En prévision du lancement de l'électron électrique

Lundi à 9 heures, heure de Nouvelle-Zélande (21h00 GMT, 23h00 MSK), une fenêtre de lancement de dix jours s'ouvre pour le premier lancement du lanceur Electron light. En Nouvelle-Zélande, il y a maintenant du vent et le lancement de la fusée a déjà été reporté à au moins mardi. Malgré sa faible capacité de charge, Electron a une forte concentration de technologies modernes - réservoirs composites, impression 3D de moteurs et une toute nouvelle idée pour conduire des pompes électriques qui alimentent les composants de carburant.


Electron sur la rampe de lancement, photo Rocket Lab

Comment les fusées ont grandi

Peter Beck à côté de la fusée Electron et des fusées expérimentales en arrière-plan, photo Rocket Lab

La fusée Electron est développée par Rocket Lab, fondée en 2006 par Peter Beck. Légalement, il s'agit d'une société privée américaine avec une filiale néo-zélandaise. En 2009, ils ont lancé la fusée géophysique Ātea-1 (dans la langue maorie «espace») et prétendent être la première entreprise privée à atteindre l'espace dans l'hémisphère sud. Théoriquement, la fusée aurait dû grimper de 100 à 120 km, la première étape a bien fonctionné et des traces de séparation réussie ont été trouvées dessus, mais ils n'ont pas pu trouver l'ogive après le vol, et la réalisation reste en question.



Sur l'ancien site, vous pouvez trouver des plans pour créer la fusée géophysique Ātea-2, mais après le succès de 2009, la société s'est intéressée au DARPA. Au cours des prochaines années, Rocket Lab a développé une technologie de fusée en collaboration avec Lockheed Martin, DARPA et le département américain de la Défense. En 2010, un nouveau carburant a été testé. Il était stocké sous forme solide dans le réservoir, mais lorsque la pression était appliquée au réservoir, le carburant se transformait en un liquide visqueux et pouvait être fourni à la chambre de combustion. Ainsi, il devait combiner les avantages du carburant solide (stockage pratique d'un composant) et du liquide (la capacité de contrôler la traction et de redémarrer le moteur).



En 2011, un drone compact à propulsion de fusée a été testé. Une petite fusée pourrait être lancée par un soldat avec les bras tendus, et une photo d'un drone descendant en parachute devrait aider à mener une bataille sur un terrain très accidenté, par exemple, dans une ville.



En 2013, l'entreprise était à la croisée des chemins. Il était possible de continuer à gagner sur des contrats de défense, mais Beck rêvait d'un espace commercial. Après avoir collecté des investissements supplémentaires, Rocket Lab a commencé à développer un nouveau lanceur. En 2013, un moteur avec la fourniture de composants utilisant des moteurs électriques a été testé avec succès et le projet Electron a été annoncé. En 2014, le deuxième cycle de collecte des investissements a eu lieu. En 2015, il est devenu connu que l'impression 3D serait largement utilisée dans la production de moteurs et le moteur lui-même a été nommé Rutherford en l'honneur d'un physicien d'origine néo-zélandaise. La même année également, la construction du site de lancement sur la péninsule de Mahia (Hawk Bay, île du Nord de la Nouvelle-Zélande) a commencé



L'emplacement dans la partie orientale de l'île permettra d'amener la charge utile sur une orbite terrestre synchrone ou basse sans problème - au sud et à l'est sur plusieurs centaines de kilomètres, un océan s'étend dans lequel vous pouvez déposer les marches travaillées sans être d'accord avec personne.

En 2016, la fusée a réussi les tests au sol et le port spatial a été achevé. Le premier vol du lanceur Electron était prévu pour 2017. Et au cours des 4,5 derniers mois, Rocket Lab a réussi à mener la prochaine série de collecte d'investissements et a déjà commencé à recevoir des commandes de lancements commerciaux.

Fusée électrique composite

Rocket Electron, photo Rocket Lab

Electron est un lanceur à deux étages d'une hauteur de 17 mètres et d'un diamètre de 1,2 mètre. Avec une masse initiale d'environ 12,5 tonnes, il pourra amener 150 kg sur une orbite polaire de 500 km de haut. Une orbite solaire-synchrone typique est généralement plus élevée, 600-800 km, où la capacité de charge sera plus faible. De plus, si nécessaire, la fusée peut amener 225 kg en orbite 180x300 km avec une inclinaison de 45 °.


Capture d'écran du site officiel de Rocket Lab


La partie arrière de la première étape avec le capot moteur retiré, photo Rocket Lab

La première étape, haute de 12,1 mètres, a un poids à sec de 950 kg et transporte 9250 kg de carburant. Il dispose de neuf moteurs Rutherford (plus sur eux ci-dessous) avec une poussée totale de 16,5 tonnes au départ. La poussée maximale de l'étape en vol devra atteindre 19,5 tonnes, et l'impulsion spécifique des moteurs au niveau de la mer sera de 303 secondes. Selon le plan de vol, la première étape devra durer 2,5 minutes. Au stade près des moteurs, 13 batteries avec une capacité totale de plus d'un mégawatt sont installées.


