W tym artykule:
- SpaceForest rozwija rakietę suborbitalną PERUN z wykorzystaniem oprogramowania Ansys dostarczanego przez Symkom.
- Symkom wspiera SpaceForest, dostarczając narzędzia Ansys do symulacji CFD wykorzystywanych przy projektowaniu rakiety PERUN.
- Symulacje Ansys, wdrażane i wspierane przez Symkom, pozwalają analizować aerodynamikę rakiety, optymalizować konstrukcję i ograniczać liczbę kosztownych testów fizycznych.
- PERUN umożliwia prowadzenie eksperymentów w mikrograwitacji, a symulacje komputerowe wspierają rozwój tej technologii na każdym etapie projektowania.
- Współpraca SpaceForest i Symkom pokazuje, jak zaawansowane oprogramowanie inżynierskie wspiera rozwój polskiego sektora kosmicznego.
| Cecha | Szczegóły |
| Temat | Rakieta PERUN i rozwój polskich technologii kosmicznych |
| Organizacja | Spaceforest |
| Technologie | Rakieta suborbitalna PERUN, symulacje CFD, mikrograwitacja |
| Znaczenie | Budowa kompetencji do przyszłych rakiet orbitalnych i tańszy dostęp do badań kosmicznych |
| Dla kogo? | Firmy z sektora kosmicznego, instytuty badawcze, uczelnie, zespoły R&D i inżynierowie |
Kosmos jest bardziej dostępny niż się wydaje
W Polsce jednym z takich zespołów jest SpaceForest – firma zajmująca się rozwojem technologii rakietowych, radarowych i mikrofalowych. Jej najbardziej rozpoznawalnym projektem jest PERUN, największa polska rakieta suborbitalna rozwijana z myślą o badaniach naukowych i testowaniu nowych technologii.
To przedsięwzięcie nie jest wyłącznie demonstracją możliwości inżynierskich. W rzeczywistości jest częścią większego projektu – tworzenia infrastruktury, która umożliwi naukowcom i firmom prowadzenie eksperymentów w przestrzeni kosmicznej bez konieczności uczestniczenia w wieloletnich programach orbitalnych.
Jak podkreśla Adam Matusiewicz, Kierownik Działu Rakiet Badawczych w SpaceForest, głównym celem projektu jest zwiększenie dostępności badań kosmicznych:
„Zamysł na PERUNA jest taki, żeby upowszechnić dostęp do przestrzeni kosmicznej. Jak to zrobić? Przez obniżenie ceny.”
PERUN – polska rakieta suborbitalna projektowana przez prywatny podmiot
Kluczową cechą tej konstrukcji jest jej suborbitalny charakter. Rakieta nie wchodzi na orbitę wokół Ziemi a wykonuje lot po trajektorii balistycznej, wznosząc się na dużą wysokość, po czym wraca na Ziemię. W trakcie tego lotu przez kilka minut możliwe jest prowadzenie badań bez wpływu grawitacji. To właśnie te kilka minut jest niezwykle cenne dla wielu dziedzin nauki.
„To jest eksperyment rzędu kilku minut, a w skali całej misji to jest kilka godzin. Można wynieść w przestrzeń kosmiczną eksperyment i w ciągu kilku godzin mieć go z powrotem.” – Adam Matusiewicz
Loty rakiety PERUN nie są jedynie demonstracją technologii. Każdy z nich ma zabierać na pokład ładunki badawcze i komercyjne, dzięki którym naukowcy oraz firmy mogą testować swoje rozwiązania w rzeczywistych warunkach lotu kosmicznego.
Dlaczego mikrograwitacja jest tak ważna dla nauki
Rozwój technologii
Inżynierowie mogą testować elektronikę, czujniki, nowe materiały czy systemy mechaniczne w warunkach zbliżonych do kosmicznych. Takie testy są kluczowe dla przyszłych misji satelitarnych i planetarnych.
Nauki biologiczne i medycyna
Mikrograwitacja pozwala badać zachowanie komórek, bakterii czy tkanek w środowisku kosmicznym. Dzięki temu możliwe jest m.in. testowanie nowych terapii biologicznych i leków.
Fizjologia człowieka
Badania komórek nerwowych, odpornościowych czy próbek biologicznych pozwalają lepiej zrozumieć wpływ mikrograwitacji na organizm człowieka.
Chemia i fizyka
W warunkach mikrograwitacji można obserwować reakcje chemiczne, procesy krystalizacji czy transport masy bez wpływu konwekcji grawitacyjnej. To często prowadzi do odkryć, które trudno uzyskać w ziemskich laboratoriach.
Symulacje CFD – fundament projektowania rakiety PERUN
„Ansys w naszym ujęciu to przede wszystkim obliczenia przepływowe, obliczenia związane z dynamiką płynów.” – Adam Matusiewicz
Analizy obejmują dwa kluczowe obszary projektowania rakiety: balistykę wewnętrzną oraz balistykę zewnętrzną.
Balistyka wewnętrzna koncentruje się na procesach zachodzących wewnątrz silnika rakietowego – w komorze spalania i dyszy. Symulacje pozwalają optymalizować geometrię silnika, analizować rozkład prędkości gazów, powstawanie turbulencji oraz parametry przepływu wpływające na osiągi napędu.
Jak podkreśla Adam Matusiewicz: „Przede wszystkim optymalizacja geometrii wewnętrznej silnika. Możemy badać, jak rozprzestrzeniają się turbulencje, jakie mamy zmiany prędkości wewnątrz. To wszystko służy optymalizacji geometrii silnika rakietowego.”
Drugim obszarem jest balistyka zewnętrzna, czyli analiza zjawisk aerodynamicznych zachodzących podczas lotu. W przypadku rakiety PERUN ma ona szczególne znaczenie, ponieważ jest to konstrukcja kierowana. Oprócz współczynnika oporu konieczne jest wyznaczenie całego zestawu współczynników aerodynamicznych wykorzystywanych przez system sterowania do utrzymania stabilności i kontroli lotu.
„Żeby dało się taką rakietą sterować, potrzebujemy dość dużego pakietu współczynników aerodynamicznych, bo to już nie tylko współczynnik oporu.” – Adam Matusiewicz
Choć najdokładniejsze dane można uzyskać podczas badań eksperymentalnych, w Polsce nie istnieje infrastruktura pozwalająca testować rakiety tej wielkości w tunelach aerodynamicznych przy prędkościach naddźwiękowych. Dlatego analizy CFD stanowią podstawowe narzędzie projektowe i pozwalają znacząco ograniczyć liczbę kosztownych testów fizycznych.
„W Polsce nie ma takiej infrastruktury, żeby wziąć rakietę wielkości PERUNA, włożyć do tunelu aerodynamicznego i przewiać z prędkością trzykrotności czy pięciokrotności dźwięku. To jest niemożliwe.”
Przyszłość: od rakiety suborbitalnej do orbitalnej
Budowa takiej infrastruktury, może umożliwić naukowcom i firmom prowadzenie eksperymentów w mikrograwitacji bez konieczności korzystania z bardzo kosztownych misji orbitalnych. To ważny krok w kierunku demokratyzacji dostępu do przestrzeni kosmicznej – zarówno dla nauki, jak i dla biznesu.