Rakiety z odzysku. Czy zasilą globalną koniunkturę w przemyśle kosmicznym? [ANALIZA]

Rozwój w cieniu geopolityki

W dotychczasowej historii podboju kosmosu jego najbardziej spektakularne epizody zbiegały się w czasie z momentami nasilenia międzynarodowej rywalizacji i konfrontacji mocarstw. Warunki globalnej konkurencji nadawały wyższą narodową motywację do poszukiwania niekonwencjonalnych rozwiązań i przezwyciężania istniejących barier rozwojowych. Nieprzypadkowo zimnowojenny wyścig kosmiczny przyniósł epokowe osiągnięcia, które po dziś dzień są punktem odniesienia i trudnym do odtworzenia wzorcem dla ambitnych planów eksploracji.

Tego typu inspiracji zaczęło brakować po upadku systemu bipolarnego. Osłabienie rywalizacji o dominację w kosmosie zdawało się trwale wpisywać w nowe realia międzynarodowe. Niemniej jednak, wraz z upływem kolejnych dwóch dekad pojawiało się coraz więcej przesłanek, by sądzić, że jest to krótkotrwały okres przejściowy. Stagnacja w polityce kosmicznej Stanów Zjednoczonych dała narodowym rywalom czas i zachętę do przewartościowania swoich aspiracji i celów strategicznych w obszarze badań kosmicznych.

Obecnie sami Amerykanie nie mają już złudzeń, że ich dominacja w kosmosie pozostanie niezagrożona. Liczne w ostatnim czasie rodzime przykłady alarmujących analiz i specjalistycznych opinii stanowią dla wielu potwierdzenie, że etap systemowej rekonfiguracji – poprzedzający kolejną odsłonę globalnej walki o hegemonię – dobiega już końca. Areną tych zmagań ma być w dużej mierze właśnie przestrzeń kosmiczna, do której coraz szerszy dostęp chce uzyskać coraz większa liczba konkurentów. Wielu obserwatorów dostrzega tutaj bezpośrednie odniesienia do kanonu teorii stosunków międzynarodowych, przywołując twierdzenia George’a Modelskiego czy Immanuela Wallersteina o cykliczności systemowych przeobrażeń i hegemonicznej rywalizacji.

Czytaj też: Systemy USA w kosmosie narażone na ataki. "Konieczne dostosowanie strategii"

Bieżąca sytuacja daleka jest jednak od powielania historycznych schematów. Konkurencja, o której tutaj mowa, w istocie nie przypomina dawnej, ideologicznie zabarwionej konfrontacji politycznych bloków. W wyniku przewartościowania dziejowych priorytetów ówczesne wzorce doktrynalne zastąpiła ekonomiczna kalkulacja i gęsta sieć zglobalizowanych interesów gospodarczych. Coraz większą rolę odgrywa w nich kapitał prywatny, który przejmuje inicjatywę w wielu obszarach wyłącznych kompetencji podmiotów publicznych. Prywatyzacja wnika już nawet w samą istotę pierwotnej tożsamości i roli państwa jako organizacji społeczno-politycznej, jaką jest wymiar bezpieczeństwa narodowego i obronności. Tendencja, która w swej szczególnej formie zaowocowała obsługą interesów narodowych kluczowych potęg przez prywatne firmy militarne (Private Military Companies, PMC), zaczyna być również obserwowana w sektorze państwowych programów kosmicznych. I choć jej postęp w obu przypadkach zasadniczo się od siebie różni, jest przedmiotem równie poważnych niepokojów i nadziei na przyszłość.

Nowa jakość w przezwyciężaniu starych wyzwań

Wzrost konkurencyjności i wzrastające znaczenie sektora prywatnego na rynku technologii kosmicznych nadały nowe tempo realizacji dedykowanych projektów badawczych. Postępująca komercjalizacja państwowych zamówień w tej dziedzinie poszerzyła udział prywatnych firm w realizacji narodowych misji kosmicznych, zwłaszcza tych zlecanych przez rodzimą armię. Skalę tych zmian widać najlepiej na przykładzie Stanów Zjednoczonych, w których firmy zewnętrzne takie, jak SpaceX sukcesywnie zyskują zaufanie narodowych sił zbrojnych dla własnych rozwiązań w zakresie obsługi lotów kosmicznych. Firma Elona Muska na przestrzeni zaledwie ostatniego roku zdołała zdobyć niezbędne certyfikaty dla produkowanych rakiet Falcon 9, by krótko potem uzyskać kluczowy kontrakt na ich wykorzystanie do wyniesienia satelity nawigacyjnego sił powietrznych USA.

Czytaj też: SpaceX wyśle w kosmos satelitę GPS III. Przełomowy kontrakt

W sytuacji zaostrzającej się międzynarodowej konkurencji o dominację w kosmosie i niewydolności własnych projektów, państwa niewątpliwie mogą liczyć na wysoki potencjał rozwojowy sektora prywatnego. Prawdziwym atutem firm jest jednak coś więcej – ich własna inicjatywa, która pozwala samodzielnie realizować karkołomne projekty o dużej doniosłości. Jest to nie tylko sposób na odświeżenie dawno zaniechanych priorytetów eksploracji kosmosu, ale i dodatkowy bodziec dla konkurencji (zwłaszcza państwowej) do wzmocnienia swoich wysiłków rozwojowych.

W ostatnim czasie najwięcej uwagi w tym kontekście poświęca się na koncepcje budowy pojazdów kosmicznych wielokrotnego użytku (Reusable Launch Systems, RLS). W pierwszej kolejności wskazuje się tutaj segmenty rakiet nośnych, lecz sama kategoria obejmuje znacznie szerszy zakres rozwiązań – włączając w to kapsuły załogowe, samoloty kosmiczne i różnego rodzaju moduły orbitalne. Jest to obszar, który szczególnie upodobały sobie firmy prywatne, dostrzegając w nim sposób na przełamanie barier uniemożliwiających tanią i sprawną eksplorację kosmosu. W ślad za nimi podążają projekty narodowych agencji kosmicznych, zakładające stworzenie własnych odpowiedników platform wielokrotnego zastosowania.

Renesans lotów pozaziemskich?

Choć próby wdrożenia technologii powtórnego użytku nie są niczym nowym w badaniach kosmicznych, dopiero współcześnie realizowane projekty zapewniły oczekiwaną powtarzalność i efektywność startów. Wcześniejsze podejścia – zwłaszcza te podejmowane na przełomie XX i XXI wieku w obszarze jednostopniowych pojazdów kosmicznych – nie przyniosły zamierzonych rezultatów. Wśród nich znalazły się jednak projekty takie, jak DC-X firmy McDonnell Douglas i VentureStar spółki Lockheed Martin, które pomimo niepowodzenia, stały się z czasem punktem odniesienia dla dalszych prac. Dzisiejsze osiągnięcia w dużej mierze nawiązują do wówczas rozwijanych koncepcji. Przepływ doświadczeń umożliwili członkowie dawnych zespołów badawczych, którzy znaleźli zatrudnienie przy nowych projektach po fiasku poprzednich.

Skorzystał na tym m. in. jeden z dzisiejszych pionierów praktycznego wykorzystania rakiet wielokrotnego użytku, firma Blue Origin. Do współpracy przy budowie rakiety New Shepard zaangażowano bowiem inżynierów odpowiedzialnych wcześniej za rozwój projektu DC-X. Zaowocowało to w listopadzie 2015 roku pierwszym w pełni udanym testem pojazdu kosmicznego, którego elementy – zarówno segment nośny, jak i kapsułę operacyjną – udało się odzyskać do kolejnych prób. New Shepard dotarł na krawędź kosmosu, osiągając pułap 100,5 kilometra.

Czytaj też: Udany test pojazdu kosmicznego wielokrotnego użytku. Historyczna próba

Niedługo potem – 21 grudnia 2015 roku – jeszcze bardziej spektakularne osiągnięcie stało się udziałem firmy SpaceX, która przeprowadziła udane lądowanie głównego członu wielostopniowej, masywnej rakiety Falcon 9. I choć firma Elona Muska mierzy w zupełnie inny segment rynku, niż nastawiony obecnie na loty turystyczne Blue Origin, docelowo obie zamierzają podbić sektor lotów przemysłowych i badawczych z ofertą tanich i stale gotowych do użycia pojazdów kosmicznych. Branżowe oczekiwania idą w kierunku zintensyfikowania kursów transporotowych, które umożliwiłyby ciągłą obsługę systemów satelitarnych, stacji kosmicznych oraz instrumentów naukowych. W zasięgu głównego zainteresowania znajdują się także bardziej ambitne plany eksploracyjne, jak załogowe misje na Marsa czy obsługa lotów zaopatrzeniowych przy budowie bazy księżycowej.

