Skandynawskie kosmodromy z ambicjami. Czy rozpędzą europejski sektor? [ANALIZA]

Zaplecze, doświadczenie, finansowanie - czyli nieco o rakietowych atutach Skandynawii

Nowa runda finansowania przebudowy szwedzkiego ośrodka Esrange rozpoczęła się dwa lata po dopełnieniu poprzedniej - dotyczącej odnowienia i dostosowania istniejącej infrastruktury przy wsparciu tamtejszego rządu. Wówczas była to kwota 60 milionów SEK (koron szwedzkich) - czyli niemal 5,8 mln EUR. Teraz pieniądze wyłożono na znaczące doposażenie kompleksu, aby umożliwić jego finalne przestawienie z dotychczasowej obsługi startów wyłącznie rakiet sondujących i suborbitalnych na prowadzenie pełnoprawnych dostaw lekkich satelitów (ładunków do 150 kg masy) na niską orbitę okołoziemską. Co więcej, zakres ten obejmuje także udział w powstawaniu zapowiadanej europejskiej rakiety wielokrotnego użytku (program Themis).

W tym celu w Esrange znajdą się niebawem zarówno nowe urządzenia telemetryczne i pomiarowe, jak i stanowiska do testowania napędów rakietowych. Wszystko po to, by ugruntować zdolności do prowadzenia nie tylko odpaleń lekkich rakiet nośnych, ale również statycznych testów dużych napędów. Stanowisko ma przy tym spełniać restrykcyjne normy ekologiczne, co oznacza m.in. zakaz użytkowania silników napędzanych hydrazyną.

Kontynuacja narodowej inwestycji - o wartości 90 mln SEK (ponad 8,6 mln EUR) - została uroczyście ogłoszona przez szwedzką minister ds. działalności kosmicznej, Matildę Ernkrans podczas inauguracji działania niedawno zmodernizowanego kompleksu obiektów, 14 października 2020 roku. Szefowa resortu powiedziała, że inwestycja pozwoli Szwecji stać się jednym z nielicznych krajów, które mają możliwość wynoszenia satelitów na orbitę. Szwedzi mają nadzieję, że systemy będą wkrótce wykorzystywane przez pierwszych użytkowników. Jako kandydatów wskazywano dotąd głównie dwa niemieckie startupy (choć jak na razie bez zdecydowanych deklaracji z jakiejkolwiek strony).

W samym 2021 roku finansowanie przebudowy Esrange ma zostać zasilone kwotą 60 mln SEK. Pierwszą połowę tej sumy Szwedzka Narodowa Agencja Kosmiczna (SNSB - Rymdstyrelsen) wypłaci zarządzającej ośrodkiem państwowej spółce Swedish Space Corporation (SSC) nie później niż 30 marca 2021 roku. Kolejne 30 mln SEK na dalszy rozwój infrastruktury trafi tam natomiast z założenia do 30 września.

Tak wsparty plan wyprowadzenia szwedzkiego centrum kosmicznego na - nomen omen - nowy poziom aktywności nie jest przy tym pomysłem nowym. Możliwości wykorzystania Esrange Space Center do obsługi orbitalnych startów były rozważane od najdawniejszych momentów rozwoju ośrodka. Wątek był podejmowany przy okazji samej inauguracji jego działania w 1966 roku, gdy nadzór nad kompleksem sprawowało jeszcze ESRO (European Space Research Organisation) - organizacja będąca jednym z prekursorów dzisiejszej Europejskiej Agencji Kosmicznej (łącznie z ówczesną ELDO - European Launcher Development Organisation). Rozpatrywane wtedy włączenie do użytku ciężkich systemów rakietowych wykraczało jednak znacząco poza potencjał organizacyjny i warunki działania ośrodka; sprawy nie ułatwiało też bliskie położenie względem Związku Radzieckiego.

Gdy w 1972 roku odpowiedzialność za prowadzenie Esrange została przeniesiona na nowo powstałą rządową Szwedzką Korporację Kosmiczną (wspomniana SSC), trwała tam już od dłuższego czasu intensywna kampania testów rakietowych i wystrzeleń na pogranicze kosmosu. Począwszy od pierwszego startu przeprowadzonego 19 listopada 1966 roku, ESRO odpaliło stamtąd ponad 150 rakiet. Większość z nich stanowiły rakiety Centaure, Nike Apache, a także brytyjskie Skua i Skylark, osiągające zazwyczaj wysokości w granicach 100–220 km. Posłużyły one do rozmaitych eksperymentów w ramach europejskich badań, z naciskiem na poznanie najwyższych partii ziemskiej atmosfery (jonosfery).

