Udana demonstracja polskich technologii rakietowych. Lot rakiety ILR-33 "Bursztyn" - Sieć Badawcza Łukasiewicz

Rakieta Instytutu Lotnictwa ILR-33 „Bursztyn”, wykorzystująca innowacyjny ekologiczny napęd rakietowy, odbyła w październiku 2017 na poligonie wojskowym w Drawsku Pomorskim lot demonstracyjny. Test zakończył się sukcesem, osiągnięto pułap 15 km. Maksymalne możliwe osiągi rakiety są jednak wielokrotnie wyższe, a prędkość maksymalna to ponad 1200 m/s. Polska konstrukcja jest pierwszą na świecie rakietą wykorzystująca nadtlenek wodoru o stężeniu 98%+.

Oficjalna prezentacja wyników projektu odbyła się 27 listopada 2017 w Instytucie Lotnictwa w Warszawie. Rakieta ILR-33 „Bursztyn” to flagowy projekt Centrum Technologii Kosmicznych Instytutu Lotnictwa, realizowany w ramach programu statutowego. Projekt nawiązuje do historii Instytutu Lotnictwa – rakiet meteorologicznych „Meteor” rozwijanych w latach 1967-1974. W przypadku nowej rakiety zdecydowano się na wykorzystanie najnowszych dostępnych technologii i opracowanie szeregu własnych rozwiązań. ILR-33 „Bursztyn” ma osiągi zbliżone do historycznej rakiety Meteor 2, przy dwukrotnie mniejszej masie startowej. Prace nad rozwojem konstrukcji rozpoczęto w listopadzie 2014 r. Główny cel projektu to opracowanie w Polsce zaawansowanych technologii rakiet suborbitalnych i nośnych do wykorzystania w większych projektach krajowych, inicjatywach międzynarodowych i działaniach komercyjnych.

Skuteczność opracowanych technologii i systemów rakiety ILR-33 „Bursztyn” została potwierdzona 22 października 2017 roku, podczas pierwszego testu lotnego konstrukcji. Osiągi rakiety zostały znacznie ograniczone poprzez niezatankowanie pełnego zbiornika na utleniacz i rakieta uzyskała pułap 15 km, co stanowi maksymalny dopuszczalny pułap lotów na poligonach śródlądowych w Polsce. W pełni zatankowana rakieta może pozwolić na loty do pułapu 100 km, co stanowi umowną granicę kosmosu. Platforma ILR-33 „Bursztyn” umożliwia testowanie komponentów rakietowych oraz przeprowadzanie badań w warunkach mikrograwitacji podczas lotów suborbitalnych. „Stanowi to alternatywę dla takich rozwiązań jak wieża zrzutowa, lotów parabolicznych oraz dla kosztownych badań na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej” – mówi kierownik projektu, inż. Michał Pakosz. Rakieta ma służyć nie tylko nauce. „Powstanie rakiety to nie tylko publikacje w czołowych międzynarodowych czasopismach naukowych i możliwość prowadzenia badań. To przede wszystkim droga do realizacji szeregu prac komercyjnych” – podkreśla Pakosz.

ILR-33 „Bursztyn” jest konstrukcją dwustopniową, w której pierwszy, równoległy stopień, stanowią dwa silniki pomocnicze (ang. boostery) na stały materiał pędny. Charakteryzują się one ciągiem maksymalnym o wartości 6000 N. „Ich zadaniem jest nadanie odpowiedniej prędkości rakiecie podczas początkowej fazy lotu. Po zakończeniu pracy boosterów dochodzi do ich samoczynnej separacji w skutek oddziaływania sił aerodynamicznych. Główny stopień napędzany jest innowacyjnym silnikiem hybrydowym, wykorzystującym jako utleniacz wysoko stężony nadtlenek wodoru (HTP 98%+) i polietylen jako paliwo” – tłumaczy mgr inż. Bartosz Bartkowiak, Główny Konstruktor rakiety. Metody otrzymywania utleniacza oraz wykonywania paliwa są przedmiotami zgłoszeń patentowych Instytutu Lotnictwa. Zoptymalizowany czas pracy silnika głównego wynosi 40 sekund przy nominalnym ciągu 4000 N.

