BUDOWA RAKIET I MATERIAA
OZNAWSTWO
WST
P
Technologie, które zostały rozwinięte w oparciu o techniki satelitarne, w sposób rewolucyjny wpłynęły
na życie ludzkie i czynią to nadal w rosnącym tempie. Globalna i szybka telekomunikacja, wideokonferencje,
aplikacje internetowe wymagają coraz większej liczby satelitów a te z kolei potrzebują rakiet wynoszących.
Zarówno w czasie pokoju jak i konfliktów technologie kosmiczne mają żywotne znaczenie dla
narodów.
W nadchodzących latach, takie dziedziny życia jak komunikacja, nawigacja, kontrola, prognozowanie
pogody, śledzenie zmian na ziemi, nadzór, rozpoznanie i wczesne ostrzeganie przed niebezpieczeństwem,
obrona czy badania międzyplanetarne będą się rozwijały i wykorzystywały przestrzeń kosmiczną. Popyt na
wynoszenie satelitów będzie rósł.
Należy zadać sobie pytanie czy Polska ma ambicje i możliwości na aktywny udział
w budowie rakiety wynoszącej?
Oczywiste jest, że jest to możliwe w wypadku współpracy Polski z krajami europejskimi w oparciu
o europejskie programy naukowe wsparte finansowaniem budżetowym.
Rynek dużych rakiet wynoszących jest już podzielony i leży poza możliwościami finansowymi i technicznymi
naszego kraju. Istnieje natomiast coraz większe zapotrzebowanie na tanie rakiety wynoszące na orbity Ziemi
małe ładunki o masie ok. 200 kg. Ich zalety to niższa cena oraz możliwość częstego wystrzeliwania po szybkim
skompletowaniu ładunku.
Korzyści z udziału Polski w budowie rakiety wynoszącej są następujące:
u� ROZWÓJ NOWYCH TECHNOLOGII W WIELU DZIEDZINACH GOSPODARKI
u� DOST
P DO NAJNOWOCZEŚNIEJSZYCH ROZWI
ZAC
TECHNICZNYCH
u� POWI
ZANIE POLSKICH PRZEDSI
BIORSTW Z CZOA
OWYMI OŚRODKAMI NAUKOWYMI
W KRAJU I W EUROPIE
u� KONSOLIDACJA POLSKIEGO PRZEMYSA
U
u� ASPEKT MILITARNY
KIERUNKI ROZWOJU W ASPEKCIE BUDOWY RAKIETY WYNOSZ
CEJ
Polska powinna wyspecjalizować się w konstrukcji, badaniach i wykonaniu pewnych zespołów rakiety
wynoszącej. Potencjał naukowy, badawczy i wytwórczy istniejący w naszym kraju skłania do wytypowania
następujących elementów rakiety, które potencjalnie mogą się stać naszą specjalnością wśród nowych krajów
mających aspiracie kosmiczne:
" BUDOWA SILNIKA RAKIETOWEGO NA PALIWO CIEKA
E
" BUDOWA ZBIORNIKÓW NA CIEKA
Y TLEN I CIEKA
E PALIWO
W budowie silnika głównym celem poza niższą ceną może być zastosowanie do napędu  czystego paliwa np.
ciekłego metanu a jako utleniacza ciekłego tlenu. Aspekt  ekologicznych materiałów pędnych jest w obszarze
zainteresowania głównych ośrodków kosmicznych na świecie.
W budowie zbiorników proponuje się użycie materiałów kompozytowych, co powinno zaowocować niższą
wagą kompletnych zbiorników.
� Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www. kosmos.gov.pl
MOŻLIWOŚCI PRZEMYSA
U KRAJOWEGO W BUDOWIE ELEMENTÓW RAKIETY
WYNOSZACEJ
Tab. nr 1. Analiza polskiego potencjału naukowego i przemysłowego.
