Czy dążenie do podboju kosmosu jest szansą na rozwój, czy tylko kosztownym mirażem? – na to pytanie próbujemy odpowiedzieć na przykładzie działalności kosmicznej Łukasiewicz – Instytutu Lotnictwa.
Podbój kosmosu od dawna stanowi obszar fascynacji, nadziei i inwestycji zarówno naukowców, jak i przedsiębiorców. Dla wielu państw i instytucji badawczych eksploracja przestrzeni kosmicznej jest impulsem do rozwoju technologicznego, gospodarczego i społecznego. Z drugiej strony pojawiają się głosy krytyczne, podkreślające wysokie koszty oraz ryzyko, które mogą okazać się nieproporcjonalne do potencjalnych korzyści.
Technologia i innowacje – od modelu do prototypu
W procesie rozwoju nowych rozwiązań technologicznych kluczową rolę pełni tworzenie modeli do weryfikacji oraz oceny wydajności produktu. Współczesne technologie, takie jak szybkie prototypowanie w technologii druku 3D, umożliwiają błyskawiczne przejście od koncepcji do pierwszych prototypów. Pozwala to na produkcję wstępnych modeli, skracając cykl projektowy. Druk 3D umożliwia także wczesne wykrywanie i eliminowanie potencjalnych błędów. Certyfikowany druk addytywny pozwala na wytwarzanie próbek materiałowych i elementów konstrukcyjnych zgodnie z rygorystycznymi normami jakości. Pozwala to na produkcję systemów awionicznych, struktur lotniczych i kosmicznych, a także silników i jednostkowych prototypów. Tworząc kompleksową dokumentację kolejne etapy projektowania i testowania opatrzone są szczegółowymi raportami i analizami. Na każdym etapie projektu umożliwia to kontrolę jakości i ułatwia wdrażanie nowych rozwiązań technologicznych.
Wsparcie lokalnych wykonawców oraz rozwój szeroko pojętych łańcuchów dostaw
Oprócz zaawansowanej infrastruktury badawczej, kluczowym elementem sukcesu Łukasiewicz – Instytut Lotnictwa jest rozbudowany system wsparcia lokalnych wykonawców. Zlecenia rozsyłane są po całym kraju, a współpraca obejmuje ponad pięciuset sprawdzonych dostawców i wykonawców. Mowa tu tylko o samym programie BURSZTYN. Instytut współpracuje z kilkoma tysiącami partnerów krajowych i zagranicznych, którzy tworzą solidne łańcuchy dostaw. Taki model współpracy wpływa na:
🔸 Rozwój przemysłu krajowego: zlecenia realizowane przez lokalnych wykonawców przyczyniają się do wzrostu kompetencji oraz jakości świadczonych usług. Jest to szczególnie widoczne w sektorze CNC i precyzyjnych technologii produkcyjnych.
🔸 Interdyscyplinarną współpracę: łączenie specjalistów z różnych dziedzin umożliwia tworzenie zespołów o wysokich kompetencjach, co sprzyja szybkiemu wdrażaniu innowacji.
🔸 Optymalizację kosztów: lokalna produkcja i dostęp do wykwalifikowanych wykonawców umożliwiają efektywne zarządzanie kosztami. Jest to istotne przy realizacji kosztownych projektów kosmicznych.
Innowacyjne rozwiązania i niecodzienne zastosowania technologii
Jednym z przykładów nowatorskiego podejścia stosowanego przez Łukasiewicz-ILOT jest produkcja paliwa silnika głównego rakiety ILR-33 BURSZTYN 2K. Zespół wykorzystuje technologie, które dotychczas miały zastosowanie w innych dziedzinach przemysłu. Takie podejście pozwala na:
🔸 Optymalizację procesów produkcyjnych: wprowadzenie nietypowych rozwiązań technologicznych do produkcji paliwa umożliwia zwiększenie wydajności oraz poprawę parametrów eksploatacyjnych hybrydowych silników kosmicznych.
🔸 Rozwój nowych materiałów i powłok: intensywne badania nad nowymi powłokami ochronnymi oraz materiałami kompozytowymi znajdują zastosowanie nie tylko w budowie struktur kosmicznych, ale również w zabezpieczaniu kluczowych elementów systemów awionicznych.
🔸 Współpracę międzynarodową: innowacyjne projekty i badania realizowane są przy wsparciu partnerów zagranicznych, co umożliwia wymianę doświadczeń oraz dostęp do najnowszych technologii stosowanych na świecie. Dzięki temu silnik rakiety ILR-33 2K wyróżnia się zastosowaniem zaawansowanych technologii spalania. Przekłada się to na wyższe parametry efektywności i trwałości, czyniąc projekt wyjątkowym na skalę międzynarodową.
Projekt Bursztyn pozwolił na zbudowanie ogromnej bazy wiedzy i kompetencji członków zespołu. Przyczyniło się to bezpośrednio również do wzrostu umiejętności i podniesienia kwalifikacji wykonawców z wielu gałęzi polskiego przemysłu. Dzięki temu ILOT prowadzi wiele zaawansowanych projektów.
Projekt PIAST (Polish ImAging SaTellites) ma na celu stworzenie pierwszego w Polsce narodowego systemu nanosatelitarnej obserwacji Ziemi, przeznaczonego dla Sił Zbrojnych RP. Jest to kluczowy element rozwoju polskich zdolności dotyczących obrazowego rozpoznania satelitarnego. W ramach projektu powstaną trzy nanosatelity optoelektroniczne, każdy o masie około 10 kg. System obejmuje również segment naziemny do kontroli satelitów oraz pozyskiwania i przetwarzania danych. Projekt PIAST wpisuje się w strategię budowy polskich zdolności kosmicznych, umożliwiając rozwój technologii krytycznych do budowy większych konstelacji satelitarnych w przyszłości. Dzięki opracowaniu kluczowych podsystemów w Polsce, projekt zapewni pełną kontrolę nad procesem pozyskiwania danych obrazowych.
Projekt HIPERGOL miał na celu stworzenie technologii silników rakietowych zasilanych ciekłym, hipergolicznym materiałem pędnym na bazie 98% nadtlenku wodoru. Napędy dedykowane są zastosowaniom w nośnikach rakietowych i platformach satelitarnych nowej generacji. Opracowanie głowic wtryskowych i komór spalania z wykorzystaniem stopów miedzi oraz materiałów ablacyjnych. Użycia zaawansowanych technik produkcji, takich jak: druk 3D, drążenie EDM, precyzyjna obróbka CNC i spawanie laserowe.
W ramach projektu GRACE wprowadzono unikalne technologie materiałowe. Silnik wykorzystuje specjalnie opracowaną kompozycję materiałów zdolną do ciągłej pracy w temperaturze do 1500°C. W projekcie zastosowano unikatowy w skali światowej katalizator rozkładu wysoko stężonego nadtlenku wodoru, który umożliwia długotrwałą pracę w temperaturze do 950°C oraz w środowisku utleniającym.
Projekt TLPD (Throttleable Liquid Propulsion Demonstrator) realizowany w ramach programu ESA Future Launchers Preparatory Programme (FLPP), ma na celu opracowanie rakietowego silnika na ciekłe materiały pędne o zmiennym ciągu. Silnik ten ma być wykorzystywany w górnych stopniach rakiet, pojazdach kosmicznych, modułach eksploracyjnych oraz do precyzyjnego lądowania na Ziemi, Księżycu i innych ciałach niebieskich. Silnik TLPD korzysta z nadtlenku wodoru oraz etanolu – materiałów, które są bezpieczniejsze i mniej toksyczne niż powszechnie używana hydrazyna, której użycie wymaga utrzymania drogiej infrastruktury. W porównaniu do kriogenicznych materiałów pędnych, nie wymagają chłodzenia i energii do rozpoczęcia spalania. Materiały pędne TLPD zapalają się w kontakcie ze sobą i dzięki zastosowaniu nowego systemu zaworów sterowanych elektronicznie mogą być wielokrotnie zapalane. Ruchomy wtryskiwacz typu “pintle” zapewnia odpowiedni przepływ paliwa pod wysokim ciśnieniem oraz możliwość regulacji ciągu w zakresie od 20% do 110% maksymalnej mocy. Odgrywa to kluczową rolę w precyzyjnej regulacji ciągu. TLPD to przełom w technologii napędów rakietowych, oferujący bardziej elastyczne i bezpieczne rozwiązania dla przyszłych misji kosmicznych i rakiet wielokrotnego użytku.
Wymienione projekty stanowią istotny dowód wielozadaniowego podejścia Łukasiewicz-Instytut Lotnictwa, umożliwiającego ciągły rozwój i udoskonalanie systemów napędowych w sektorze kosmicznym. Projekty realizowane przez Instytutu to ważny krok w budowie niezależnych polskich zdolności kosmicznych. Wzmacnia to pozycję Polski w dziedzinie technologii kosmicznych i obronności.
Czy kosmiczne ambicje to szansa, czy miraż?
Analizując dotychczasowe osiągnięcia i podejście Łukasiewicz–Instytutu Lotnictwa do realizacji projektów kosmicznych, można stwierdzić, że dążenie do podboju kosmosu stanowi realną szansę na rozwój technologiczny oraz gospodarczy. Inwestycje w badania i rozwój przekładają się nie tylko na bezpośrednie korzyści w sektorze aerospace, ale również na rozwój powiązanych gałęzi przemysłu. Kluczowymi czynnikami przemawiającymi za tą tezą są:
• Kooperacja ekspertów z różnych dyscyplin i integracja badań: model „one-stop-shop” umożliwia kompleksowe podejście do realizacji projektów, minimalizując ryzyko technologiczne i finansowe.
• Zaawansowana infrastruktura badawcza: nowoczesna, zintegrowana baza badawcza gwarantuje dostęp do najnowszych technologii oraz umożliwia prowadzenie certyfikowanych testów, budując wiarygodność i bezpieczeństwo realizowanych projektów.
• Wsparcie lokalnych wykonawców: rozbudowany system współpracy z krajowymi dostawcami wpływa korzystnie na rozwój przemysłu oraz podnosi poziom kompetencji w sektorze nowoczesnych technologii.
• Innowacyjne rozwiązania technologiczne: przykłady niecodziennego zastosowania technologii, takie jak produkcja paliwa silnika głównego rakiety BURSZTYN 2K, świadczą o zdolności Łukasiewicz-Instytutu Lotnictwa do poszukiwania nowych dróg rozwoju. Przyniosą one w przyszłości wymierne korzyści zarówno w sferze technicznej, jak i ekonomicznej.
• Rozszerzenie partnerstw strategicznych: globalna współpraca oraz budowanie relacji z czołowymi ośrodkami badawczymi umożliwiają wymianę doświadczeń i przyspieszają tempo wdrażania innowacji.
Dążenie do podboju kosmosu to realna szansa na rozwój gospodarczy, zwłaszcza w kontekście kooperacji badań naukowych, zaawansowanych technologii oraz współpracy wielu dziedzin i dyscyplin.
Krzysztof Boznański, Łukasiewicz-Instytut Lotnictwa