Stawianie tak szerokich oczekiwań względem, bądź co bądź, technologii rozwijanej z różnym skutkiem przez szereg lat, ma jednak swoje głębsze uzasadnienie. Podstawowy argument „za” to znaczące zmniejszenie kosztów. Obecnie realizowane programy kosmiczne bazują wciąż na wykorzystaniu bardzo drogich (wycenianych nawet w setkach milionów dolarów) jednorazowych komponentów rakiet nośnych. Aktualne koncepcje odzyskiwania elementów pojazdów umożliwiają znaczące oszczędności w tym zakresie. Raporty SpaceX wykazują o 30 procent niższą cenę użycia „odzyskiwalnej” wersji Falcona 9 względem jego jednorazowego odpowiednika – na poziomie około 40 mln USD zamiast dotychczasowych 62 mln.

Szerzej: SpaceX – Opóźnienie pierwszego lotu rakiety Falcon Heavy

Kolejna rzecz to czas przygotowania pojazdu do startu. Choć w dalszym ciągu trzeba liczyć się z pewnym przestojem związanym z rekonfiguracją odzyskanej rakiety, jest to okres nieporównywalnie krótszy od czasu potrzebnego na ustawienie nowego egzemplarza. Otwiera to szerokie pole realizacji misji wymagających intensywnej eksploatacji i wielokrotnego wznawiania lotów kosmicznych – zwłaszcza w zakresie obsługi stacji orbitalnych czy dotąd nierealnych scenariuszy szybkiego reagowania w wymiarze obrony planetarnej.

Aktualne dokonania w pracach nad pojazdami kosmicznymi wielokrotnego użytku są wciąż zaledwie wstępem do praktycznego wdrożenia opanowanej technologii. Do przezwyciężenia pozostaje nadal szereg poważnych wyzwań. Samym w sobie jest konieczność stosowania licznych niestandardowych podzespołów i mechanizmów umożliwiających bezpieczny powrót pojazdów na Ziemię – w tym, instalacji hydraulicznych i systemów sterowania przyziemieniem, które przy poprzednich próbach okazywały się zawodne. Ich obecność na pokładzie to także problem ograniczenia ładowności, który jednak bardziej wiąże się z potrzebą dysponowania dodatkowym zapasem paliwa, niezbędnym do lądowania. W przypadku rakiet Falcon 9 możliwości wynoszenia ładunku w wersji wielokrotnego użytku mają być nawet do 40 procent mniejsze, niż w egzemplarzu jednorazowym.

Nie zmienia to jednak faktu, że technologie powtórnego zastosowania mają przed sobą świetlaną przyszłość w lotach kosmicznych, a ich poziom będzie ustawicznie rósł w perspektywie najbliższych lat. Wyraźnie zarysowuje się dobra międzynarodowa koniunktura na tego typu rozwiązania – zarówno w segmencie prywatnym, jak i publicznym. Dalekosiężne plany rozwoju rakiet wielokrotnego użytku znajdują się już w opracowaniu wielu wiodących firm i narodowych agencji kosmicznych. W najbliższej perspektywie na uwagę zasługują testy indyjskiego eksperymentalnego modelu wahadłowca kosmicznego, RLV-TD – badania nad projektami wielokrotnego użytku mają być prowadzone również w Chinach.

Szerzej: Chińczycy świętują Dzień Kosmosu

Jak do tej pory największe zainteresowanie wzbudza niezmiennie rynek amerykański, który obfituje w przykłady pionierskich inicjatyw w rozpatrywanym obszarze. Temat wzbudza zainteresowanie takich potentatów rynku technologii kosmicznych, jak United Launch Alliance. Konsorcjum firm Boeing i Lockheed Martin deklaruje chęć wdrożenia własnych innowacji w tym zakresie, proponując specyficzny pomysł powtórnego wykorzystywania wyższych segmentów rakiet – z wykorzystaniem metod przywracania operacyjności bezpośrednio na orbicie okołoziemskiej. Wcześniej ULA zaprezentował również koncepcję regeneracji głównego członu nowej rakiety Vulcan, zakładającą odzysk samych silników po ich uprzednim odłączeniu od macierzystego segmentu.

W kontekście wskazanych wyżej przykładów ostatnie dokonania firm SpaceX i Blue Origin zyskują na znaczeniu, stając się czymś więcej, niż tylko przejawem triumfu samozaparcia i wizjonerskich ambicji autorów tych projektów. Dostrzegalna prawidłowość w przyjętym kierunku rozwoju globalnego sektora kosmicznego nadaje im wymiar wyznaczników standardów – zarówno w obszarze publicznych, jak i komercyjnych projektów rozwojowych. Jako takie, mogą z powodzeniem być odczytywane jako zwiastun długo oczekiwanego przełomu w rozwoju przemysłu kosmicznego – a być może, nawet samej eksploracji kosmosu.