Rakieta wyposażona jest w trzystopniowy system umożliwiający odzysk przedziału z ładunkiem użytecznym i komputerem pokładowym. Układ wykorzystuje dwa spadochrony – oporowy i główny, oraz mechanizmy pirotechniczne. Za poprawną realizację misji, rejestrację parametrów lotu oraz przesył informacji do stacji naziemnej odpowiedzialny jest dedykowany komputer pokładowy. Poprzedzające start liczne testy podsystemów rakiety przeprowadzane były na terenie Instytutu Lotnictwa oraz we współpracy z innymi jednostkami badawczymi, partnerami biznesowymi i Wojskiem Polskim. „Nasi bezpośredni podwykonawcy to ponad 300 polskich firm i instytutów” – wyjaśnia Pakosz. Kluczowe technologie podsystemów rakiety zostały opracowane w Centrum Technologii Kosmicznych Instytutu Lotnictwa. Liczne innowacyjne rozwiązania zostały poddane zgłoszeniom patentowym. „W ramach projektu rozwinięta została nie tylko rakieta, ale także pełen system łączności, wyrzutnia, stanowiska naziemne oraz zaplecze obsługowe” – tłumaczy Bartkowiak.

Na bazie opracowanych technologii realizowana jest rozbudowa kompetencji w dziedzinie niewielkich rakiet kosmicznych, o czym od ponad 10 lat mówi prof. dr hab. inż. Piotr Wolański, opiekun merytoryczny projektu ILR-33 „Bursztyn”. „Opracowane technologie są skalowalne. Poza zastosowaniami cywilnymi możliwy jest także rozwój w Polsce rakiet bojowych o znacznym zasięgu operacyjnym” – mówi Bartkowiak. „Instytut Lotnictwa prowadzi równolegle badania nad systemami sterowania i blisko współpracuje ze spółkami Polskiej Grupy Zbrojeniowej” – dodaje Pakosz.

ILR-33 „Bursztyn” jest pierwszą na świecie rakietą wykorzystującą jako utleniacz nadtlenek wodoru o stężeniu powyżej 98%. Jednocześnie jest to pierwsza od 45 lat polska rakieta sondująca umożliwiająca loty na pułapy niedostępne dla balonów stratosferycznych. Osiągnięcia techniczne podczas rozwoju zostały już docenione przez Europejską Agencję Kosmiczną, co skutkuje realizacją przez Instytut Lotnictwa szeregu międzynarodowych projektów w dziedzinie technologii rakietowych, w tym otrzymanych w otwartej europejskiej rywalizacji. Rozwój przez Instytut Lotnictwa całkowicie polskiej rakiety wykorzystującej nowoczesne technologie napędowe potwierdza polski potencjał w dziedzinie rakiet suborbitalnych i możliwość włączenia się w międzynarodowe projekty rozwoju technologii rakiet nośnych.

Parametry techniczne rakiety ILR-33 „Bursztyn”
Długość	5 m
Średnica	230 mm
Pułap lotu	do 100 km
Maksymalna prędkość	>1200 m/s (Mach 4)
Ładunek użyteczny	5 kg
Maksymalne przeciążenie	10 g
Czas w mikrograwitacji (10^-3 g, 5 kg)	150 s
Silniki pomocnicze
Typ	Wykorzystujące stały materiał pędny
Ciąg maksymalny	2 x 6000 N
Czas pracy	2,5 s
Komora spalania	Nowoczesna struktura kompozytowa
Silnik główny
Typ	Hybrydowy
Utleniacz	Nadtlenek wodoru (H₂O₂) o stężeniu 98%+
Paliwo	Polietylen
Ciąg nominalny	4000 N
Czas pracy	40 s
Komora spalania	Nowoczesna struktura kompozytowa