Obszar/zagadnienie Ocena polskiego Polski potencjał (lista Czas dojścia do Możliwe
potencjału (w punktach, podmiotów) stanu  5 ,  niekosmiczne
od 0 do 5) bariery i zastosowania w
konieczne gospodarce
uzupełnienia (konkretne przykłady)
Naukowo- Przemysło
badawczy wy
BUDOWA SILNIKA RAKIETOWEGO NA PALIWO CIEKA
E
KONSTRUKCJA I 3 - Instytut Lotnictwa 2 Zastosowania
OBLICZENIA PW (MEiL) wojskowe
SILNIKA ITWL
RAKIETOWEGO
BUDOWA 2 2 WSK RZESZÓW, 4
PROTOTYPU, Instytut Lotnictwa
BADANIA WZL 2,4
BUDOWA SILNIKA 2 2 WSK RZESZÓW 6
1:1 WZL 2,4
PZL Kalisz
Wojskowy Instytut
Techniczny Uzbrojenia w
Zielonce
SNECMA
AVIA-Polsks
MŚP (Dolina Lotnicza)
Materiały 2 2 Instytut Lotnictwa 3 Energetyka, piece,
żarowytrzymałe (CBMiK), przemysł
WSK Rzeszów samochodowy
AGH
Materiały do pracy w 1 1 Instytut Fizyki PAN 4 Przemysł
niskich temperaturach samochodowy,
zbiorniki na skroplone
paliwo
Własności materiałów 2 0 3
konstrukcyjnych w Drogi osprzęt do
niskich temperaturach maszyn
wytrzymało-
ściowych
Technologie 4 4 Instytut Plazmy i 2 Przemysł
plazmowego nanoszenia Laserowej Mikrosyntezy lotniczy,
powłok na dużych WSK Rzeszów okrętowy,
elementach (1000 mm) WZL samochodowy,
IMP maszynowy,
energetyczny
Technologie 4 4 Explomet S.c. (Opole) 1 Przemysł lotniczy,
wybuchowego łączenia WAT okrętowy,
materiałów (np: stal- energetyczny,
aluminium, stal-miedz
) elektrotechniczny
Własności paliw i 2 0 2 Przemysł
utleniaczy w niskich motoryzacyjny,
temperaturach (100K) lotniczy,
BUDOWA ZBIORNIKÓW PALIWOWYCH (CIEKA
Y TLEN, METAN)
� Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www. kosmos.gov.pl
KONSTRUKCJA I 3 2 Instytut Lotnictwa, 2 Przemysł
OBLICZENIA Politechnika Wrocławska motoryzacyjny,
lotniczy, maszynowy
BUDOWA 2 2 Instytut Lotnictwa, 4
PROTOTYPU  Kompozyt
BADANIA
WYKONAWSTWOZBI 2 2 Instytut Lotnictwa, 6
ORNIKA 1:1  Kompozyt ,
Zakłady Lotnicze
Margański & Mysłowski
Technologie 2 1 f-ma  Kompozyt 6 Zbiorniki na wysoko
kompozytowe Wrocław sprężone gazy i
(nawijarki) skroplone gazy,
przemysł
motoryzacyjny,
Materiały kompozytowe 1 0 Instytut Lotnictwa 6 Zbiorniki na wysoko
do pracy w warunkach sprężone gazy i
próżni i niskich skroplone gazy,
temperaturach przemysł
motoryzacyjny,
Technologie połączeń 2 1 Instytut Lotnictwa, 6 Przemysł maszynowy,
kompozyt metal w tzw Zakłady Lotnicze lotniczy,
węzłach siłowych Margański & Mysłowski motoryzacyjny.
