Naukowcy Politechniki Warszawskiej pracują nad trzema typami silników korekcyjnych do sztucznych satelitów oraz nad nowymi typami paliw do silników rakietowych, w tym m.in. o dużym stężeniu nadtlenku wodoru. Opracowanie kolejnej generacji silników to jeden z priorytetów Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Już za kilka lat wystrzeliwane na orbitę okołoziemską sztuczne satelity, które dzisiaj dostarczają nam m.in. ogromną liczbę produktów telekomunikacyjnych, w tym telewizję czy nawigacją GPS, mogą być wyposażone w opracowane przez polskich inżynierów silniki korekcyjne. Do czego one służą? To jeden z krytycznych systemów każdego satelity. Naziemna obsługa nie tylko manewruje nimi podczas umieszczania go na orbicie okołoziemskiej, ale również używa ich do korekty trajektorii lotu w trakcie jego użytkowania.
Europejska Agencja Kosmiczna zdecydowała, że potrzebuje opracowania nowego typu silników już prawie piętnaście lat temu. To jeden z wniosków z misji Artemis. Był to wówczas najdroższy europejski sztuczny satelita, koszt jego opracowania przekroczył 300 mln euro. Zasłynął m.in. tym, że jako pierwszy na świecie nawiązał łączność laserową z innym satelitą (prędkość łącza wyniosła 50 Mbps) oraz z samolotem. Podczas wynoszenia Artemisa na orbitę doszło do usterki napędu francuskiej rakiety nośnej Ariane, przez co nie osiągnęła ona wymaganej wysokości 36 tys. km, a jedynie około 17 tys. km. Kontrolerom lotu udało się wprowadzić satelitę na pożądaną orbitę właśnie dzięki silnikom korekcyjnym oraz eksperymentalnemu silnikowi jonowemu. Niestety uratowanie misji okupione zostało zużyciem aż 95 procent materiału pędnego silników korekcyjnych. Przez to satelita spędził na orbicie okołoziemskiej znacznie mniej czasu niż planowano.
Kadra naukowa i studenci Politechniki Warszawskiej, wspólnie z inżynierami m.in. z Instytutu Lotnictwa, Centrum Badań Kosmicznych i Przemysłowego Instytutu Automatyki i Pomiarów, od kilku lat pracują nad aż trzema typami nowych silników korekcyjnych do satelitów – monopropellant, cold gas oraz resistojet. W pierwszym projekcie naukowcy opracowują silnik, który zasilany byłby paliwem, do spalania którego nie potrzebny byłby dodatkowy utleniacz. Dzięki takiemu rozwiązaniu napęd mógłby być mniejszy i lżejszy. – W systemie cold gas ciąg do manewrów wytwarzany jest przez rozprężanie zimnych gazów, a w resistojet gaz jest podgrzewany grzałką elektryczną – mówi dr inż. Łukasz Mężyk z Wydziału MEiL Politechniki Warszawskiej.
Dr Mężyk wyjaśnia, że w przypadku układu resistojet, kluczowe będzie opracowanie wydajnego systemu zasilania w energię elektryczną. Natomiast w przypadku monopropellanta wyzwaniem jest proces dekompozycji materiału pędnego – nadtlenku wodoru o dużym stężeniu (HTP 98%).
Naukowcy z Politechniki Warszawskiej chcą użyć HTP 98% nie tylko do napędzania silników korekcyjnych satelitów, ale również jako utleniacza w silnikach rakietowych większej mocy. Wraz z inżynierami z Instytutu Lotnictwa pracują także nad opracowaniem technologii napędu z wykorzystaniem nadtlenku wodoru. I o ile silnikami korekcyjnymi nasza armia nie jest póki co zainteresowana, tak już lecące dalej i szybciej pociski rakietowe przyciągają uwagę wojskowych. – Poszukiwanie następcy hydrazyny, obecnie używanego bardzo toksycznego paliwa rakietowego, bardzo nas interesuje i z uwagą śledzimy wszystkie prace badawcze w tym zakresie – komentuje oficer z szefostwa wojsk rakietowych i artylerii DGRSZ.
Z kosmicznymi projektami prowadzonymi przez Politechnikę Warszawską będzie można się zapoznać podczas międzynarodowej konferencji naukowej „Development Trends in Space Propulsion Systems”, która odbywać się będzie na przełomie listopada i grudnia w Warszawie.
autor zdjęć: PW-Sat
komentarze