Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) zakończyła kluczową fazę rozwoju nowego dużego silnika rakietowego na paliwo stałe P160C. Po szczegółowej analizie danych zebranych podczas próbnego odpalenia w kwietniu 2025 r. w europejskim porcie kosmicznym w Gujanie Francuskiej, silnik przeszedł przegląd kwalifikacyjny i został oficjalnie zatwierdzony do montażu w przyszłych lotach rakiet Ariane 6 i Vega. Tym samym zakończono ponad trzyletni cykl rozwojowy, który bezpośrednio wpływa na przyszłą konkurencyjność europejskiego przemysłu kosmicznego.
Kwalifikacja P160C następuje w momencie, gdy Europa restrukturyzuje własną flotę systemów nośnych i szuka sposobu na utrzymanie niezależności w dostępie do przestrzeni kosmicznej w obliczu coraz ostrzejszej globalnej konkurencji. Nowy silnik to nie tylko kolejny upgrade techniczny, ale centralny element modernizacji rakiet Ariane 6 i Vega, mający na celu zwiększenie udźwigu, elastyczności misji oraz redukcję kosztów pojedynczego startu.
Następca P120C: co nowego wnosi P160C
P160C jest bezpośrednim następcą solidnego silnika rakietowego P120C, który obecnie służy jako booster boczny rakiety Ariane 6 oraz jako pierwszy stopień rakiety Vega-C. Jest on rozwijany przez Europropulsion, joint venture włoskiej firmy Avio i francusko-niemieckiej ArianeGroup, pod technicznym i finansowym kierownictwem ESA. W porównaniu do poprzednika, nowy silnik jest o około metr wyższy i może pomieścić około 14 ton dodatkowego paliwa stałego, co podnosi całkowitą masę ładunku napędowego do około 167 ton.
Silnik zachowuje koncepcję unikalnej obudowy z kompozytu węglowego – jest to jeden z największych monolitycznych silników na paliwo stałe na świecie. Wewnątrz znajduje się paliwo kompozytowe na bazie polimeru HTPB, nadchloranu amonu i aluminium, sprawdzona kombinacja stosowana od lat w europejskich stopniach na paliwo stałe. P160C podczas pracy rozwija maksymalny ciąg rzędu 4700 kiloniutonów i pali się nieco dłużej niż dwie minuty, co wystarcza, aby zapewnić rakiecie potężny ciąg w pierwszych momentach lotu, kiedy pojazd jest najcięższy.
Właśnie te dodatkowe 14 ton paliwa przynosi szereg konkretnych korzyści. Dla konfiguracji Ariane 64 – wersji z czterema boosterami bocznymi – szacuje się, że P160C może umożliwić o około dwie tony większy udźwig użyteczny w porównaniu do P120C, w zależności od orbity i profilu misii. W praktyce oznacza to większą liczbę satelitów w jednej misji, cięższą platformę na wyższej orbicie lub dodatkowe rezerwy manewrowe dla bardziej złożonych misji w głęboką przestrzeń kosmiczną.
Od próbnego odpalenia do kwalifikacji
Przełomowy moment w rozwoju nowego silnika nastąpił 24 kwietnia 2025 r., kiedy na stanowisku testowym BEAP w ramach Centrum Kosmicznego Gujany przeprowadzono próbne odpalenie modelu kwalifikacyjnego P160C. Silnik pracował przez około dwie minuty i dwadzieścia sekund, podczas gdy dziesiątki czujników rejestrowały ciśnienie, temperaturę, deformacje struktury oraz zachowanie dyszy i systemu wektorowania ciągu.
W przeciwieństwie do startu, podczas tak zwanego testu hot-fire silnik pozostaje przymocowany do pionowej konstrukcji wieży testowej. Przy zapłonie unosi się zaledwie o kilka centymetrów, ale masywne stalowe uchwyty utrzymują go w miejscu, podczas gdy potężny strumień gorących gazów wydostaje się do otwartego kanału pod wieżą. Taka konfiguracja pozwala na maksymalnie wierną symulację rzeczywistego obciążenia podczas startu, przy pełnej kontroli i precyzyjnym pomiarze wszystkich kluczowych parametrów.
