Zdjęcie w tle: SpinLaunch
Czy istnieje możliwość lotu w kosmos bez rakiety? Jeśli tak, w jaki sposób moglibyśmy to osiągnąć? SpinLaunch, amerykańska firma sektora kosmicznego, znalazła zakręconą odpowiedź na to nurtujące pytanie.
SpinLaunch, firma założona w 2014 roku przez Jonathana Yaney’a, ma wysokie aspiracje – chce zrewolucjonizować przemysł kosmiczny. Zamiast rakiety, do transportu ładunków na orbitę startup stosuje specjalne wyrzutnie, które, rozkręcając obiekty do ogromnych prędkości są w stanie wysłać je aż w kosmos. Wszystko to dzieje się w Long Beach w Kalifornii, gdzie firma ma swoją siedzibę, a loty testowe są przeprowadzane na otwartym w 2018 roku stanowisku w Spaceport America w stanie Nowy Meksyk.
Ambicje SpinLauch urzeczywistniają David Wren – były COO (Chief Operating Officer), od 2024 roku pełniący funkcję CEO; oraz około 120-180 pracowników. Od momentu powstania, wkład firmy w rozwój sektora kosmicznego został niejednokrotnie doceniony. Startup znalazł się na liście 100 najbardziej wpływowych firm w 2022 roku według magazynu Time, a także został wyróżniony jako jeden z „najlepszych pracodawców na świecie w branży kosmicznej” według Everything Space.
Korzystanie z energii wirowania do transportu ładunku na orbitę to innowacyjny pomysł który, jak przekonuje firma, ma rozwiązać główne problemy sektora kosmicznego. W przeciwieństwie do tradycyjnych rakiet system ma być zasilany elektrycznie, ograniczając wpływy szkodliwych dla środowiska paliw. Dodatkowo firma obiecuje dużo niższe koszty wyniesienia ładunku na LEO, w zakresie od 1 250 do 2 500 dolarów za kilogram ładunku, a także możliwość uruchamiania lotów nawet 5-10 razy w ciągu dnia.
Głównymi elementami akceleratora, czyli wspomnianej wyrzutni, są duża komora próżniowa, linka hipersoniczna, mechanizm zwalniający i tunel startowy. Działanie tego urządzenia jest z założenia proste i opiera się na wykorzystaniu energii kinetycznej ruchu obrotowego do rozpędzenia pocisku i wyrzucenia go w przestrzeń kosmiczną. Ładunek umieszczany jest w komorze próżniowej wewnątrz akceleratora, gdzie za pomocą ramienia z włókna węglowego jest przyspieszany do prędkości około 7 500 km/h. Po około godzinie wirowania rozpędzony obiekt zostaje wypuszczony przez lufę na trajektorię w kierunku niskiej orbity okołoziemskiej. Po wzniesieniu się ponad stratosferę, dodatkowy silnik napędowy zapewni końcową prędkość (około 27 600 km/h) wymaganą do wprowadzenia ładunku na orbitę i właściwego pozycjonowania.
Pierwszy akcelerator zbudowany przez SpinLauch to urządzenie o około 33 metrach średnicy zdolne do wysyłania ładunków na wysokości suborbitalne. Pierwszy test urządzenia odbył się w październiku 2021 roku na terenie kosmodromu Spaceport America. Wykorzystano wtedy około 20% mocy urządzenia by rozpędzić ładunek testowy do ponaddźwiękowej prędkości. Próba ta została zakończona sukcesem i odzyskaniem wspomnianego ładunku. Dodatkowo SpinLaunch pobiła wtedy rekord świata w dziedzinie najszybciej wirującego obiektu wykonanego przez człowieka.
W kwietniu 2022 roku SpinLaunch nawiązała współpracę z NASA, w ramach której miała opracować, zintegrować i wysłać ładunek na wysokość suborbitalną. Do realizacji doszło już we wrześniu tego samego roku podczas dziesiątego testu urządzenia. W powietrze zostały wyniesione obiekty nie tylko z NASA, ale również między innymi z Airbus US oraz Cornell Engineering’s Space Systems Design Studio (SSDS). Po locie firma oznajmiła, że odbył się on zgodnie z wyznaczoną trajektorią, a ładunek po powrocie na Ziemię pozostał równie sprawny jak wcześniej.
Przeprowadzone testy suborbitalne zweryfikowały całą koncepcję i pomogły usunąć błędy. Ich sukces przyniósł nadzieje na rozwój projektu, ale model akceleratora orbitalnego wymaga jeszcze wiele pracy. Obecnie bazując na zebranym doświadczeniu SpinLaunch zajmuje się docelowym systemem startowym, który będzie wynosił ładunki na niską orbitę okołoziemską, a nie tylko na wysokości suborbitalne. Pełnowymiarowa wyrzutnia ma mierzyć prawie 100 metrów szerokości i będzie rozpędzać pojazdy do prędkości dochodzącej do 8 000 km/h. Mimo imponującego sukcesu pionierskiego urządzenia, przeskalowanie modelu na takie wymiary jest niemałym wyzwaniem dla inżynierów. Inną przeszkodą są dość duże ograniczenia wobec ładunków, które mogą zostać wysłane w kosmos tą drogą. Wystrzelenie pocisku za pomocą akceleratora wiąże się z narażeniem na przeciążenia dochodzące nawet do 10 000 g, wibracje i wysokie temperatury. Z programu startowego SpinLaunch będą mogły więc korzystać jedynie ładunki lekkie i o wyjątkowo odpornych na specyficzne warunki startu komponentach.
Oprócz usług startowych SpinLaunch zajmuje się również produkcją linii satelitów kompatybilnych ze swoim akceleratorem. Ich konstrukcja jest odporna na wibracje, przeciążenia i warunki termiczne, z którymi wiąże się wystrzał obiektu z pomocą akceleratora. Dodatkowo firma oferuje wsparcie projektowe i operacyjne dla klientów decydujących się na korzystanie z jej satelitów.
SpinLaunch czeka jeszcze długa droga. Choć firma udowodniła, że alternatywny sposób wysyłania ładunków w kosmos jest realny, minie jeszcze sporo czasu, zanim akceleratory orbitalne będą mogły stać się standardem – o ile w ogóle nim zostaną. Niemniej jednak branża kosmiczna potrzebuje innowacji, by rozwiązać problemy związane z wysokimi kosztami lotów kosmicznych – zarówno finansowymi, jak i środowiskowymi – a SpinLaunch podjęło to wyzwanie, osiągając obiecujące rezultaty.
Korekta – Milena Nowak