Rumunjski ATD i ESA razvijaju ponovno paljivi raketni motor od 10 kN za buduća europska lansiranja

Rumunjski ATD razvija ponovno paljivi raketni motor od 10 kN: testovi promjenjivog potiska u fokusu ESA-ina programa za buduće lansere

Rumunjska tvrtka ATD Aerospace RS SRL razvija raketni motor potiska 10 kilonjutna (10 kN) koji se može ponovno paliti i čiji se potisak može podešavati u letu. Riječ je o tehnologiji koja je sve važnija kako se Europa, ali i globalno tržište, okreću ponovnoj upotrebi stupnjeva raketa, složenijim manevarskim misijama u svemiru te letjelicama koje moraju pouzdano raditi nakon duljeg skladištenja goriva.
Razvoj se oslanja na prethodni ATD-ov motor potiska 1 kN, nastao uz potporu Europske svemirske agencije (ESA), a tvrtka je i prije toga razvijala više manjih motora u rasponu od 0,5 do 1 kN. Takav „mali“ potisak u svemirskim sustavima često je ključan: koristi se za kontrolu položaja, precizne manevre, korekcije orbite ili fine faze slijetanja, gdje su stabilnost i ponovljivost važniji od sirove snage.
U središtu novog projekta je veća skala – motor koji bi u praksi mogao popuniti nišu između pogona za korekcije i pogona za glavne stupnjeve, osobito u scenarijima gdje je potrebno više paljenja, precizno „doziranje“ sile i pouzdano gašenje i ponovno paljenje u kratkim vremenskim razmacima.

Test iz 2025.: hlađenje vodom i ciklusi potiska

Prema dostupnim informacijama o projektu, 2025. godine u Rumunjskoj je provedeno paljenje prototipa u varijanti hlađenoj vodom. Tijekom ispitivanja motor je radio u režimu promjenjivog potiska: s 100% nominalnog potiska prelazio je na 60% te se vraćao na 100%, čime se provjeravala stabilnost rada u prijelaznim režimima. Upravo su takvi „prijelazi“ jedan od najosjetljivijih dijelova posla jer zahtijevaju precizno upravljanje protokom goriva i oksidatora, kontrolu tlaka te pouzdano održavanje izgaranja bez nestabilnosti koje mogu dovesti do gašenja ili termičkih vršnih opterećenja.
U testnim paljenjima korišten je niz senzora kako bi se motor detaljno okarakterizirao: od mjerenja tlaka i temperature, preko protoka i vibracija, do parametara koji prate ponašanje plamena i toplinsko opterećenje kritičnih dijelova. Takav skup podataka obično je presudan za sljedeći korak – prijelaz s demonstracije na konfiguraciju spremnu za dulja paljenja i strože kriterije pouzdanosti.
Iako se videozapisi testnih paljenja u javnosti često doživljavaju kao „vatromet“, inženjerski smisao ovakvih kampanja je hladan i vrlo konkretan: prikupljeni podaci služe za provjeru modela iz proračuna, zatvaranje nepoznanica u dizajnu te definiranje granica sigurnog rada prije nego što motor uđe u zahtjevniju fazu razvoja.

Zašto je 10 kN važan prag

Potisak od 10 kN nalazi se u zoni u kojoj se motor već može razmatrati kao radni „alat“ za operacije koje su do nedavno bile rezervirane za veće sustave ili posebne pogonske koncepte. Ako se motor okrene „naopako“, potisak te veličine na Zemlji može nositi otprilike masu od oko 1000 kilograma – usporedivu s težinom tipičnog nilskog konja. U primjeni za koju je namijenjen, takav motor može služiti za usporavanje silaska stupnja rakete i kontrolirano, mekano prizemljenje, posebno u završnoj fazi gdje je važna fina regulacija brzine i visine.
Za ponovnu upotrebu, promjenjiv potisak nije „luksuz“ nego praktična nužnost. Stupanj koji se vraća kroz atmosferu prolazi kroz faze u kojima mu treba kratki, snažan impuls, zatim dulje „držanje“ manjeg potiska, pa ponovno povećanje. U svemiru, s druge strane, isti princip omogućuje iznimno precizne manevre u blizini cilja – primjerice pri prilazu servisnom modulu, satelitu ili platformi na koju se treba spustiti bez naglih trzaja.
U praksi, upravo sposobnost kontroliranog „spuštanja“ potiska (throttling) te ponovnog paljenja nakon gašenja razlikuje demonstrator od motora koji se može ugraditi u scenarij slijetanja ili u operacije koje traže višestruke korekcije putanje.