Po teście nastąpiła szczegółowa analiza – tzw. analiza pierwszego poziomu – w której zespoły ESA, francuskiej agencji kosmicznej CNES i partnerów przemysłowych sprawdzały, czy osiągnięto oczekiwany ciąg, ciśnienie w komorze, masę pozostałego paliwa po wyłączeniu, poziomy wibracji i obciążenia termiczne. Zakończony właśnie przegląd kwalifikacyjny potwierdza, że silnik zachowuje się zgodnie z oczekiwaniami projektowymi i jest gotowy do przejścia z fazy rozwoju do produkcji seryjnej i użytkowania operacyjnego.
Zakończenie kwalifikacji stanowi również symboliczny kamień milowy: P160C przechodzi ze statusu prototypu do statusu silnika, który może być montowany w statkach kosmicznych. W zakładach przemysłowych trwają już prace nad pierwszymi czterema egzemplarzami lotnymi, które zostaną zintegrowane jako boostery boczne dla nadchodzącej, wzmocnionej konfiguracji Ariane 6.
Pierwsze użycie w Ariane 6, a następnie w Vedze
Zgodnie z planami ESA i partnerów przemysłowych, P160C zostanie po raz pierwszy użyty w rakiecie Ariane 6 w wersji z czterema boosterami, w locie przewidzianym na 2026 rok. W tej konfiguracji nowe silniki zapewnią najsilniejszy ciąg startowy, jaki Ariane 6 miała do tej pory, co dodatkowo otwiera przestrzeń dla bardziej wymagających misji komercyjnych i instytucjonalnych.
W lżejszym systemie nośnym Vega-C, P160C przejmie rolę pierwszego stopnia w tzw. modernizacji Vega-C+, a później także w zupełnie nowej rakiecie Vega-E. Według obecnych planów, jego debiut w Vedze wiąże się z misjami statku kosmicznego Space Rider około 2028 roku. Tym samym nowy silnik rozciąga się na całą linię europejskich nośników – od lekkich po ciężkie – co uzasadnia literę „C” w jego oznaczeniu, wskazującą na „common”, czyli wspólne zastosowanie w wielu rakietach.
Szczególny impuls rozwojowi P160C dała również rosnąca presja rynkowa, przede wszystkim poprzez duże kontrakty na starty satelitów z konstelacji Project Kuiper amerykańskiej firmy Amazon. Większość z planowanych 18 startów Ariane 6 dla tego programu ma wykorzystywać właśnie P160C, co oznacza dziesiątki silników zamówionych z wyprzedzeniem. Takie hojne kontrakty komercyjne dały niezbędną pewność, że opłaca się zainwestować w nowy, mocniejszy silnik i dostosować do niego infrastrukturę startową.
Łańcuch przemysłowy: silnik z wielu państw europejskich
P160C to typowy przykład europejskiej „mozaiki” przemysłowej, w której kluczowe komponenty powstają w różnych państwach, a ostateczna integracja odbywa się w Gujanie Francuskiej. Kompozytowa obudowa silnika jest produkowana przez Avio w zakładach w Colleferro niedaleko Rzymu. Tam, przy pomocy zautomatyzowanego nawijania i układania włókien węglowych impregnowanych żywicą, powstaje masywny cylinder, który musi wytrzymać ogromne ciśnienia i temperatury, a jednocześnie pozostać wystarczająco lekki, by nie „zjeść” zysku w udźwigu.
Dyszę – serce każdego silnika rakietowego – produkuje ArianeGroup w Le Haillan pod Bordeaux. Stosowane są wysokoodporne materiały kompozytowe, które znoszą temperatury rzędu 3000 stopni Celsjusza, a jednocześnie pozwalają na precyzyjne kształtowanie geometrii wewnętrznej, aby „wycisnąć” z silnika maksymalny ciąg. Dysza jest zamontowana kardanowo, co oznacza, że może wychylać się w wielu kierunkach i w ten sposób sterować wektorem ciągu oraz stabilizować lot rakiety.