Po przejęciu odpowiedzialności przez SSC ośrodek bynajmniej nie zaprzestał intensywnej działalności. Esrange pozostało jednym z bardziej aktywnych ośrodków tego typu także po wejściu w nowy wiek. W dalszym ciągu korzystało z jego usług wielu użytkowników rządowych, akademickich i komercyjnych z całego świata - przede wszystkim do wystrzeliwania rakiet sondujących i balonów pomiarowych na duże wysokości, a także do przeprowadzania testów zrzutowych. Przy wielu okazjach z możliwości oferowanych przez infrastrukturę rakietową Esrange korzystali dotąd także polscy studenci i młodzi przedsiębiorcy w ramach inicjatyw finansowanych przez instytucje europejskie. Przykład stanowi program rakietowo-balonowy REXUS/BEXUS dofinansowany ze środków Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), niemieckiej agencji kosmicznej DLR oraz szwedzkiej SNSB (Rymdstyrelsen). Inicjatywa umożliwia grupom studenckim z całej Europy korzystanie z rakiet, balonów i infrastruktury startowej Esrange, a także pomocy eksperckiej w toku prowadzenia własnych eksperymentów.

Jak wskazują aktualne rejestry, na przestrzeni całej działalności szwedzkiego centrum wystrzelono stamtąd ponad 550 rakiet sondujących/suborbitalnych oraz przeszło 600 balonów stratosferycznych (na przestrzeni niemal sześciu dekad). Były wśród nich loty na wysokości przekraczające nawet 700 km nad Ziemią (rakieta MAXUS). Taki kapitał doświadczenia sam w sobie mógł być potraktowany jako uzasadnienie i solidna podstawa organizacyjna dla rozszerzenia zdolności o misje orbitalne - niejako w wyniku naturalnej ewolucji działania. Tym bardziej, że wiele prac regulacyjnych i certyfikacyjnych na szczeblu centralnym oraz lokalnym doprowadzono do końca już dawno temu z myślą o wystrzeliwaniu rakiet sondujących. Grunt administracyjno-prawny był już zatem przygotowany.

I choć położenie geograficzne Esrange charakteryzuje tak zasadniczy deficyt jak niemożność obsługiwania startów innych niż na orbity polarne, to w tym konkretnym wymiarze posiada także zdecydowany atut - umiejscowienie w sąsiedztwie niezaludnionego terenu o powierzchni 5200 kilometrów kw., rozciągającego się na północ w głąb tamtejszej tundry. Państwowe prawo ogranicza dostęp do tego rejonu dla ludzkiej aktywności, za wyjątkiem hodowli reniferów, sportów wyczynowych... no i samych misji kosmicznych. W ten sposób odrzucane stopnie jednorazowych rakiet nie tworzą zagrożenia dla okolicznych mieszkańców, co stanowi zazwyczaj wielkie wyzwanie pod względem niezakłóconego działania śródlądowych obiektów startowych. Centrum zapewnia też doskonałą obsługę telemetryczną i telekomunikacyjną lotów na orbity polarne - znajduje się tam bowiem dobrze skomunikowany naziemny segment międzynarodowego systemu obsługi satelitów na tych trajektoriach.

Mierzenie sił na zamiary

Na przełomie tysiącleci, gdy zaczęły pojawiać się nowe możliwości efektywnego technicznie i kosztowo wykorzystania mniejszych wyrzutni, zarząd SSC zaczął proponować nowe pomysły uzyskania w Esrange "zdolności orbitalnej". Z czasem znalazły one poklask w otoczeniu administracji na szczeblu centralnym i zostały wpisane do oficjalnej szwedzkiej strategii kosmicznej.

Bieżące działania na rzecz zorganizowania orbitalnych startów z Esrange Space Center rozpoczęto w 2013 roku, po ukończeniu wstępnego rządowego studium wykonalności. Po tym badaniu nastąpiło jeszcze kilka innych, które miały na celu określenie rentowności i sformułowanie wiążącego biznesplanu dla całego przedsięwzięcia oraz uzyskanie poparcia politycznego w celu zapewnienia jego finansowania. Ogólny koszt rozwijania potencjału tego szwedzkiego centrum kosmicznego oszacowano na 300 mln SEK (blisko 28,8 mln EUR). Podczas, gdy pierwsza faza projektu skupiła się na modernizacji już istniejącej infrastruktury, zakończonej w 2018 roku, kolejna objęła m.in. stworzenie dwóch nowych stanowisk do obsługi statycznych testów rakiet. Dalej przewidziano jeszcze trzeci etap modernizacji, którego przedmiotem jest planowana budowa odpowiednich wyrzutni orbitalnych i urządzeń startowych.