Hipergolna goriva: pouzdan start, ali i zahtjevna logistika

Motor koristi hipergolna goriva – kombinacije goriva i oksidatora koje se same zapale čim dođu u kontakt, bez vanjskog sustava paljenja. NASA u svojim materijalima o pogonskim tekućinama hipergolna goriva opisuje kao „samozapaljiva“ pri kontaktu komponenti, što ih čini posebno pogodnima za sustave koji traže pouzdan start „na zahtjev“. Ujedno, brojni hipergolni sustavi spadaju u tzv. „storlive“ pogone: tekućine se mogu držati u spremnicima pri sobnim uvjetima dulje vrijeme, što je važno za letjelice koje trebaju biti spremne za paljenje nakon mjeseci ili godina u svemiru ili u pripremi misije.
No hipergolni sustavi nose i cijenu. Tradicionalne kombinacije, poput derivata hidrazina i dušikovog tetroksida, poznate su po visokoj toksičnosti i složenim sigurnosnim protokolima u rukovanju, skladištenju i punjenju. Zbog toga se u europskim programima sve češće istražuju alternative niže toksičnosti, ali hipergolna tehnologija i dalje ostaje standard u dijelu svemirskih operacija upravo zbog pouzdanosti, jednostavnosti ponovnog paljenja i provjerenog ponašanja u širokom rasponu uvjeta.
Za motore koji ciljaju na višestruka paljenja, hipergolni pristup smanjuje složenost sustava paljenja, ali povećava zahtjeve za sigurnost na zemlji. To je kompromis koji se procjenjuje ovisno o namjeni: ono što je prihvatljivo za pogon koji radi u kasnoj fazi misije ili na gornjem stupnju nije nužno isto što i pogon koji se često puni i prazni ili se planira koristiti u intenzivnijem operativnom ciklusu.

Tri dizajna do samostalnog sustava hlađenja

Razvojni plan predviđa tri izvedbe motora. Prva je demonstracija bez hlađenja, koja služi kao osnovna provjera koncepta i geometrije, ali i kao poligon za razvoj ventila, injektora i kontrole potiska. Druga je verzija hlađena vodom – kakva je korištena u testu – koja omogućuje dulja paljenja i sigurnije ispitivanje ponašanja pri promjenama potiska, bez prebrzog pregrijavanja komore i mlaznice.
Treći korak je samostalni, „zatvoreni“ motor koji će ugraditi vlastito hlađenje, odnosno prijeći na regenerativno hlađenje u kojem se toplina odvodi protokom pogonske tekućine kroz kanale u stijenkama komore. Regenerativno hlađenje u praksi je jedan od najzahtjevnijih dijelova dizajna tekućinskih motora: traži preciznu izradu kanala, pažljiv izbor materijala, kontrolu toplinskih naprezanja te stabilnu hidrauliku u svim režimima rada.
Zašto je taj korak presudan? Zato što regenerativno hlađenje otvara vrata „dužem dahu“ motora: duljim paljenjima, većem broju ciklusa, stabilnijoj termalnoj slici i manjem riziku od lokalnih pregrijavanja. U praktičnim aplikacijama, osobito kod motora koji bi trebao raditi u fazi slijetanja, toplinsko opterećenje se ne može svesti na kratki „bljesak“ – sustav mora izdržati kontinuirani rad i više promjena potiska bez gubitka pouzdanosti.
Ujedno, prelazak na samostalni sustav hlađenja znači korak bliže stvarnoj integraciji: motor više nije „laboratorijski“ sklop koji ovisi o vanjskoj infrastrukturi, nego postaje podsustav koji se može ugraditi u širi sustav raketnog stupnja, modula ili demonstratora.

Širi kontekst: ESA-ina priprema za novu eru lansiranja

Projekt se uklapa u ESA-in Future Launchers Preparatory Programme (FLPP) – program koji, prema ESA-inim opisima, pomaže europskoj industriji razvijati tehnologije, sustave i partnerstva potrebne za modularan, ponovno upotrebljiv i komercijalno održiv ekosustav svemirskog transporta. FLPP se bavi upravo onom fazom razvoja koja je industriji najrizičnija: tehnologijama koje još nisu dovoljno zrele da bi se bez velikog rizika ugradile u operativne rakete, ali mogu donijeti veliki skok u performansama, troškovima ili fleksibilnosti misija.
U tom smislu, motori s mogućnošću višestrukog paljenja i promjenjivog potiska imaju dvostruku vrijednost. Prvo, omogućuju nove profile povratka i slijetanja, gdje se tijekom povratka mora odraditi više faza rada motora – od usporavanja do završnog „mekog“ dodira. Drugo, slična tehnologija otvara vrata za in-svemirske manevre: od „tugova“ koji premještaju teret između orbita, preko servisiranja satelita, do misija uklanjanja svemirskog otpada, gdje je fin i pouzdan rad pogona često važniji od maksimalnog potiska.
Za europsku industriju to je i pitanje konkurentnosti. U segmentu ponovne upotrebe i brzog ciklusa lansiranja, tempo inovacija često diktiraju oni koji najbrže pretvaraju ideje u provjerene demonstratore. FLPP je zamišljen upravo kao mehanizam koji smanjuje tehnološki rizik i ubrzava prijelaz iz koncepta u testirane, dokumentirane rezultate.