Trzecim kluczowym elementem jest kompozytowy wkład zapłonowy, czyli system inicjalnego zapłonu silnika, który rozwija i produkuje norweska firma Nammo w Raufoss, pod odpowiedzialnością Avio. Jego zadaniem jest zapewnienie niezawodnego i równomiernego zapłonu całego stopnia, przy czym niezwykle ważne jest, aby ciśnienie w komorze narastało dokładnie z przewidzianą prędkością, bez nagłych skoków, które mogłyby uszkodzić strukturę.
Ostatnia faza produkcji odbywa się w Gujanie Francuskiej, gdzie spółki joint venture Regulus i Europropulsion napełniają silnik paliwem i wykonują końcową integrację. Gotowe silniki są następnie transportowane drogą lądową i kolejową w obrębie centrum kosmicznego do budynków montażowych Ariane 6 i Vegi, gdzie są łączone z resztą rakiety nośnej.
Dlaczego silniki booster są kluczowe dla systemów nośnych
Choć w mowie potocznej często używa się zamiennie terminów „silnik” i „booster”, inżynierowie rozróżniają te pojęcia. Booster to silnik rakietowy zamontowany z boku nośnika, odpowiedzialny za zapewnienie większości ciągu podczas pierwszych minut lotu. W przypadku rakiety Ariane 6, boostery boczne dają około 90 procent całkowitego ciągu przy starcie, podczas gdy centralny stopień kriogeniczny przejmuje rolę głównego napędu dopiero po tym, jak boostery wykonają swoją pracę i zostaną odrzucone.
Obecna konfiguracja Ariane 6 wykorzystuje P120C jako booster, z dwiema (A62) lub czterema (A64) jednostkami w zależności od misji. Dzięki wprowadzeniu P160C w wariancie Block 2, rakieta zyskuje mocniejsze startowe „uderzenie” bez zmiany podstawowej koncepcji. Jest to szczególnie ważne dla wynoszenia ciężkich satelitów geostacjonarnych, wielokrotnych ładunków komercyjnych lub dużych serii mniejszych satelitów na niską orbitę okołoziemską.
W rakiecie Vega-C i przyszłej Vedze-E ten sam silnik przejmuje funkcję pierwszego stopnia, a dodatkowe dopalacze lub górne stopnie są dostosowywane do masy i docelowej orbity. Wspólne użytkowanie tego samego silnika w różnych rakietach zmniejsza koszty rozwoju i produkcji, upraszcza logistykę części zamiennych i pozwala na większe serie, co jest kluczowe dla osiągnięcia konkurencyjnej ceny.
BEAP: unikalne stanowisko testowe w Gujanie Francuskiej
Próbne odpalenie P160C wykonano na stanowisku testowym BEAP (Banc d’Essai des Accélérateurs à Poudre), jedynym dużym obiekcie do pionowego testowania silników na paliwo stałe pod zarządem francuskiej agencji CNES. Zlokalizowane w Centrum Kosmicznym Gujany pod Kourou, BEAP ma około 50 metrów wysokości i jest wyposażone w głęboki kanał do kierowania strumienia gazów wylotowych oraz stację kontrolną umieszczoną setki metrów dalej ze względu na bezpieczeństwo personelu.
Obiekt ten był już wykorzystywany do testowania dużych boosterów rakiety Ariane 5, silników P80 dla pierwotnej Vegi oraz P120C, który dziś napędza Ariane 6 i Vegę-C. Modułowa konstrukcja pozwala na dostosowanie do różnych konfiguracji silników, co było kluczowe dla stosunkowo szybkiego przejścia z P120C na P160C w okresie zaledwie kilku lat.
