależności od profilu misji. Jednakowo, podczas opadania głowicy byłoby możliwe uwolnienie wielu ładunków w celu weryfikacji rozdzielczości radaru.

Nie tylko BURSZTYN

Wychodząc nieco poza samą rakietę BURSZTYN, aczkolwiek zostając w tematyce silników wykorzystujących wysoko stężony nadtlenek wodoru, warto przypomnieć słowa dr. Oknińskiego o tym, że można byłoby wyposażać satelity w polskie rozwiązania napędowe bazujące na H₂O₂. Dzięki temu znajdujące się na orbicie urządzenia miałyby zyskać na żywotności, stosując wydajniejszy układ napędowy bez stałych produktów spalania, ograniczając zarazem ilość kosmicznych śmieci. Te same silniki mogłyby bowiem zapewnić możliwość deorbitacji, dzięki dość dużemu impulsowi właściwemu (300 sekund).

Przewiduje się, że pierwszymi polskimi satelitami, wykorzystującymi silnik wykorzystujący nadtlenek wodoru, byłyby nanosatelity rozpoznania obrazowego PIAST (Polish ImAging SATelites), których odbiorcą mają być Siły Zbrojne RP. Sam rozwój silnika pozostaje przedmiotem realizacji osobnego projektu - POLON (Polski Moduł Napędowy), rozwijanego wspólnie ze spółką Creotech Instruments, odpowiedzialną z kolei za rozwój platformy Hypersat.

Warto jeszcze na koniec wspomnieć o roli, jaką rozwiązania Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa (we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną) mają pełnić w koordynowanym przez Polską Agencję Kosmiczną obszarze realizacji celu strategicznego. Jest nim deklarowane dążenie do pozyskania możliwości wynoszenia ładunków o masie do 200 kg na niską orbitę okołoziemską.

Według ILOT, Polska może wziąć udział w budowie tego typu rakiety, a nawet własnymi siłami ją opracować. Z założenia, wzmocniłoby to bezpieczeństwo narodowe, pozwalając zarazem na świadczenie usług wynoszenia ładunków na LEO, jak również zwiększyłoby bezpośredni udział polskich przedsiębiorstw sektora kosmicznego w eksploracji przestrzeni kosmicznej.