Što znači TRL 5 i zašto se na njemu često lomi projekt

ESA u svojim tehničkim smjernicama koristi ljestvicu Technology Readiness Levels (TRL) od 1 do 9 za procjenu zrelosti tehnologije. U toj skali TRL 5 u pravilu označava validaciju komponente ili demonstratora u relevantnom okruženju – korak u kojem se od laboratorijskog dokazivanja prelazi na ispitivanja koja su bliža stvarnim uvjetima rada. To je razina na kojoj se često otkrivaju „skrivene“ slabosti: termalne rezerve, tolerancije u proizvodnji, ponašanje u tranzijentima, osjetljivost na vibracije, te granice upravljivosti pri brzim promjenama potiska.
Prema dostupnim informacijama o projektu, ESA financira razvoj do uspješnog testa konačnog motora s regenerativnim hlađenjem, uz manju demonstraciju paljenja koja bi trebala dovesti tehnologiju do razine TRL 5. Takav cilj znači da se od projekta očekuje više od jednokratnog paljenja: traži se ponovljivost, kontrola, razumijevanje granica rada i dokumentirani rezultati koji omogućuju sljedeću fazu – integraciju u širi sustav ili prelazak na razvoj većeg demonstratora.
U raketnoj tehnici, TRL 5 često je prag na kojem se odlučuje hoće li projekt postati temelj za novu platformu ili će ostati „dokaz koncepta“. Uspjeh na toj razini ne znači da je motor spreman za let, ali znači da se rizik značajno smanjuje i da se može planirati put prema TRL 6 i dalje, gdje dolaze demonstracije u još realnijim uvjetima.

Rumunjska niša u europskom lancu dobave

ATD Aerospace RS SRL djeluje kao mala i srednja tvrtka specijalizirana za razvoj pogona i autopilota, uključujući hardver i softver, te je, prema opisima u rumunjskom katalogu svemirskih kapaciteta, sudjelovala u razvoju krutih raketnih motora, tekućinskih motora i specijaliziranih paketa navođenja za visinske bespilotne letjelice i srodne sustave. U europskoj industriji lansiranja, u kojoj dominiraju veliki integratori, upravo ovakve tvrtke često su izvor specijaliziranih rješenja: od ventila i injektora do algoritama upravljanja i dijagnostike.
Za zemlje poput Rumunjske to je i strateška prilika. Sudjelovanje u ESA-inim programima može značiti vidljivost, transfer znanja i ulazak u projekte koji se kasnije prelijevaju na tržište – bilo kroz suradnje, bilo kroz izvozne ugovore za pojedine podsustave. U praksi, mnoge svemirske tehnologije ne rastu „odjednom“, nego kroz niz manjih dokaza: od motora od 1 kN, preko skoka na 10 kN, do integracije u demonstrator povratka ili pogonski modul neke buduće letjelice.
Za europski lanac dobave to također znači diverzifikaciju. Što je više sposobnih dobavljača i razvojnih timova, to je veća otpornost industrije na zastoje, a mogućnosti za paralelni razvoj – od „zelenijih“ goriva do novih tehnologija hlađenja – postaju realnije.

Što je sljedeće: od paljenja prototipa do operativne primjene

U razvoju tekućinskih motora razmak između uspješnog „hot-fire“ testa i stvarne primjene često je najveći i najskuplji dio puta. Potrebno je ponavljati cikluse, produljivati trajanje paljenja, širiti raspon rada, dokazivati pouzdanost ponovnog paljenja te pokazati da motor može podnijeti proizvodne varijacije i realne uvjete integracije. Za motor namijenjen slijetanjima to uključuje i testove dinamike upravljanja: koliko brzo i stabilno sustav može reagirati na naredbu za promjenu potiska, kako se ponaša u vibracijskom okruženju, te kako se termalno „smiruje“ između ciklusa.
Ako planirani prijelaz na regenerativno hlađenje bude uspješan i ako rezultati potvrde da motor zadržava stabilnost u širokom rasponu potiska i u više ciklusa paljenja, takav bi sustav mogao postati jedan od „malih, ali ključnih“ dijelova europske slagalice: tehnologija koja se ne vidi u spektakularnim lansiranjima, ali odlučuje o tome hoće li se stupanj vratiti sigurno i hoće li misija imati dovoljno manevrskog prostora za precizno upravljanje putanjom i nježan završetak leta.

Izvori:

• Europska svemirska agencija (ESA) – službeni opis programa FLPP i ciljeva razvoja tehnologija za budući europski svemirski transport (poveznica)
• Europska svemirska agencija (ESA) – pregled aktivnosti „Future space transportation“ i programa razvoja novih pogonskih i sustavnih rješenja (poveznica)
• Europska svemirska agencija (ESA) – objašnjenje ljestvice Technology Readiness Levels (TRL) i kriterija procjene zrelosti tehnologije (poveznica)
• NASA Kennedy Space Center – pregled hipergolnih pogonskih tekućina i njihovih osnovnih svojstava (poveznica)
• Romanian Space Catalogue (Spring 2025) – opis tvrtke ATD Aerospace RS SRL i područja djelovanja u pogonu i navođenju (poveznica)
• Kompass Rumunjska – osnovni podaci o tvrtki ATD Aerospace RS SRL (sjedište i djelatnost istraživanja i razvoja) (poveznica)