Deuxième étape. Au bord de la marche à gauche du moteur, un bloc moteur d'orientation est visible. Photo Rocket Lab

Le deuxième étage, de 2,1 mètres de haut, a un poids à sec de 250 kg et transporte 2150 kg de carburant. Il possède un moteur Rutherford avec une buse à haute altitude, une poussée de 2,2 tonnes et une impulsion spécifique de 333 secondes. Le moteur du deuxième étage selon le plan devrait fonctionner un peu moins de cinq minutes. Trois batteries sont installées sur la scène, dont deux seront réinitialisées en vol à mesure qu'elles sont épuisées pour faciliter la scène.

La conception du lanceur se caractérise par les caractéristiques suivantes:


Moteur Rutherford, photo Rocket Lab

Entraînement par moteur électrique . Il s'agit du premier moteur à utiliser un moteur électrique et des batteries au lithium polymère pour entraîner les pompes à carburant et à oxydant. Dans les moteurs existants, il existe une turbopompe - une pompe avec une turbine, qui est généralement entraînée par une petite chambre de combustion séparée (générateur de gaz), où les mêmes composants de carburant sont brûlés que dans le moteur principal. Une chambre de combustion séparée et une turbine qui fonctionne sur son échappement est une chose très complexe, et des alternatives plus abordables attirent les sociétés de missiles privées. La pompe Rutherford dispose de deux moteurs à courant continu «canette de soda» qui tournent à 40 000 tr / min et développent 37 kW chacun. Un moteur pompe de l'oxygène liquide, l'autre du kérosène. La densité énergétique spécifique des batteries lithium-ion modernes a atteint un niveau tel que les kilogrammes économisés en refusant un générateur de gaz, une turbine et du carburant pour leur fonctionnement deviennent comparables au poids des batteries.

Selon Peter Beck, ils ont réussi à augmenter le rendement des pompes de 50% du générateur de gaz à 95%, mais il s'agit clairement d'une décision marketing, car seules les pièces du moteur ont un rendement. Dans le même temps, le moteur dans son ensemble était efficace. Avec l'impulsion spécifique, le Rocket Lab a un certain désordre, car il n'est pas clair que 303 secondes de l'impulsion spécifique des moteurs du premier étage sont indiquées pour le niveau de la mer ou le vide. Il est plus probable que ces données concernent le vide, où l'interface utilisateur est plus élevée, mais même dans ce cas, Rutherford (303 secondes sous vide (?) / 333 avec une buse à haute altitude) prend une bonne place, presque pas inférieure au Merlin 1D de SpaceX (311 secondes sous vide / 348 avec une buse à haute altitude) et les pics soviétiques / russes de construction de moteurs à oxygène-kérosène RD-180 (338 secondes sous vide) et RD-0124 (359 secondes avec une buse à haute altitude).



Impression 3D . Comme indiqué dans le Rocket Lab, le moteur Rutherford est le premier dans lequel tous les composants principaux sont imprimés sur une imprimante 3D. Les imprimantes de frittage laser et électroniques utilisent du titane et de l'Inconel (alliage nickel-chrome résistant à la chaleur). En conséquence, un moteur est imprimé en 24 heures.


Test de ravitaillement en carburant le 16 mai, photo de Rocket Lab

Matériaux composites . Les réservoirs des deux étapes sont composites. Étant donné que l'un des réservoirs contient de l'oxygène liquide très froid sous pression et que les basses températures ont tendance à rendre le matériau cassant, il s'agit d'une réalisation considérable. Les réservoirs en composite sont nettement plus légers et moins chers que le métal, et d'autres scientifiques spécialisés dans les fusées s'efforcent désormais de les utiliser.


Adaptateur de charge utile et moitié du carénage de tête, photo Rocket Lab

Carénage à la livraison . Une innovation intéressante est proposée par le Rocket Lab dans le domaine des procédés de préparation du lancement du satellite. En règle générale, les satellites sont amenés à l'atelier de la start-up, installés sur un adaptateur de charge utile et recouverts d'un capot. Rocket Lab propose la livraison d'un seul bloc d'adaptateur de charge utile et de volets de carénage à l'atelier du client afin qu'il puisse installer le satellite sur l'adaptateur dans des conditions pratiques. Ensuite, les modules fermés ou climatisés sont transportés vers le complexe d'installation et de test de Rocket Lab et montés sur une fusée.

Conclusion

L'objectif du Rocket Lab est le coût d'un lancement de 5 millions de dollars. Alors que le coût du lancement de fusées "adultes" commence à environ 60 millions de dollars (SpaceX 62 millions de dollars pour 2018), la proposition de Rocket Lab sera potentiellement bénéfique pour ceux qui ont un petit satellite, l'orbite cible est basse près de la Terre ou polaire, et il n'y a pas de temps à attendre pour les autres voyageurs sur un lanceur à moyenne portée.

Le premier lancement est un événement passionnant. Malgré tous les préparatifs, il n'y a aucune garantie de réussite à cent pour cent. Mais le Rocket Lab a montré une approche très sérieuse pour une startup de fusée, a effectué de nombreux tests, y compris des étapes entièrement assemblées ( première , deuxième ), et leur avenir semble prometteur.