Pierwsza na PW rakieta z napędem hybrydowym wystartowała

17 września 2023 roku, godz. 16.55 – tę datę wpisujemy do naszego uczelnianego kalendarza i oznaczamy #alekosmos. To wtedy odbył się udany lot pierwszej w historii Politechniki Warszawskiej rakiety z napędem hybrydowym. Twardowsky – bo tak nazywa się maszyna – to dzieło Studenckiego Koła Astronautycznego.

Rakieta Twardowsky została zaprojektowana w celu przetestowania nowego dla Koła rodzaju napędu rakietowego – silnika hybrydowego. Wcześniejsze rakiety (Grot, FOK – obecnie rozwijane oraz historyczne:TuCAN, Amelia i H1) wykorzystywały stały materiał pędny.

– Napęd hybrydowy wykorzystuje stałe paliwo i ciekły utleniacz – wyjaśnia Alicja Kwitek, koordynator Sekcji Rakietowej SKA. – Silniki te są bardziej skomplikowane w konstrukcji i obsłudze niż silniki na stały materiał pędny. Ich niewątpliwą zaletą jest znacznie większy poziom bezpieczeństwa.

Ten lot

Podczas testowego lotu, który odbył się na poligonie Lipa na pokładzie rakiety znajdowały się cztery minisatelity, tzw. CanSaty. Jednym z nich była konstrukcja Koła Naukowego z Politechniki Krakowskiej COSMO PK, jeden został stworzony przez mgr. inż. Mateusza Sochackiego – adiunkta na Wydziale Mechaniki, Energetyki i Lotnictwa, pozostałe dwa zrobił dr inż. Tomasz Miś.

– Kampania startowa rakiety nie była łatwym zadaniem – przyznaje Alicja Kwitek. – Nad samym przygotowaniem konstrukcji do lotu spędziliśmy wiele wieczorów w warsztacie. Na poligonie także musieliśmy zmierzyć się z przeciwnościami. Wysoka temperatura i brak schronienia przed słońcem z pewnością nie pomagały.

Rakietę zatankowano zmniejszoną (ze względów bezpieczeństwa) ilością utleniacza. Silnik rakiety Twardowsky wykorzystuje podtlenek azotu N2O jako utleniacz i HTPB jako paliwo. Twardowsky wzniósł się na wysokość 1400 metrów. Potem nastąpiło wyzwolenie spadochronu spowalniającego.

– Niestety główny spadochron się nie otworzył, mimo tego udało się odzyskać rakietę oraz CanSaty – opowiada Alicja Kwitek.

Lata pracy i nowe cele

Prace nad zespołem napędowym pozwoliły członkom Koła poszerzyć wiedzę na temat silników hybrydowych i materiałów pędnych w nich stosowanych. Wielokrotnie powtarzane testy tego systemu wymagały stworzenia zaawansowanych procedur testowych i bezpieczeństwa, ostatecznie zweryfikowanych na poligonie. Wyjaśnienie przyczyn nieprawidłowego zadziałania systemu odzysku przyczyni się do uniknięcia powtórzenia tych samych błędów w przyszłych konstrukcjach Sekcji Rakietowej.

Nad rakietą Twardowsky nasi studenci pracowali od 2019 roku. Przez ten czas w projekt, na różnych jego etapach, włączyło się ponad 70 osób. Ostatnie dwa lata upłynęły głównie na pracy w warsztacie, gdzie doprowadzano rakietę do gotowości lotnej.

Obecnie zespół pracuje nad kontynuacją projektu w postaci nowej rakiety, która nosi nazwę Twardowsky 2. Jej parametry znacząco się różnią od poprzedniej wersji, m.in. jej docelowy pułap wynosi już nie 3 km, ale imponujące 30 tys. stóp (czyli 9144 metry). Z tego powodu rakieta będzie znacznie większa niż poprzednia wersja.

– W trakcie prac nad Twardowsky 2 starannie analizujemy wszystkie wnioski wyciągnięte z pierwszego projektu, aby unikać powtórzenia tych samych błędów – mówi Alicja Kwitek. – Pracujemy nie tylko w celu dalszego rozwoju technologii napędów hybrydowych w naszym Kole, ale także z myślą o udziale w konkursach takich jak EUROC czy Spaceport America Cup.