Podczas każdego testu monitorowane są warunki meteorologiczne, w tym prędkość wiatru, opady oraz rozprzestrzenianie się dymu i cząstek w otoczeniu. CNES dla każdego próbnego odpalenia lub startu aktywuje sieć kilkudziesięciu stałych i mobilnych czujników, które mierzą jakość powietrza i wody, wpływ na lokalną florę i faunę oraz poziom hałasu w obszarach zamieszkanych, takich jak Kourou i Sinnamary. Takie podejście pozwala na precyzyjne określenie wpływu na środowisko i, w razie potrzeby, jego dalsze łagodzenie.
Produkcja seryjna i planowane tempo startów
Przejście przeglądu kwalifikacyjnego otwiera drzwi do przemysłowego „ramp-upu” – stopniowego zwiększania produkcji silników. ESA i partnerzy przemysłowi celują w roczną wydajność co najmniej 35 silników P160C, a w razie potrzeby więcej, aby móc nadążyć za oczekiwanym tempem startów rakiet Ariane 6 i Vega.
Taki wolumen produkcji wymaga starannego planowania łańcucha dostaw i wysokiego poziomu automatyzacji, od produkcji struktur kompozytowych po precyzyjne napełnianie paliwem. Każdy silnik przechodzi rygorystyczne inspekcje i testy przed wysyłką do Gujany Francuskiej, a dodatkowe kontrole są przeprowadzane po przybyciu do portu kosmicznego. Celem jest utrzymanie bardzo wysokiej niezawodności przy jednoczesnym skracaniu cykli między poszczególnymi startami.
W tle tego wszystkiego znajduje się strategiczny cel: zwiększenie rocznej liczby lotów Ariane 6 i wariantów Vegi, aby Europa mogła odpowiedzieć na rosnący popyt na wynoszenie satelitów komercyjnych, misji instytucjonalnych Unii Europejskiej i obserwatoriów naukowych. Nowy silnik na paliwo stałe jest warunkiem wstępnym, aby takie tempo zostało osiągnięte bez kompromisów w zakresie bezpieczeństwa i wydajności.
P160C i przyszłość europejskiej polityki kosmicznej
Wprowadzenie P160C wpisuje się w szerszy obraz transformacji europejskiego sektora kosmicznego po wycofaniu Ariane 5 i przejściu na nową generację rakiet nośnych. Ariane 6 i zmodernizowane wersje Vegi są pomyślane jako elastyczna platforma, która może odpowiedzieć na różne potrzeby – od wynoszenia dużych satelitów telekomunikacyjnych po budowę i utrzymanie wielkich konstelacji na niskiej orbicie.
Dla państw członkowskich ESA niezawodny dostęp do przestrzeni kosmicznej to kwestia strategicznej autonomii, ale także konkurencyjności gospodarczej. W świecie, w którym prywatne firmy z USA i innych krajów agresywnie obniżają ceny startów, Europa musi oferować połączenie niezawodności, elastyczności i konkurencyjnych kosztów. P160C jest jednym z kluczowych narzędzi w tej strategii – umożliwia większy ładunek na lot i lepsze wykorzystanie każdej misji.
Jednocześnie wyzwania technologiczne, takie jak produkcja dużych struktur węglowo-kompozytowych, precyzyjna kontrola spalania paliwa stałego i rozwój zaawansowanych systemów wektorowania ciągu, budują wiedzę i kompetencje, które można zastosować poza przemysłem kosmicznym. Od zaawansowanych materiałów po wysoce niezawodną automatykę przemysłową, projekty takie jak P160C stymulują rozwój technologiczny w szerokim spektrum sektorów.
Wreszcie doświadczenie zdobyte podczas próbnego odpalenia w kwietniu 2025 r. i późniejszej kwalifikacji silnika jest ważnym fundamentem dla przyszłych modernizacji. W miarę jak potrzeby rynku i misji instytucjonalnych będą się zmieniać, P160C może stać się odskocznią dla jeszcze potężniejszych lub częściowo wielokrotnego użytku systemów. Na razie jednak jego podstawowe zadanie jest jasne: ugruntować pozycję Ariane 6 i Vegi jako filarów europejskiego dostępu do przestrzeni kosmicznej w drugiej połowie lat 20. i na początku lat 30. XXI wieku.
Czas utworzenia: 3 godzin temu