Neutron (fusée)

La société néo-zélandaise Rocket Lab occupe une position dominante sur le marché des micro-lanceurs (charge utile en orbite basse de quelques centaines de kilogrammes) grâce à sa fusée Electron dont une vingtaine d'exemplaires ont été lancés début 2021. Le développement d'un lanceur beaucoup plus ambitieux, la Neutron, est annoncé par ce constructeur en mars 2021. La fusée Neutron doit permettre de placer une charge utile de 8 tonnes (8 000 kg) en orbite terrestre basse. Son constructeur souhaite se positionner sur le marché croissant des méga constellations de satellites circulant en orbite basse qui, selon Peter Beck, responsable de la société, devrait représenter 80% des satellites placés en orbite. Le lanceur serait bien adapté à ce marché en étant positionné à mi-chemin entre micro-lanceur (cout du lancement de l'Electron de 7,5 millions US$) et les lanceurs lourds comme Falcon 9 (coût 60 millions US$)[1]. Sont évoqués également par le constructeur le marché du ravitaillement de la station spatiale internationale ainsi que le lancement de sondes spatiales à destination de la Lune (2 tonnes) ainsi que de Mars ou Vénus (1,5 tonnes)[2] - [3]. Selon son constructeur le nouveau lanceur pourrait éventuellement prendre en charge les vols spatiaux habités[2]. Peter Beck a indiqué que Neutron serait capable de lancer un vaisseau spatial pouvant accueillir trois astronautes — bien que cela dépendra de la conception du vaisseau spatial lui-même[4]. D'après Rocket Lab, Neutron serait capable de placer en orbite 98 % des charges utiles lancées d'ici 2029[2]. Le développement d'un lanceur de cette capacité nécessite des moyens financiers d'autant plus importants que Rocket Lab a une tradition d'intégration verticale (les principaux composants, notamment les moteurs-fusées, sont construits par l'entreprise). La société a déjà collecté 280 millions US$ depuis sa création dont une partie n'a pas été utilisée. Elle compte lever des fonds supplémentaires à travers une société d'acquisition à vocation spécifique (SAV) baptisée Vector Acquisition Corporation[3]. Le premier lancement est prévu au plus tôt en 2024[1] - [2]

Les caractéristiques du lanceur présentées début 2021 sont relativement classiques tout en intégrant la réutilisation du premier étage mise au point pour la fusée Falcon 9 de SpaceX. Le lanceur, qui peut placer une charge utile de 8 tonnes en orbite basse, est haut de 40 m pour un diamètre identique du premier étage jusqu'à la coiffe de 4,5 m. Le premier étage devait revenir sur Terre en utilisant sa propulsion et se poser à la verticale sur une plate-forme flottante située en mer en aval de son site de lancement. Le premier étage est de construction métallique et non en composite carbone comme l'Electron pour pouvoir résister aux forces exercées durant la rentrée atmosphérique. Les ergols utilisés sont le kérosène et l'oxygène liquide[1] - [2] - [3].

Début décembre 2021, le responsable de Rocket Lab Peter Beck présente les caractéristiques du lanceur qui diffèrent complètement de celles présentées en début d'année : les performances sont conservées ainsi que la hauteur mais tout le reste est modifié : matériau utilisé pour la structure, diamètre, ergols, déroulement du retour sur Terre du premier étage. Le choix de la base de lancement initialement retenue est remis en question[5].

L'architecture du lanceur se démarque fortement des lanceurs existants pour abaisser les coûts et optimiser le processus de réutilisation du lanceur. Selon son concepteur Peter Beck, les choix effectués doivent permettre d'obtenir le meilleur lanceur réutilisable et assurer sa pérennité pour les décennies à venir[6] - [5] :

• La Neutron est un lanceur de moyenne puissance dont le premier étage est réutilisable. La coiffe est également réutilisée d'une manière originale : elle reste solidaire du premier étage au moment de la séparation de celui-ci avec le second étage. Elle se referme avant que le premier étage entame son retour vers le sol.
• Le diamètre à la base du lanceur est de 7 mètres. Ce diamètre particulièrement important pour un lanceur de moyenne puissance (généralement le diamètre dans cette catégorie tourne autour des 3 à 4 mètres), a été retenu pour permettre au premier étage de revenir en utilisant de manière importante sa portance ce qui permet d'économiser les ergols nécessaires à cette manœuvre. Ce diamètre interdit par contre le transport par la route du corps du lanceur qui devra être produit près du complexe de lancement ou en bord de mer pour permettre un transport maritime.
• La légèreté de la structure est considérée comme fondamentale. Pour atteindre cet objectif celle-ci est réalisée en fibre de carbone qui, à performances égales, est beaucoup plus léger que l'aluminium ou l'acier et qui est déjà mise en œuvre par la société pour fabriquer son lanceur léger Electron. Rocket Lab doit utiliser une fibre de carbone aux caractéristiques optimisées mise au point par la société. Par ailleurs le deuxième étage ne comprend pas de structure porteuse. Le moteur et ses réservoirs sont suspendus au-dessus du premier étage.
• Dans une optique de simplification et de fiabilisation, les pieds du train d'atterrissage sont fixes avec une faible pénalisation au niveau des performances.
• La technique retenue pour la propulsion retenue est simple (moteur-fusée à cycle générateur de gaz) ce qui permet de limiter les risques en phase de développement et permet de produire un engin fiable et moins couteux.
• Rocket Lab a retenu le couple d'ergols méthane/oxygène liquide qui représente le meilleur compromis en termes de performance et de fiabilité pour des moteurs devant être réutilisés.
• Le recours à la fibre de carbone est couteux car nécessitant une intervention humaine importante. Pour abaisser ce cout, Rocket Lab prévoit d'optimiser le processus de fabrication de la structure en transposant des procédés d'automatisation déjà mis en œuvre dans d'autres secteurs industriels.
• Le premier étage, après usage, revient se poser sur la base de lancement pour tous les vols. L'atterrissage sur une plateforme située au large a été écarté car il est considéré comme trop couteux. La contrainte associée est une limitation dans les capacités de la version réutilisable du lanceur.

En décembre 2021 les prototypes des réservoirs des deux étages sont en construction.

En septembre 2022, Rocket Lab présente les avancées du programme lors d'une conférence avec ses investisseurs. La hauteur de Neutron est désormais de 42,8 m. Le nombre de moteur Archimedes au premier étage passe de sept à neuf. Le cycle générateur de gaz laisse sa place à un cycle fermé riche en oxygène. Ce changement doit permettre d'obtenir la robustesse tout en obtenant les performances d'impulsion spécifique dans le vide et de poussée modulable de 50% à 100% nécessaire au manœuvre d’atterrissage. La coiffe ne scinde plus qu'en deux parties afin de simplifier la structure. Peter Beck a confirmé que le véhicule pourra accueillir des humains si un vaisseau est développé sur ce lanceur[7]. Le premier test sur banc d'essais d'Archimedes est alors prévu en 2023.

• Rocket Lab Constructeur de la fusée Neutron.
• Electron Autre lanceur du même constructeur.
• Antares Lanceur de la même catégorie
• Falcon 9 Lanceur utilisant la même technique de réutilisation

• (en) Site du constructeur
• (en) Fusée Neutron