Koszty misji kosmicznych można w znaczny sposób zredukować. Do tej pory wystrzeliwanie rakiet w kosmos wiązało się z ogromnym marnotrawstwem – po wykonaniu misji odzyskiwano wyłącznie moduły payload, a silniki rozbijały się o nieużytki lub tonęły w oceanach. Odzyskiwanie silników rakiet po wykonanych misjach zapoczątkował Elon Musk, ale nad w pełni odzyskiwalną rakietą kosmiczną z silnikiem hybrydowym pracują także Polacy.
– Po wykonaniu misji i osiągnięciu zadanego pułapu obecnie stosowane rakiety rozdzierają się na dwie części. Silnik spada na nieużytki np. w tajdze lub tonie w morzu, natomiast za pomocą spadochronów odzyskiwany jest moduł payload, który potem jest podnoszony przez np. helikopter. Nasz silnik hybrydowy jest znacznie bardziej skomplikowany niż zwykły silnik na paliwo stałe, szkoda go niszczyć. Do tego mamy superlekki zbiornik z materiałów kompozytowych, a także automatykę do sterowania zaworami i czujniki, w związku z tym postawiliśmy na całkowitą odzyskiwalność rakiety. W tym celu pracujemy nad systemem kierowania rakietą – mówi w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje Robert Magiera, prezes zarządu Space Forest.
Sprowadzanie modułów napędowych na ziemię jest procesem niezwykle skomplikowanym. Wysyłając w przestrzeń kosmiczną niewielkie ładunki rzędu 5–10 kilogramów, człon nośny może się wznieść na wysokość sięgającą 200 km – w takim przypadku rakieta powracająca na ziemię zderza się z atmosferą na wysokości 20 km, pędząc z prędkością 2 km/s. Operatorzy mają tylko kilkanaście sekund, aby naprowadzić moduł na właściwy kurs i uchronić go przed spaleniem się w atmosferze.
– Chcemy wykonać manewr w postaci litery U, by zawrócić rakietę do góry, dzięki czemu wytraci swoją energię. Po uzyskaniu zerowej prędkości otwieramy spadochron i w ten sposób będziemy odzyskiwać rakiety. Elon Musk i jego rakieta Falcon 9 idą o krok dalej, natomiast my działamy na miarę naszych możliwości – twierdzi ekspert.
22 grudnia 2015 roku firmie SpaceX udało się po raz pierwszy odzyskać człon silnikowy rakiety z rodziny Falcon 9. Do tej pory podjęto 31 prób lądowania rakiet z rodziny Falcon, z czego 25 zakończyło się powodzeniem. Pełne odzyskiwanie rakiet może się przełożyć na znacznie niższe koszty prowadzenia misji kosmicznych, a co za tym idzie – znacznie niższe ceny komercyjnych lotów w kosmos w przyszłości.
Testy systemów odzyskiwania rakiet wykorzystuje się także w celach naukowych. W warunkach mikrograwitacji można przeprowadzać eksperymenty oraz sprawdzać systemy, które w przyszłości będą brały w docelowych misjach kosmicznych, w tym m.in. technologie materiałowe.
– Z północy Szwecji w rakiecie suborbitalnej wysłano piec, w którym stapiano tytan z aluminium. W momencie kiedy rakieta wyszła poza gęste warstwy atmosfery i silniki zostały wyłączone, nastąpił moment mikrograwitacji. Stopy zostały ze sobą połączone w warunkach nieważkości i zanim rakieta ponownie weszła w gęstsze warstwy atmosfery, piec został wystudzony. W ten sposób na Ziemię spadł kawałek kosmicznego materiału – opowiada Robert Magiera.
Materiały pozyskane podczas takich eksperymentów są skrupulatnie analizowane w laboratoriach, aby poznać ich właściwości chemiczne i fizyczne. W warunkach mikrograwitacji wielokrotnie przeprowadzano także eksperymenty związane z reakcjami spalania, które miały pomóc w projektowaniu efektywniejszych i bezpieczniejszych silników rakietowych.
Według BCC Research globalny rynek rakiet kosmicznych osiągnie w 2022 roku wartość 446 mld dol. Prognozowane tempo wzrostu do 2022 r. wyniesie 8 proc. średniorocznie.
