Ekologiczne, wysokowydajne hipergoliczne, czyli zdolne do samozapłonu po wymieszaniu, materiały pędne od dziesięcioleci były Świętym Graalem napędów kosmicznych. W ostatnich miesiącach, inżynierowie i naukowcy z Łukasiewicz – Instytutu Lotnictwa z powodzeniem ukończyli szereg testów zupełnie nowego paliwa rakietowego.
„Opracowany w Łukasiewicz – ILOT materiał pędny jest bezpieczniejszą dla personelu i środowiska alternatywą wobec obecnie stosowanych, toksycznych materiałów – pochodnych hydrazyny oraz tlenków azotu. Opracowana kombinacja wykorzystuje nadtlenek wodoru (o stężeniu 98 proc.) jako utleniacz oraz nowatorskie paliwo” – informują przedstawiciele instytucji. Nowe paliwo powstało w wyniku testów kilkuset różnych kombinacji związków chemicznych.
Bardzo dobre osiągi
Nowe paliwo charakteryzuje się wysokimi osiągami – impulsem właściwym w próżni na poziomie 310 sekund, a także hipergolicznością, czyli zdolnością do samoczynnego zapłonu po wymieszaniu składników w komorze spalania. A to oznacza, że nie ma konieczności stosowania dodatkowych źródeł zapłonu – upraszcza to konstrukcję silnika, pozwalając na wielokrotne użycie.
Może to być – jak mają nadzieję przedstawiciele instytutu – idealny kandydat do zastosowania w silnikach rakietowych dla przyszłych platform satelitarnych, lądowników i ostatnich stopni rakiet nośnych.
– Opracowanie nowego materiału pędnego jest procesem długotrwałym i wymaga szeregu interdyscyplinarnych badań. Zespół dokonał istotnego osiągnięcia mogącego docelowo obniżyć koszty nowych systemów napędowych i koszty przygotowania satelitów do lotu. Ten krok przybliża nas do tego, by polskie paliwo mogło stać się standardem w misjach satelitów przyszłej generacji – mówi cytowany w komunikacie dyrektor Centrum Technologii Kosmicznych w Łukasiewicz – Instytucie Lotnictwa, dr inż. Adam Okniński.
Wysoka gęstość paliwa może pozwolić – jak liczą naukowcy – na użycie mniejszych, lżejszych zbiorników i systemów zasilania niż w przypadku wielu innych materiałów.
Kolejną zaletą polskiego rozwiązania – o czym zapewniają przedstawiciele instytutu – jest szybki i powtarzalny zapłon. Dzięki temu jest szansa na zastosowania w niewielkich silnikach, które wymagają krótkich i niezwykle precyzyjnych pulsów do kontroli położenia satelity.
Materiał znany już w przemyśle
Materiał zaproponowany przez Polaków – jak podkreślono – jest dostępny i stosowany w przemyśle. To oznacza, że nie trzeba będzie stosować rygorystycznych procedur bezpieczeństwa w porównaniu z innymi materiałami pędnymi.
Badacze wyrażają nadzieję, że ich pomysł znajdzie zastosowanie zarówno w napędach satelitarnych (silniki korekcyjne satelitów) oraz jako napęd wyższych stopni rakiet nośnych (łatwość wielokrotnego włączania i wyłączania silnika podczas manewrów wymaganych do osiągnięcia docelowej orbity).
„Zespół inżynierów oraz naukowców Łukasiewicz – ILOT przeprowadził do tej pory ponad 160 testów nowego paliwa z wykorzystaniem silnika o ciągu 20 N, projektowanego do napędów satelitarnych – o skumulowanym czasie pracy na poziomie 2 minut. Najkrótsze włączenia silnika trwały 10 ms, co odpowiada wymaganiom satelitów pod kątem generacji krótkich precyzyjnych pulsów ciągu” – czytamy w komunikacie.
Część testów silnika zrealizowano w ramach projektu „10-20N Green Bipropellant Thruster” przyznanego z Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Kolejne prace będą skoncentrowane na wprowadzeniu tej innowacyjnej technologii do nowych systemów i podsystemów, opracowywanych przez kluczowych integratorów satelitów, działających na rynku europejskim i światowym.
Źródło: www.naukawpolsce.pl, fot. Daniel Oberhaus, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons
