Innowacyjny i ekonomiczny system wynoszenia małych satelitów na orbitę z powietrza
Rozmiary satelitów nieustannie się zmniejszają. Zadania, których realizacja wymagała dużych, drogich i niezwykle złożonych satelitów są obecnie wykonywane przez jednostki o masie nieprzekraczającej 150 kilogramów. Co więcej, zmniejszanie rozmiarów wiąże się także ze znacznym obniżeniem kosztów rozwiązań. Niezależnie od rodzaju satelitów, coraz więcej przedsiębiorstw, także tych należących do sektora MŚP, może wykorzystywać możliwości komunikacji satelitarnej, pozycjonowania czy obserwacji Ziemi, jednak na drodze do pełnej popularyzacji tego rodzaju rozwiązań na rynku stoi jedna przeszkoda – możliwości związane z wynoszeniem małych satelitów na orbitę. Poleganie na dużych rakietach nośnych wykorzystywanych do wynoszenia dużych satelitów na orbitę może doprowadzić do sytuacji, w której starty niewielkich satelitów zostaną zepchnięte na drugi plan. Obecnie małe satelity są wynoszone na orbitę najczęściej w formie dodatkowego ładunku lub w formie części klastra innych małych satelitów. W związku z tym konieczne jest opracowanie specjalnego i taniego w użyciu systemu, stworzonego z myślą o potrzebach związanych z wynoszeniem na orbitę niewielkich satelitów. To właśnie ten cel zjednoczył uczestników finansowanego przez Unię Europejską projektu ALTAIR (Air Launch space Transportation using an Automated aircraft and an Innovative Rocket). „Założeniem systemu nośnego ALTAIR jest zaspokojenie potrzeb użytkowników niewielkich satelitów, którzy będą mogli skorzystać z taniego i dostosowanego do ich zapotrzebowań dostępu do usług kosmicznych bez ograniczeń związanych z obecnymi możliwościami umieszczania kilku małych satelitów w przestrzeni kosmicznej bądź wynoszenia na orbitę klastrów satelitarnych”, twierdzi Nicolas Bérend, badacz reprezentujący Francuskie Laboratorium Lotnicze i Kosmiczne (ONERA) oraz kierownik projektu ALTAIR. „W ten sposób rozwiązanie opracowane w ramach projektu przyczyni się do popularyzacji rozwiązań kosmicznych, które od tej pory staną się dostępne dla szerszego grona użytkowników – od tradycyjnych operatorów satelitarnych, aż po naukowców, ośrodki badawcze i start-upy”.
Liczne korzyści
Tradycyjnie satelity są wynoszone na orbitę na pokładzie jednorazowych rakiet startujących z powierzchni ziemi. System ALTAIR opiera się z kolei na koncepcji startów z powietrza. System składa się z autonomicznego samolotu, który startuje horyzontalnie. Do samolotu przymocowana jest rakieta nośna. Po osiągnięciu odpowiedniej wysokości (12 kilometrów) rakieta oddziela się od samolotu i zostaje odpalona. Zastosowanie takiego rozwiązania wiąże się z szeregiem korzyści. „Przede wszystkim dzięki temu, że rakieta jest odpalana na dużej wysokości, jesteśmy w stanie ograniczyć opory powietrza, którym musi stawić czoła, co przekłada się bezpośrednio na lepsze osiągi rakiety”, wyjaśnia Bérend. „Co więcej, ze względu na to, że rakieta startująca w powietrzu jest mniejsza i zużywa mniej paliwa niż podobna rakieta wystrzeliwana z poziomu morza, a także dzięki temu, że autonomiczny pojazd nośny wraca na miejsce startu i może zostać wykorzystany ponownie, system ALTAIR jest zarówno bardziej zrównoważony, jak i tańszy w użyciu”.
Prezentacja możliwości systemu startów z powietrza
Uczestnikom projektu udało się skutecznie wykazać i zademonstrować możliwość wykorzystania systemu startów z powietrza dostosowanego do potrzeb segmentu małych satelitów. „Przeprowadziliśmy kilka eksperymentalnych lotów wykorzystując niewielki prototyp EOLE znajdujący się w Gujańskim Centrum Kosmicznym Europejskiej Agencji Kosmicznej”, dodaje Bérend. „Przeprowadzone testy doprowadziły do znaczącego zwiększenia poziomu gotowości technologicznej niektórych spośród najważniejszych elementów systemu ALTAIR, w tym procedury i mechanizmu uwalniania rakiety nośnej, a także awioniki”. Na podstawie testów naukowcy skupieni wokół projektu opracowali plan działania dotyczący kompleksowego rozwoju systemu ALTAIR oraz plan wprowadzenia rozwiązania na rynek. Obecnie skupiają się na zdobyciu finansowania niezbędnego do dalszego rozwoju systemu ALTAIR. „ALTAIR to prawdziwie pionierskie przedsięwzięcie – to pierwszy projekt na skalę europejską, zajmujący się systemem wynoszenia małych satelitów na orbitę z powietrza, a także pierwszy projekt, w ramach którego w Gujańskim Centrum Kosmicznym został bezpiecznie przetestowany zautomatyzowany system wielokrotnego użytku”, dodaje Bérend. „Osiągnięte przez nasz projekt rezultaty utorowały drogę do kolejnego przełomu na skalę europejską – niezawodnego i taniego systemu wynoszenia satelitów na orbitę, dostosowanego do potrzeb sektora małych satelitów”.
Słowa kluczowe
ALTAIR, system wynoszenia na orbitę z powietrza, małe satelity, satelity, ONERA, rakiety, prototyp EOLE, Europejska Agencja Kosmiczna