Oddziaływanie paliw i 0 0 WAT 2 Przemysł
utleniaczy na materiały motoryzacyjny,
konstrukcyjne w tym lotniczy
kompozyty
Materiały izolacyjne 1 1 ? 4 Przemysł maszynowy,
i osłonowe budowlany,
ciepłownictwo
Metody ultradz
więkowe, 2 1 Politechniki: Wrocławska 3 Przemysł
rentgenowskie i inne Warszawska motoryzacyjny,
nieniszczące badań lotniczy. maszynowy
kompozytów
UKA
ADY HYDRAULICZNE I ZASILAJ
CE
KONSTRUKCJA 3 2 Instytut Lotnictwa, 2
TURBOPOMP PZL-Hydral
WSK Rzeszów
PZL Kalisz
KONSTRUKCJA 4 4 PZL-Hydral, 3 Przemysł
UKA
ADÓW WSK Rzeszów samochodowy
ZASILAJ
CYCH
WYKONAWSTWO 3 3 PZL-Hydral 5
ZESPOA
ÓW, Progres Sp.z o.o
ZAWORÓW, WSK Rzeszów
INSTALACJI
Uszczelnienia do pracy 1 1 PZL-Hydral 2 Przemysł
w niskich temperaturach samochodowy po
wejściu skroplonych
paliw metan, wodór
Własności materiałów 2 0 3
konstrukcyjnych w Drogi osprzęt do
niskich temperaturach maszyn
wytrzymało-
ściowych
TECHNIKI OBLICZENIOWE (potwierdzone wynikami badań laboratoryjnych)
Programy do obliczeń 2 1 PW 3 Wszystkie gałęzie
wymiany ciepła przemysłu
Programy do obliczeń 2 1 PW 3 Wszystkie gałęzie
� Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www. kosmos.gov.pl
przepływów Instytut Lotnictwa przemysłu
Programy do obliczeń 2 1 PW 3 Wszystkie gałęzie
wytrzymałości Instytut Lotnictwa przemysłu
materiałów
wielowarstwowych
Zakłady lotnicze z racji stosowanych procedur, norm oraz jakości wytwarzanych wyrobów stanowią naturalna
bazę do wytwarzania podzespołów dla przemysłu kosmicznego. Szereg przedsiębiorstw prywatnych dysponuje
technologiami, które przy ich specjalistycznemu rozwojowi mogę być wykorzystane przy budowie silników
i zbiorników dla przyszłej rakiety wynoszącej.
ROZWÓJ TECHNOLOGII
Istotnym problemem w realizacji przedsięwzięcia polegającego na budowie elementów rakiety wynoszącej jest
dostęp i rozwój niezbędnych technologii. W powyższej tabeli zestawiono główne technologie i umiejętności,
których rozwój wydaje się konieczny do realizacji przedsięwzięcia.
Główny nacisk należy położyć na rozwój materiałoznawstwa.
Wymagania stawiane konstrukcjom kosmicznym zmuszają do sięgnięcia po materiały o skrajnie
zróżnicowanych wymaganiach. Z jednej strony mamy materiały żarowytrzymałe do pracy w bardzo wysokich
temperaturach a z drugiej materiały do pracy w temperaturach kriogenicznych rzędu 70 K.
Konstrukcje powinny się charakteryzować dużą wytrzymałością i niską wagą a kryteria bezpieczeństwa
konstrukcji muszą być wyższe od konstrukcji lotniczych. Wymaga to ścisłej współpracy między hutami (ich
ośrodkami badawczymi) a laboratoriami przemysłowymi lub naukowymi.
Konieczne jest opracowanie zamienników stali, na których pracował do tej pory przemysł lotniczy (głównie
stale opracowane w byłym ZSRR). Niezbędne jest uruchomienie badań własności materiałów w niskich
temperaturach rzędu 70 K.Dostępne obecnie dane materiałowe dotyczą temperatur rzędu 230 K a te dotyczące
niższych temperatur są objęte tajemnicą firm prowadzących badania.
Badaniom w niskich temperaturach należy poddać poza materiałami konstrukcyjnymi także paliwa, materiały
izolacyjne, oraz materiały na elementy uszczelniające pracujące w warunkach kriogenicznych.