Wobec osiągniętych już postępów rozbudowy, do skorzystania z jej owoców dopuszczono dwie niemieckie firmy (ISAR Aerospace i Rocket Factory Augsburg) - z zamiarem powierzenia im obiektów testowych, niejako na zachętę do realizacji przyszłych startów orbitalnych. W powiązaniu z tym 14 października 2020 roku ogłoszono uruchomienie stanowiska testowego spółki RFA w Esrange, celem przeprowadzenia pierwszych testów silnika rakietowego segmentu podstawowego rakiety RFA One. Dodatkowo ogłoszono też całkiem niedawno, że w Esrange będzie rozwijany europejski system nośny wielokrotnego użytku - w programie Europejskiej Agencji Kosmicznej o nazwie Themis (Temida). Pierwsze loty testowe miałyby w nim nastąpić już w 2022 roku, we współpracy między zespołami SSC i ArianeGroup-ArianeWorks (komórka wspierania innowacji współtworzona przez francuską agencję kosmiczną CNES i ArianeGroup).

Z fiordów na orbitę

Szwedzka korporacja kosmiczna SSC, która jest właścicielem i operatorem Esrange Space Center ma nadzieję, że będzie gospodarzem pierwszego startu orbitalnego ze Szwecji już w 2022 roku. Jak dotąd jednak ze strony potencjalnych chętnych do przeprowadzenia otwierających lotów nadal nie uzyskano jednoznacznych deklaracji. Rzecznik SSC, Stefan Gustafsson zapewnił przy tym, że pozostaje na bieżąco w kontakcie z kilkoma dostawcami lekkich rakiet nośnych. Póki co, SSC podpisało wstępne umowy z Isar Aerospace i Rocket Factory Augsburg - szczególnie ten ostatni, powiązany z dużą niemiecką firmą zajmującą się technologiami kosmicznymi (OHB SE), przedstawił szerzej zarysowane plany testowania w Esrange swoich silników rakietowych. Niemiecki startup liczy na możliwość dokonania tam ważnych prób statycznych poprzedzających debiut własnej rakiety nośnej RFA One w 2022 roku.

Obie rozpatrywane spółki zalążkowe istnieją od 2018 roku i niezależnie opracowują lekkie systemy nośne. Dwustopniowa rakieta nośna Isar Spectrum, przystosowana do przewożenia ładunków o masie do 1000 kg na niską orbitę okołoziemską, ma zadebiutować w 2021 roku - firma nie wybrała przy tym jeszcze miejsca startu. Drugi z systemów, wspomniany RFA One, ma natomiast dysponować udźwigiem 1300 kg w zasięgu orbity polarnej o wysokości rzędu 300 km.

Co ciekawe, miejscem pierwszego odpalenia tego drugiego systemu ma być całkowicie inny skandynawski port kosmiczny - rozwijany obecnie w Norwegii. Chodzi o ośrodek Andøya, który podobnie jak szwedzki odpowiednik także jest modernizowaną placówką z długą tradycją, o potencjale awansu do rangi centrum startów orbitalnych w ciągu kilku najbliższych lat. Centrum Kosmiczne Andøya, dawniej będące poligonem rakietowym norweskich sił zbrojnych, było jak dotąd głównie miejscem pracy wyrzutni rakiet sondujących i suborbitalnych. Od 1962 roku z tego ośrodka wystrzelono w sumie ponad 1200 lekkich konstrukcji w różnych konfiguracjach.

Rozbudowywany kosmodrom (na wyspie o tej samej nazwie) zajmuje najbardziej wysunięte na północ stanowisko w archipelagu Vesterålen - w hrabstwie Nordland w Norwegii. Andøya Space Center jest nadzorowane przez publiczno-prywatne konsorcjum, w którym własność jest podzielona między dwa podmioty: 90 proc. utrzymuje Królewskie Ministerstwo Handlu i Przemysłu Norwegii, a 10 proc. posiada firma przemysłu zbrojeniowego i rakietowego Kongsberg Defence Systems. Spółka działa na zasadach komercyjnych, ale jest obsługiwana przez Norweską Agencję Kosmiczną, czyli instytucję rządową pod kontrolą Ministerstwa Handlu i Przemysłu. Centrum Kosmiczne Andøya obsługuje również zdalnie obiekt startowy SvalRak na odległym, mroźnym Svalbardzie.

