Polacy eksperymentują z ekologicznymi silnikami rakietowymi. Niedługo możemy być liderami w dziedzinie napędów kosmicznych

Polscy naukowcy pełnią rolę liderów w badaniach nad ekologicznymi napędami rakietowymi, które przyczynią się do ograniczenia emisji szkodliwych substancji do atmosfery w trakcie startu rakiety. Silniki napędzane paliwem płynnym zastępują konstrukcje z toksycznymi substancjami. Na świecie opracowywane są z kolei pojazdy kosmiczne, które byłyby zdolne do wytwarzania energii samodzielnie, umożliwiając jeszcze dalszą eksplorację kosmosu.

– Jesteśmy jednym z liderów w rozwoju ekologicznych napędów rakietowych wykorzystujących substancje napędowe, które nie są groźne dla środowiska i dla obsługi rakiet. Dotychczasowe napędy wykorzystywały czterotlenek azotu czy hydrazyny, które są toksyczne i niebezpieczne dla człowieka. Rozwijamy cały szereg silników rakietowych, które są wykorzystywane na razie w rakietach badawczych, ale mogą być z powodzeniem wykorzystywane w rakietach kosmicznych i powinny zastąpić te nieekologiczne napędy, które są dzisiaj wykorzystywane w wielu rakietach na świecie – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje prof. dr hab. inż. Piotr Wolański z Instytutu Lotnictwa w Warszawie.

Na rynku pojawiają się nowe technologie, które umożliwią wyniesienie ładunków w przestrzeń przy wykorzystaniu ekologicznych silników rakietowych. Przemysł kosmiczny od kilkudziesięciu lat bazuje na hydrazynowych silnikach rakietowych, które zapewniają wysoką wydajność, ale charakteryzują się dużą szkodliwością dla środowiska.

Nad jednym z nowych rozwiązań pracuje gdyńska firma Space Forest. Jej prototypowe silniki hybrydowe w roli źródła energii wykorzystują mieszankę podtlenku azotu oraz parafiny stałej. Dzięki temu w procesie spalania powstaje głównie woda, wodór, tlenek i dwutlenek węgla, a do atmosfery nie są wprowadzane żadne związki chloru szkodliwe dla środowiska. Pierwszy w pełni funkcjonalny silnik od Space Forest ma powstać do końca roku i będzie zdolny wynieść ładunek na wysokość przeszło 100 km.

Instytut Lotnictwa w swoim Centrum Technologii Kosmicznych opracował z kolei rakietę ILR-33 „Bursztyn” z pierwszym na świecie silnikiem rakietowym, który w roli utleniacza wykorzystuje nadtlenek wodoru w 98-procentowym stężeniu. Za paliwo służy zaś polietylen, który może być pozyskiwany w procesie przetwarzania odpadów komunalnych.

– Zielone napędy, które opracowaliśmy w Instytucie Lotnictwa, wykorzystują 98-procentowy nadtlenek wodoru, który w czasie rozkładu wydziela parę wodną tlen i ciepło. To bardzo ekologiczna substancja. Mam nadzieję, że „Bursztyn” w tym roku przekroczy umowną granicę kosmosu, czyli poleci na wysokość ponad 100 km. Rozwijamy również małe silniki, które będą mogły być wykorzystywane w ostatnich stopniach małych rakiet kosmicznych czy do zmiany orbity sztucznych satelitów Ziemi – zapowiada ekspert.

Z kolei dr Philip Metzger z University of Central Florida zaproponował stworzenie pojazdu kosmicznego, który byłby w stanie sam wytwarzać paliwo rakietowe. We współpracy z firmą Honeybee Robotics opracował model statku World Is Not Enough, zaprojektowany z myślą o wykorzystaniu w branży górnictwa kosmicznego. WINE ma pobierać wodę z asteroid i wytwarzać parę, która umożliwi mu lot do kolejnych obiektów kosmicznych. Pierwsze prototypowe silniki parowe mają powstać w porozumieniu z Embry-Riddle Aeronautical University, a do przetworzenia wody na paliwo rakietowe wykorzystają panele słoneczne. Dzięki zastosowaniu takiego systemu w teorii będą miały nieograniczony zasięg oraz czas działania.

Z napędami spalającymi ciekły materiał pędny eksperymentuje także zespół AGH Space Systems, który opracował rakietę Turbulencja. Jej silnik w roli utleniacza wykorzystuje podtlenek azotu, który zapewnia wysoką efektywność układu napędowego oraz zwiększa bezpieczeństwo eksploatacji. Nad zbliżonym projektem pracują także członkowie Koła Naukowego Napędów MELprop Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa przy Politechnice Warszawskiej. Ich rakieta również wykorzystuje podtlenek azotu w roli utleniacza.

– Dzięki tym technologiom Polska w niedalekiej przyszłości będzie mogła zbudować rakietę, która będzie zdolna do wynoszenia małych sztucznych satelitów Ziemi. A jest w tej chwili bardzo duże nastawienie na budowę coraz większych konstelacji małych satelitów. I w tym aspekcie myślę, że moglibyśmy dołączyć do tej grupy, która ma takie środki wynoszenia już w świecie – twierdzi prof. Wolański.

Według analityków z firmy MarketsandMarkets wartość globalnego rynku silników rakietowych w 2018 roku przekroczyła 4,2 mld dol. Przewiduje się, że do 2023 roku wzrośnie ona do ponad 6,3 mld dol. przy średniorocznym tempie wzrostu na poziomie 8,5 proc.