Współczesne konstrukcje kosmiczne wykorzystują w dużej mierze materiały kompozytowe. W kraju w sposób
dynamiczny rozwijają się technologie kompozytowe do zastosowań naziemnych i lotniczych. Z ważnych
konstrukcji należy wymienić kompozytowy samolot I-23 skonstruowany i wykonany w Instytucie Lotnictwa
oraz konstrukcje powstające w Zakładach Lotniczych Margański & Mysłowski. Konstrukcje kosmiczne
wymagają uwzględnienia dużych zmian temperatur, wysokich ciśnień (zbiorniki) oraz warunków próżni
panujących na orbitach okołoziemskich.
Wydaje się konieczne opanowanie technologii tworzenia konstrukcji kompozytowych w warunkach
sterowanego naciągu włókna i przesycania go żywicami w warunkach próżni. Obecnie brak w kraju nawijarek
do kompozytów (konieczne do zbiorników ciśnieniowych) spełniających w/w wymagania i umożliwiających
opanowanie technologii (powtarzalność procesu).
Istotnym problemem jest opanowanie nieniszczących technik kontroli kompozytów pod wysokie wymagania
przemysłu kosmicznego.
Obok tych głównych wręcz fundamentalnych technologii należy zwrócić uwagę na szereg innych, które pojawią
się w podczas realizacji konkretnych zadań konstrukcyjnych i wykonawczych. Wśród nich na szczególną uwagę
zasługuje technologia wybuchowego łączenia metali. Pozwala ona łączyć takie metale jak miedz-stal czy
aluminium-stal i wykorzystywać ich szczególne właściwości.
Istotną cechą wymienionych technologii jest możliwość szerokiego ich zastosowania w innych gałęziach
przemysłu. Rozwój tych technologii znajdzie swe zastosowanie w przemysłach: lotniczym, metalurgicznym,
hutniczym, maszynowym, energetycznym i samochodowym. Ten ostatni wraz z nadchodzącymi zmianami
dotyczącymi zastosowania ciekłych paliw gazowych jak metan czy wodór stanie się naturalnym odbiorcą
rozwiązań dotyczących zbiorników kompozytowych, uszczelnień, materiałów konstrukcyjnych do pracy
w warunkach kriogenicznych.
Rozwój wymienionych technologii pozwoli włączyć się naszemu krajowi w budowę  polskiego stopnia rakiety
wynoszącej jak, i konkurować na tym rynku z innymi krajami.
BARIERY
" realizacja programów kosmicznych w aspekcie budowy rakiety wynoszącej wymaga wysokich
nakładów finansowych
" konieczne uruchomienie długofalowego finansowania budżetowego na wytypowane kierunki rozwoju
technologii kosmicznych
� Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www. kosmos.gov.pl
" bariera technologiczna w zakładach przemysłowych  konieczny dostęp do technologii z zakresu high-
tech
" nowi zagraniczni właściciele zakładów branży lotniczej mogą nie być zainteresowani w udziale
w  Polskim programie kosmicznym
" część technologii jest technologiami  podwójnego zastosowania wraz z wynikającymi z tego faktu
ograniczeniami w wymianie handlowej.
" dostęp do nowych materiałów
" brak specjalistów z obszaru technik kosmicznych
" brak specjalistycznej bazy laboratoryjnej
WNIOSKI
" Polska może wziąć udział w budowie elementów małej rakiety wynoszącej.
" Naszą specjalnością mogą być małe silniki rakietowe i zbiorniki na ciekłe paliwa
" Sektor wojskowy powinien być zainteresowany rozwojem tej dziedziny przemysłu
" Przemysł lotniczy może być bazą produkcyjna w/w elementów
" Procedury produkcyjne, normy lotnicze, jakość produkcji  predysponują firmy lotnicze do udziału
w programie kosmicznym
" Przemysł kosmiczny jest generatorem rozwoju najnowocześniejszych technologii mających
zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu (patrz tabela).
" Uczelnie powinny rozpocząć kształcenie specjalistów z dziedziny technologii kosmicznych np.
w formie studiów podyplomowych
Opracowanie: P. Kalina
� Polskie Biuro ds. Przestrzeni Kosmicznej www. kosmos.gov.pl