Ośrodek zapewniał dotąd operacje zarówno dla misji ESA, jak i NASA oraz obsługę eksperymentów naukowych. Nowe możliwości obsługi startów orbitalnych ma zapewnić mu natomiast najnowsza inwestycja rządowa w kwocie blisko 365 mln koron norweskich (NOK - równowartość ok. 35 mln EUR) na sfinansowanie budowy nowej wyrzutni lekkich rakiet nośnych. Wkład zadeklarowano w maju 2020 roku.

Z powrotem w Szwecji

Osobną inicjatywą kosmiczną realizowaną w tym samym regionie geograficznym Szwecji, co Esragne, pozostawał od lat także projekt Spaceport Sweden - z ośrodkiem załogowych lotów suborbitalnych postawionym przy porcie lotniczym w Kirunie. Realne kroki w tym kierunku podejmowano bagatela od stycznia 2007 roku, czyli od momentu zainaugurowania przez ówczesną szwedzką minister ds. przedsiębiorczości i komunikacji, Maud Olofsson projektu powołania do życia publiczno-prywatnej spółki Spaceport Sweden. Firma zawarła wówczas porozumienie z Virgin Galactic, planując uczynić Kirunę głównym europejskim miejscem realizacji suborbitalnych lotów turystycznych, badawczych i edukacyjnych, jak również na rzecz okolicznych inicjatyw innowacji międzybranżowej. Infrastruktura Spaceport Sweden zaczęła być rozwijana bezpośrednio przy lotnisku Kiruna Airport, które miało według śmiałych zapowiedzi stać się hybrydowym centrum podróży lotniczych i kosmicznych.

Choć oficjalna inauguracja działania firmy nastąpiła już 26 stycznia 2007 roku, a długofalowe plany zakładały uruchomienie pierwszych usługowych lotów suborbitalnych w 2015 roku - oczekiwanie się nie zakończyło. W porozumieniu z Virgin Galactic sugerowano, że partnerstwo wiąże się z dalszymi pracami nad porozumieniem operacyjnym, zgodnie z którym Spaceport Sweden byłby pierwszym kosmoportem poza Stanami Zjednoczonymi, z którego Virgin Galactic mogłaby wykonywać loty SpaceShipTwo. W 2012 roku Spaceport Sweden uruchomił przy tym inicjatywę oferującą turnusy edukacyjne i przygotowanie do lotów kosmicznych, dając m.in. możliwość oglądania zorzy polarnej podczas lotów w Kirunie. Ponadto, we współpracy z firmą QinetiQ, zaczęto realizować dwudniowe programy przygotowujące do lotów kosmicznych - obejmujące treningi z wykorzystaniem centryfugi (wirówki przeciążeniowej) i komory hipobarycznej (wysokościowej) do symulacji warunków napotykanych podczas lotów kosmicznych.

Z kolei w 2013 roku Spaceport Sweden podjął współpracę z AirZeroG i Novespace z Francji, inicjując ograniczoną ofertę lotów w stanie nieważkości dla klientów prywatnych korzystających ze specjalnie wyposażonego Airbusa A300 zdolnego do symulowania krótkotrwałej mikrograwitacji. Za wszystkie realizowane dotąd inicjatywy Spaceport Sweden otrzymał w 2015 roku regionalną nagrodę Kiruna Lapland Award w dowód uznania za wysiłki na rzecz ustanowienia komercyjnych lotów kosmicznych w szwedzkiej Laponii. Wkrótce jednak entuzjazm zaczął słabnąć - w miarę, jak odwlekająca się finalizacja przygotowań Virgin Galactic do załogowych lotów suborbitalnych (sama w sobie stanowiąca wówczas sporą niewiadomą) okazała się mniej uchwytna niż sądzono.

Duże oczekiwania a realia

Szumnie zapowiadany szybki rozkwit Spaceport Sweden dotąd nie nadszedł - zamiast tego na początku 2018 roku lokalne media poinformowały, że organizacja nie współpracuje już z gminą Kiruna i poszukuje nowego punktu zaczepienia. W dalszej perspektywie niepomyślnie dla inicjatywy przebiegły też negocjacje z gminą Skellefteå nad Zatoką Botnicką, gdzie znajduje się port lotniczy rozważany jako korzystne stanowisko zastępcze dla planowanego centrum turystyki kosmicznej. Sama firma Virgin Galactic przestała wykazywać aktywność w tym przedmiocie, na co zwrócił w 2020 roku uwagę serwis Politico, pisząc również o braku reakcji na prośby o komentarz na temat planów firmy co do Szwecji.

