Maquette de l'étage principal du petit lanceur Electron, redescendant sous parachute avant son amerrissage contrôlé. © Rocket Lab
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Rocket Lab se prépare à récupérer en plein vol l’étage principal de son lanceur

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Depuis son premier vol de test, réalisé en mai 2017, le petit lanceur Electron de Rocket Lab a réalisé 21 missions pour un total de 107 satellites mis en orbite. Une jolie performance pour ce petit lanceur qui a vocation à devenir partiellement réutilisable, comme le Falcon 9 de SpaceX. Pour l'instant, ce lanceur ne l'est pas. Il pourrait le devenir en 2023 avec la réutilisation d'un étage principal récupéré lors d'un vol prévu au premier semestre 2022.

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Lors de la dernière mission d'Electron, le 18 novembre 2021, Rocket Lab a profité du retour sous parachute de l'étage principal du petit lanceur pour démontrer les capacités de l'hélicoptère de récupération à suivre et à s'approcher suffisamment près de l'étage pour le capturer en plein vol. La manœuvre n'est pas allée au bout. Ce n'était pas l'objectif. Comme prévu, l'étage a terminé son vol en amerrissant sur l'océan. Il ne s'agissait que d'une démonstration.

Après sa séparation avec l'étage supérieur d'Electron, l'étage principal a fait demi-tour en direction de l'océan sous parachute. Il a une nouvelle fois réalisé un « plongeon » contrôlé dans l'océan, d'où il a été récupéré. Alors qu'il était stationné à 370 kilomètres au large du point d'impact, l'hélicoptère de récupération de Rocket Lab a suivi avec succès le retour de l'étage. Lors de sa descente, l'étage a atteint une vitesse maximale d'environ 10.000 km/h, tout en maintenant des communications avec le bâtiment de contrôle et de récupération de Rocket Lab stationné en mer. 

Les équipes de Rocket Lab ont rejoint l'étage flottant sur l'océan pour le sécuriser et l'empêcher de couler environ 80 minutes après le décollage du lanceur, réduisant de moitié le temps mis lors des précédentes récupérations pour rejoindre l'étage. Les étages qui, pour l'instant ne sont pas réutilisés, sont ramenés au complexe de production de Rocket Lab, à Auckland, en Nouvelle-Zélande, où ils sont passés en revue afin de préparer les futures opérations de remises en état afin d'être réemployés.

Répétition, avec une maquette, de la manœuvre qui consistera à récupérer en plein vol avec un hélicoptère l'étage principal du petit lanceur Electron de Rocket Lab pour le réutiliser par la suite. © Rocket Lab

Une capture aérienne inédite

Après le succès de cette démonstration, Rocket Lab en a terminé avec les amerrissages. Place aux choses beaucoup plus sérieuses avec la récupération en plein vol de l'étage à l'aide d'un hélicoptère qui emportera des réservoirs de carburant supplémentaires pour lui garantir une durée de vol suffisante pour voler derrière l'étage, l'attraper en plein vol et le ramener sur la terre ferme. Cette première tentative est prévue au cours du premier semestre 2022.

 

Envol d’une maquette à l’échelle de l’étage principal du petit lanceur Electron. © Rocket Lab

Pour cette capture en plein vol, l'étage devra être modifié. Il sera doté d'un système de protection thermique appliqué à tout l'étage et à ses neuf moteurs Rutherford pour l'aider à supporter les fortes températures qui pourront monter jusqu'à 2.400 degrés Celsius pendant la rentrée. Le parachute sera renforcé et modifié avec l'ajout d'une ligne d'engagement afin que l'hélicoptère puisse le capturer.

Une récupération plus difficile qu'elle n'y parait

Aussi surprenant que cela puisse paraître, il est plus compliqué de récupérer un étage de petite taille qu'un gros, notamment parce que son indice constructif est élevé. Cet indice mesure le rapport masse à sec de l'étage et masse des ergols embarqués. Plus cet indice est élevé, plus le flux thermique est important. Résultat, l'étage va entrer comme un boulet, ce qui explique très certainement le choix de le récupérer en vol plutôt que de le faire atterrir sur la terre ferme ou sur une plateforme en pleine mer, comme le fait si bien SpaceX ! A contrario, un étage plus grand aura un indice constructif plus faible et donc freinera bien mieux qu'un petit étage.

  • SpaceX a ouvert la voie à la réutilisation des étages de lanceurs.
  • Rocket Lab veut récupérer le premier étage de son lanceur Electron.
  • Conscient de la difficulté qu'aura l'étage à retourner au sol par ses propres moyens, Rocket Lab utilisera un hélicoptère.
Pour en savoir plus

Rocket Lab récupérera l’étage principal du lanceur Electron par hélicoptère

Article de Rémy Decourt publié le 08/08/2019

Pionnier et désormais leader dans la réutilisation des étages de lanceurs, SpaceX a ouvert la voie et montré que cela était technologiquement possible. Bien que l'équation économique de ce réemploi n'ait pas encore été résolue, Rocket Lab s'engage dans cette voie et veut rendre son lanceur Electron partiellement réutilisable... à l'aide d'un hélicoptère !

Le lanceur léger Electron de Rocket Lab, capable de lancer des charges utiles de 150 kilogrammes en orbite héliosynchrone, idéal pour répondre aux besoins des marchés de l'observation de la Terre, pourrait devenir partiellement réutilisable. Rocket Lab vient d'annoncer son intention de récupérer et réutiliser l'étage principal de son lanceur, dont le coût avoisine les 5 millions de dollars. Cet étage utilise neuf moteurs Rutherford qui fonctionnent avec un mélange d'oxygène liquide et de kérosène.

Ce choix est dicté par des considérations économiques. Il est aussi rendu possible par SpaceX qui a technologiquement démontré que la réutilisation d’un étage était possible. À cela s'ajoute que les opérateurs de satellites sont aujourd'hui bien plus enclins qu'hier à utiliser des lanceurs d'occasion pour lancer leur satellite.

SpaceX, pionnier de la réutilisation

Cela dit, il ne faut pas sous-estimer la difficulté de mener à bien ce programme. Aussi surprenant que cela puisse paraître, il est plus compliqué de récupérer un étage de petite taille qu'un gros, notamment parce que son indice constructif est élevé. Cet indice mesure le rapport masse à sec de l'étage et masse des ergols embarqués. Plus cet indice est élevé, plus le flux thermique est important. Résultat, l'étage va entrer comme un boulet, ce qui explique très certainement le choix de le récupérer en vol plutôt que de le faire atterrir sur la terre ferme ou une plateforme en pleine mer, comme le fait si bien SpaceX ! A contrario, un étage plus grand aura un indice constructif plus faible et donc freinera bien mieux qu'un petit étage.

Pour limiter les coûts de cette adaptation (l'étage a été développé comme un étage consommable classique), ce dernier n'utilisera donc pas de système d'atterrissage comme le Falcon 9 de SpaceX par exemple, dont les moteurs servent à ramener l'étage au sol qui se pose en déployant des jambes. L'idée de Rocket Lab est d'utiliser un hélicoptère en lieu et place d'un tel système. Après s'être séparé de l'étage supérieur, l'étage principal redescendra dans l'atmosphère et déploiera un parachute, afin de réduire sa vitesse. Au moment opportun, l'hélicoptère l'attrapera par le câble qui le relie au parachute.

En juin, lors d'un vol commercial, un lanceur Electron avait embarqué quelques instruments lui permettant de collecter des données spécifiques à ses efforts de récupération. Il en sera de même pour un lancement à venir plus tard, ce mois-ci, en vue de faire une première tentative de récupération dans le courant de l'année.

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