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Pourquoi le saut de cette « boîte de conserve » est important

Stoke Space
Crédits : Stoke Space

Dimanche, la petite société de lancement Stoke Space a soulevé son étage supérieur de fusée pour la première fois, avant de le faire atterrir. Le vol était certes plutôt modeste, mais les ambitions de la société sont énormes.

« Nous avons fait un acte de foi et avons sauté d’une falaise »

Andy Lapsa a commencé sa carrière dans l’aérospatial en contribuant au développement des moteurs BE-4 chez Blue Origin, la société de Jeff Bezos, avant d’être nommé directeur du programme BE-3. L’ingénieur a finalement quitté le navire en 2019, jugeant que la progression de l’industrie vers l’évolution des fusées rapidement réutilisables n’allait pas assez vite. Plus de deux décennies après la création de Blue Origin par Bezos, l’entreprise n’avait en effet pas encore atteint l’orbite (toujours pas en 2023).

Ainsi, il y a quatre ans, Lapsa s’est associé avec un autre spécialiste des fusées, Tom Feldman, pour créer leur propre entreprise, nommée Stoke Space. À cette époque, ni l’un ni l’autre n’avaient d’expérience en matière de collecte de fonds ou de gestion d’entreprise. Ils n’avaient en tête aucun plan ni aucune conception spécifique pour leur fusée. « Nous avons fait un acte de foi et avons sauté d’une falaise« , avait un jour déclaré Lapsa à Ars.

Lapsa et Feldman sont donc partis d’une feuille blanche, avec pour objectif de proposer une conception exécutable immédiatement. Autrement dit, leur fusée ne devait pas nécessiter de nouvelles découvertes scientifiques. Ils souhaitaient également une fusée capable de faire demi-tour le plus rapidement possible pour être prête à voler à nouveau le lendemain.

À cette époque, SpaceX avait déjà montré la voie en matière de récupération avec le premier étage de sa fusée Falcon 9. Les deux ingénieurs de Stoke Space se sont ainsi d’abord concentrés sur le développement d’un second étage réutilisable, ce qui n’a jamais été fait.

Un anneau de propulseurs

Pour opérer, il a ensuite fallu lever des fonds, ce qui n’a pas été simple. Finalement, fin 2020, la société avait réussi et clôturé un cycle de financement de démarrage de 9 millions de dollars, de quoi permettre une croissance modeste en 2021.

Avec ce financement initial et une conception technique en main, l’entreprise a lancé le développement. Au cours des vingt mois qui ont suivi, Stoke a construit un moteur de deuxième étage, un prototype pour le deuxième étage, des turbopompes et des installations de fabrication. Elle a également augmenté ses effectifs à 72 personnes et finalisé la conception globale de son second étage de fusée capable de placer 1,65 tonne de charges en orbite terrestre basse, en mode entièrement réutilisable.

Très vite, les moteurs de cette fusée ont intrigué. Traditionnellement, un second étage de fusée ne comporte qu’un seul moteur doté d’une grande tuyère en forme de cloche, le but étant d’optimiser le flux des gaz d’échappement du moteur dans le vide. Étant donné que toutes les parties d’une fusée sont conçues pour être aussi légères que possible, ces tuyères sont souvent fragiles. En l’état, il serait donc impossible de les ramener sur Terre.

Une manière d’y parvenir serait d’intégrer cette grande tuyère dans un grand bouclier thermique. Toutefois, cette approche nécessiterait plus de structure, et donc plus de masse. Finalement, les deux ingénieurs de Stoke Space ont opté pour un anneau de trente propulseurs plus petits conçus pour fusionner et agir comme un seul. De cette manière, il serait plus simple de les protéger lors de la rentrée atmosphérique.

Stoke Space
Stoke Space teste quinze des trente propulseurs qui voleront sur l’étage supérieur d’une fusée entièrement réutilisable. Crédits : Stoke Space

Premier vol

Un autre problème important de la deuxième étape est de protéger l’ensemble du véhicule de l’atmosphère surchauffée lors de la rentrée. L’équipe a opté pour un bouclier thermique refroidi par régénération. Concrètement, la couche externe métallique ductile du véhicule sera bordée de petites cavités pour faire circuler le propulseur à travers le matériau de manière à pouvoir le maintenir au « frais ».

Ce second étage de fusée reviendra donc sur Terre un peu comme une capsule spatiale (la base en premier avec le bouclier thermique refroidi par régénération).

Stoke Space a un très long chemin à parcourir pour atteindre l’espace, mais il y a du progrès. La dernière grande étape visait à construire une version à grande échelle du deuxième étage dans leurs installations de Moses Lake, dans le centre de Washington, dans le but de le faire voler à basse altitude pour ensuite le récupérer.

Ce test grandeur nature a eu lieu ce dimanche 17 septembre sur un aérodrome de l’est de l’État de Washington. La fusée n’est montée qu’à environ neuf mètres de hauteur et n’a parcouru que quelques mètres de distance, mais il est revenu se poser avec succès. Le test a également démontré les performances du moteur oxygène-hydrogène de l’entreprise qui est basé sur ce fameux anneau de trente propulseurs.

Sur les pas de SpaceX

Cette petite « boîte de conserve » ne paye pas de mine, mais elle ressemble à l’étage supérieur prévu de la fusée de Stoke, qui mesurera quatre mètres de diamètre pour environ six mètres de haut. Notez qu’il s’agissait du deuxième prototype de trémie construit par Stoke. Le premier avait été perdu au printemps lors de tests précédents.

Suite au succès de ce test, la société compte maintenant se concentrer sur le développement d’un premier étage plus traditionnel de sa fusée, dont le nom n’est pas encore connu, propulsé par sept moteurs-fusées. Des tests de composants sont déjà en cours. Idéalement, une première fusée Stoke entièrement réutilisable pourrait voler dès 2025. La société s’est même déjà vu attribuer l’utilisation du complexe de lancement 14 de la station spatiale de Cap Canaveral en Floride.

Il sera donc intéressant de suivre l’évolution de cette société qui, on le rappelle, n’a que quatre ans. En supposant que SpaceX puisse rendre son véhicule Starship opérationnel, Stoke Space aurait ainsi l’opportunité de devenir la deuxième entreprise à construire une fusée entièrement réutilisable.