SpaceX? Nie, Skylon! To Święty Graal podróży kosmicznych

Chociaż w ostatnich latach prywatne loty kosmiczne kojarzą się głównie z jedną firmą, to SpaceX nie jest ani pierwszą, ani jedyną, która postawiła sobie za cel komercjalizację tego sektora. Wystarczy tylko wspomnieć, że brytyjska firma Reaction Engines Ltd już od 1989 roku opracowuje technologie umożliwiające stworzenie silnika rakietowego oddychającego powietrzem o nazwie SABRE (Synergetic Air-Breathing Rocket Engine).

Ten pozwolić ma statkom kosmicznym osiągnąć ponad pięciokrotną prędkość dźwięku, a tym samym umożliwić rezygnację z wielostopniowych rakiet. Jednym z takich pojazdów ma być Skylon, dla którego ten silnik jest projektowany - bezzałogowy orbitalny samolot kosmiczny, mogący zabierać pasażerów oraz ładunek na niską orbitę okołoziemską.

Tak, samolot kosmiczny, bo Skylon nie będzie startował pionowo jak rakieta, ale startował i lądował na pasie startowym jak zwykły samolot. W odróżnieniu od wahadłowców, na których jest wzorowany, nie będzie też potrzebował wstępnego wynoszenia na odpowiednią wysokość. Tym samym będzie to pierwszy jednoczłonowy statek kosmiczny, czyli SSTO (ang. single stage to orbit), o którym inżynierowie marzą od co najmniej kilku dekad.

Skylon oparty jest na wcześniejszym projekcie Alana Bonda, znanym jako HOTOL, którego realizacja rozpoczęła się w 1982 roku, kiedy technologia kosmiczna rozwijała się w stronę systemów wielokrotnego użytku, jak amerykańskie promy kosmiczne. 

Pomysł był bardzo obiecujący, bo systemy tego typu nie bez przyczyny nazywa się Świętym Graalem lotów kosmicznych - możliwość startu, osiągnięcia orbity i wylądowania w jednym kawałku, a następnie powtarzania tej sekwencji w zależności od potrzeb, jest niezwykle kusząca.

Niestety marzenie nigdy nie zostało zrealizowane, bo brytyjski rząd w 1988 roku anulował finansowanie, co zmusiło Alana Bonda do założenia własnej firmy, tj. Reaction Engines Limited i szukania prywatnego finansowania. 

A wspomniane promy? Trzy typy promów, które częściowo nadawały się do ponownego wykorzystania, trafiły do czynnej służby, a mowa o amerykańskim Space Shuttle w ramach programu Space Transportation System (STS), wojskowych bezzałogowcach X-37B oraz radzieckich promach radzieckiego programu Buran.

Tyle że pierwszy z nich od 2011 roku jest na emeryturze, a ostatni uległ zniszczeniu po tym, jak w 2002 roku zawalił się na niego dach hangaru w Kazachstanie. A X-37B? Ten jako jedyny ciągle lata i jest wykorzystywany przez siły powietrzne USA do "testowania technologii kosmicznych" (a przynajmniej oficjalnie), ale jest wynoszony na orbitę rakietą nośną Atlas V lub Falcon 9.

Skylon pełnić ma taką samą funkcję, ale w wersji "eko". A mówiąc zupełnie poważnie, wielokrotne wykorzystywanie tego samego statku kosmicznego pozwala ograniczyć ilość kosmicznych śmieci na orbicie, ilość śmieci i zanieczyszczeń na Ziemi (spadających boosterów i emisji towarzyszących wytwarzaniu kolejnych), a także koszty.

W tym koszty produkcji pojazdów kosmicznych, bo wedle założeń Skylon ma być gotowy do ponownego lotu już po dwóch dniach konserwacji i odbycia łącznie nawet 200 lotów, zanim konieczna będzie jego wymiana.

W efekcie autorzy pomysłu w 2011 roku mówili o obniżeniu kosztu wynoszenia ładunków na orbitę z 15 tys. dolarów za kilogram do mniej niż tysiąca dolarów. I choć stawki od tego czasu mocno się zmieniły, to wciąż szacuje się, że koszt można obniżyć od 10- do 20-krotnie.

I chociaż od 1982 roku minęło wiele długich lat, Reaction Engines Limited się nie poddało i korzystając z kolejnych inwestycji, dalej pracuje nad Skylon. Pierwszy większy przełom nastąpił w lutym 2009 roku, kiedy to na wsparcie w wysokości miliona euro zdecydowała się Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Później przyszły kolejne, dużo wyższe, co pozwoliło firmie przetestować kluczowe technologie i rozwiązania, jakie mają być zastosowane w Skylonie.

Co prawda wciąż nie udało się zbudować prototypu, ale powstały jego bardzo szczegółowe plany. Aktualnie celujemy w samolot kosmiczny o długości 83,133 m, wysokości 13,5 m i rozpiętości skrzydeł 26,816 m. Jego masa własna wynosić ma 53 400 kg, a masa całkowita 325 000 kg, w tym maksymalna masa ładunku to 15 000 kg. Skylon ma być jednostką zdalnie sterowaną z Ziemi, która ma potencjał zabrania w podróż do 30 pasażerów (w specjalnym pasażerskim module).

Napędzać będą ją zaś dwa silniki SABRE, działające zarówno w atmosferze, jak i próżni. To jednostki napędzane ciekłym wodorem, utleniacz w początkowej fazie lotu będzie stanowiło powietrze z atmosfery (jak w zwykłych silnikach odrzutowych), natomiast od wysokości 26 km, gdzie statek osiągnie prędkość 5 Ma, ciekły tlen.

Parametry silnika SABRE:

• Ciąg w próżni: ok. 1800 kN
• Ciąg na poziomie morza: ok. 1350 kN
• Stosunek ciągu do masy (w atmosferze): do 14
• Impuls właściwy w próżni: 460 s
• Impuls właściwy na poziomie morza: 3600 s

I chociaż wiele wskazuje, że testy silnika SABRE idą świetnie (i rozważa się jego zastosowanie także poza technologiami kosmicznymi), a jeszcze niedawno mówiło się o pierwszych testach samolotu kosmicznego w 2025 roku, na Skylon jeszcze sobie poczekamy.

Coraz częściej pojawiają się jednak głosy sugerujące, że Skylon nie powstanie wcale i to nie tylko ze względu na ograniczenia technologiczne, ale głównie niebezpieczeństwo, jakie ze sobą niesie. Bo chociaż faktycznie mógłby przynieść spadek cen kosmicznej turystyki czy umieszczania sprzętu na orbicie, otwierając kosmos dla szerokiego odbiorcy, to jednocześnie jest wręcz idealnym narzędziem militarnym.

Ciemną stroną samolotów kosmicznych SSTO jest fakt, że dają możliwość wystrzeliwania satelitów, prowadzenia misji przechwytywania rakiet, a nawet rozmieszczania broni kosmicznej przy minimalnym przygotowaniu. A może to właśnie tę drogę wybrał Skylon, tzn. znikające ze strony producenta materiały sugerują, że projekt przechodzi w fazę tajną? Czas pokaże!