Rakieta ILR-33 „Bursztyn”

Rakieta ILR-33 "Bursztyn". Fot. Instytut Lotnictwa | ILR-33 rocket “Amber”. Photo credit: Institute of Aviation

Test rakiety ILR-33 „Bursztyn” wskazuje, że Polska dysponuje zapleczem kadrowym i technologicznym, aby oprócz prac nad budową satelitów czy udziału w projektach naukowych ESA, brać udział także w zaawansowanych pracach związanych z technologiami rakietowymi.

Polski udział w technologiach kosmicznych dotyczy głównie tzw. segmentu downstream czyli zastosowań kosmicznych technologii, głównie różnego rodzaju danych satelitarnych na Ziemi.  Możliwości Polski w segmencie upstream (produkcja sprzętu kosmicznego, rakiet  satelitów, usługi wynoszenia w kosmos itp.) są ograniczone, ale Polacy zajmują się już budową satelitów i przygotowują liczne podzespoły na potrzeby różnych misji kosmicznych Europejskiej Agencji Kosmicznej.

W październiku 2017 r. miał tymczasem miejsce zakończony sukcesem test rakiety ILR-33 „Bursztyn”, która wzniosła się na wysokość 15 km. Pułap został celowo ograniczony ze względu na przepisy. Rakieta o długości 5 m i średnicy 23 cm ma możliwość wznieść się bowiem na wysokość aż 100 km, czyli dotrzeć do umownej granicy kosmosu. ILR-33 „Bursztyn” jest konstrukcją dwustopniową, w której pierwszy, równoległy stopień, stanowią dwa silniki pomocnicze (ang. boostery) na stały materiał pędny. Charakteryzują się one ciągiem maksymalnym o wartości 6000 N.

„Ich zadaniem jest nadanie odpowiedniej prędkości rakiecie podczas początkowej fazy lotu. Po zakończeniu pracy boosterów dochodzi do ich samoczynnej separacji w skutek oddziaływania sił aerodynamicznych. Główny stopień napędzany jest innowacyjnym silnikiem hybrydowym, wykorzystującym jako utleniacz wysoko stężony nadtlenek wodoru (HTP 98%+) i polietylen jako paliwo” – wyjaśnia mgr inż. Bartosz Bartkowiak, główny konstruktor rakiety. Tak skoncentrowany utleniacz pozwala na uzyskanie lepszych parametrów i jednoczesne obniżenie masy. Rozwiązanie stanowi nowość w skali światowej. „ILR-33 to pierwsza rakieta na świecie wykorzystująca tak wysokie stężenie nadtlenku wodoru. Bije tym samym dokonania niemieckie, brytyjskie, amerykańskie i niedawne z Korei Południowej. Ten utleniacz jest bezpieczny i ekologiczny, tym samym redukując koszty w porównaniu do innych przechowywanych w temperaturze otoczenia utleniaczy rakietowych” – mówią konstruktorzy.

Polska ma już rakietowe tradycje. W Instytucie Lotnictwa, w którym w  latach 60-tych i 70-tych powstawały m.in. rakiety „Meteor”. Bursztyn” ma osiągi zbliżone do historycznej rakiety Meteor 2, ale dzięki nowoczesnym technologiom ma prawie dwukrotnie mniejszą masę startową.

Twórcy rakiety mówią o dużym potencjale komercjalizacji wypracowanych przez nich rozwiązań. „Przede wszystkim należy mieć na uwadze, że głównym celem projektu jest opracowanie w Polsce zaawansowanych technologii rakiet suborbitalnych i nośnych do wykorzystania w większych projektach krajowych, inicjatywach międzynarodowych i działaniach komercyjnych” – mówi inż. Michał Pakosz, kierownik projektu.

Rakieta stanowi więc demonstrator technologii. Większość z użytych rozwiązań jest tymczasem już wykorzystywana w aktualnie realizowanych przez Instytut Lotnictwa projektach krajowych i międzynarodowych. Ponadto trwają prace nad wdrożeniem pozostałych rozwiązań i wykorzystaniem zebranego doświadczenia w przedsięwzięciach kosmicznych oraz lotniczych. Rakieta pozwala także na badania atmosfery, testowanie komponentów rakietowych oraz przeprowadzanie badań w warunkach mikrograwitacji. Podczas misji na pułap 100 km (umowna granica kosmosu), uzyskuje się bowiem do 2,5 minut stanu odzwierciedlającego tysiąckrotne obniżenie grawitacji. W określonych warunkach platforma ILR-33 stanowi więc alternatywę dla takich rozwiązań jak wieża zrzutowa, loty paraboliczne oraz dla kosztownych badań na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Inżynierowie wyjaśniają, że podczas takich lotów możliwe jest wykonywanie eksperymentów m. in. z zakresu inżynierii materiałowej, mechaniki płynów, procesów spalania, fizyki oraz biologii.

Tymczasem skomercjalizowana została już technologia zatężania nadtlenku wodoru, a za dystrybucję utleniacza rakietowego odpowiedzialna jest polska firma Jakusz SpaceTech. Osiągnięty sukces może także umożliwić włączenie się polskich podmiotów w większe projekty międzynarodowe – zarówno w zakresie rakiet suborbitalnych, jak i rakiet mogących wynosić satelity na niskie orbity ziemskie.

Projekt rakiety ILR-33 został całkowicie sfinansowany ze środków statutowych Instytutu Lotnictwa. Jego organizatorzy podkreślają przy okazji, że większość zespołu realizującego przedsięwzięcie rozpoczynało przygodę z technologiami rakietowymi w Studenckim Kole Astronautycznym na Politechnice Warszawskiej. Byłym opiekunem koła oraz aktualnym opiekunem projektu „Bursztyna” jest prof. dr hab. inż. Piotr Wolański.

„Okoliczności te pokazują, jak ważne jest finansowanie przedsięwzięć naukowych już na poziomie uczelni” – zaznaczają specjaliści.

W ciągu kilku lat w Instytucie Lotnictwa powstał zespół blisko 30 osób, które zajmują się wyłącznie technologiami rakietowymi. Przy tym ponad połowa tego zespołu to osoby poniżej 30. roku życia, z których 8 ma doświadczenie w pracy zagranicą i aż 3 pracowały w głównej siedzibie technologicznej Europejskiej Agencji Kosmicznej w Holandii.

Oprócz wyzwań technicznych i finansowych, twórcy rakiety muszą mierzyć się jeszcze z inną przeszkodą. Chodzi o regulacje prawne, które nie pozwalają na wykorzystanie w pełni możliwości rakiety ILR-33 „Bursztyn” na terenie kraju. Otóż osiągnięty maksymalny dopuszczony pułap lotu na poligonach śródlądowych wynosi 15 km. Dodatkowo konieczne jest zabezpieczenie na czas startów obszaru potencjalnego lądowania rakiety, co znacznie podnosi koszty przedsięwzięcia. Prowadzone są już jednak rozmowy z zagranicznymi podmiotami w sprawie zapewnienia odpowiednich warunków do przeprowadzania startów. Zdaniem ekspertów z Instytutu, polski podmiot mógłby być natomiast operatorem przyszłych lotów komercyjnych prowadzonych w oparciu o rozwijane w projekcie technologie. Tymczasem przy budowie rakiety pracowało ponad 300 polskich firm i instytutów, które zajmowały się m. in. dostarczaniem różnego rodzaju elementów i materiałów.

Źródło: PAP „Współpraca nauki z biznesem: polskie odkrycia naukowe w 2017 r.”.

Tekst: Instytut Lotnictwa