Ten i inne podobne przypadki położyły się cieniem na optymistycznych zapowiedziach rozwoju niewielkich europejskich platform startów kosmicznych - a zwłaszcza tych pozbawionych solidnej podbudowy biznesowej bądź wsparcia rządowego w dłuższej perspektywie budowania rentowności. Pomimo rosnącej liczby nowych spółek rozwijających lekkie systemy nośne, popyt z ich strony na regularną obsługę startową bywa przeszacowany, zwłaszcza wobec entuzjastycznego nagłaśniania rozwoju podobnych przedsięwzięć na bardzo wczesnych etapach inwestycyjnych bądź krótko po uzyskaniu pierwszych efektów finansowania. Często zapomina się, że droga od wytworzenia rozwiązania do zarabiania na nim w tym segmencie rynku jest nadal bardzo długa i rozciąga się na lata w przyszłość. To perspektywa, która bez odpowiedniego rozplanowania kolejnych rund finansowania i wkładu inwestorskiego pozostaje dla znaczącej części firm niemożliwa do objęcia.

Ze swoimi trudnościami mierzyć się będzie także kosmodrom Esrange, pomimo przewagi wynikającej z ugruntowanej już, trwającej dekady publiczno-prywatnej działalności. Same projekcje oczekiwań względem najbliższych lat działania ośrodka wskazują, że regularne świadczenie obsługi startów z ładunkami orbitalnymi nie będzie miało prawdopodobnie zbyt imponującej skali. W obowiązujących planach wspomina się o prowadzeniu w możliwej do przewidzenia przeszłości maksymalnie kilku (deklarowane "około trzech") wystrzeleń lekkich ładunków w ciągu roku. Równolegle w ośrodku działać będą przy tym stanowiska do testowania silników rakietowych i cała dotychczasowa infrastruktura startów suborbitalnych.

Co się tyczy szerszego międzynarodowego rynku lekkich systemów nośnych, tutaj także nie osiągnięto jeszcze "masy krytycznej" w przedmiocie wzmożonego zapotrzebowania na dostępność europejskich kosmodromów. Owszem, jednym z kluczowych zamysłów pozostaje to, że obecność takich ośrodków na Starym Kontynencie będzie sprzyjać dynamicznemu rozwijaniu lekkich systemów nośnych i tańszemu ich użytkowaniu. Wciąż jednak najbardziej eksponowanym tutaj założeniem jest odpowiedź na zapotrzebowanie już istniejące, związane z przyspieszonym rozwojem rynku lekkich satelitów - gdzie przodują Wielka Brytania i Skandynawia. Sęk jednak też w tym, że popyt na lekkie satelity wcale nie musi przełożyć się proporcjonalnie na skalę zainteresowania lekkimi rakietami kosmicznymi.

Niemniej jednak, w Europie plany tworzenia nowych kosmodromów dla lżejszych systemów wynoszenia są regularnie podnoszone w różnych państwach - zwłaszcza na Wyspach Brytyjskich (Anglia i Szkocja), jak również w Portugalii i we Włoszech. To, że w samej Skandynawii są to inicjatywy mnogie, podczas gdy Europa nadal ma przed sobą weryfikację realnego zapotrzebowania na lekkie rakiety z ładunkiem orbitalnym - sprawia, że można mieć wątpliwości w kwestii sugerowanej prosperity na rozpatrywanym rynku najnowszych technologii wynoszenia.

W opozycji do tego, liczni skądinąd zwolennicy i pomysłodawcy projektów budowy europejskich kosmodromów podkreślają, że wymóg znacznych i długoterminowych inwestycji publicznych, jakie są niezbędne dla istnienia kosmodromów, zrekompensują z nawiązką powstałe za ich sprawą nowe miejsca pracy, innowacje i wygenerowane dochody w wysoko wyspecjalizowanym sektorze gospodarki. Innym razem wskazuje się też, że wspomniane początkowe nakłady nadal są niewspółmiernie niższe niż koszty, jakie pochłonęłaby budowa pełnowymiarowego centrum startów satelitarnych na miarę ośrodka w Gujanie Francuskiej.

Konkurencja w obszarze budowania niewielkich kosmodromów w Europie będzie zatem się utrzymywać. Nie jest przesądzone, jakie przyniesie ona korzyści dla całej europejskiej gospodarki - na pewno potrzebującej dobrze przemyślanej przemysłowej "dźwigni", która pozwoli nawiązywać wyrównaną rywalizację na dynamicznie wzrastającym globalnym rynku kosmicznym.