Wikipédia

Nova (Stoke Space)

Lanceur spatial américain de moyenne puissance entièrement réutilisable

Page d’aide sur l’homonymie

Pour les articles homonymes, voir Nova (homonymie).

Page d’aide sur l’homonymie

Ne doit pas être confondu avec les projets de lanceur géants Nova de la décennie 1960.

Nova est un lanceur américain de moyenne puissance entièrement réutilisable en cours de développement qui doit effectuer son premier vol en 2026. Cette fusée est développée par la société Stoke Space, basée dans l'agglomération de Seattle dans l'état de Washington. Celle-ci a été fondée en 2020 par d'anciens employés de Blue Origin pour développer un lanceur comportant un deuxième étage réutilisable. Comme dans le cas de SpaceX, Stoke Space a adopté le modèle de l'intégration verticale c'est à dire que le lanceur et sa propulsion sont entièrement conçus et construits par la société.

Nova
lanceur spatial moyen réutilisable
Image illustrative de l’article Nova (Stoke Space)
Données générales
Pays d’origine Drapeau des États-Unis États-Unis
Constructeur Stoke Space
Premier vol 2026 (prévision)
Statut En développement
Hauteur 40,2 m
Diamètre 4,2 m
Masse au décollage 183 tonnes
Étage(s) 2
Base(s) de lancement Cap Canaveral
Complexe de lancement 14
Charge utile
Orbite basse 7 tonnes
3 tonnes (réutilisable)
Transfert géostationnaire (GTO) 2,5 tonnes
Motorisation
Ergols 1er étage : CH4/LOX
2eme étage : LH2/LOX
1er étage 7 x Zenit : 7 x 444 kN (niveau de la mer)
2e étage 1 x Andromede-2 : 111 kN (vide)
modifier 

Le premier étage du lanceur Nova est propulsé par sept moteurs-fusées utilisant un cycle à combustion étagée à flux complet brulant du méthane et de l'oxygène, une architecture complexe à mettre au point mais très performante. Pour permettre la réutilisation du second étage, celui-ci met en œuvre une architecture très originale avec une base utilisé comme bouclier thermique métallique durant la rentrée atmosphérique. Celle-ci est refroidie par de l'hydrogène liquide et des moteurs répartis à sa circonférence. Cette architecture, qui ne dépend pas de briques d'isolant thermique fragiles, permet théoriquement de réutiliser le second étage avec le minimum de remise à niveau. Dans sa version non réutilisable, le lanceur peut placer en orbite basse 7 tonnes et dans sa version réutilisable 3 tonnes.

Le premier vol est prévu début 2027. Une version plus puissante, capable de placer 15 tonnes en orbite basse, doit prendre le relais vers 2029.

Historique

modifier
Article connexe : Stoke Space.

Andy Lapsa et Tom Feldman, deux anciens ingénieurs de Blue Origin, fondent en 2020 la société Stoke Space à Kent dans l'agglomération de Seattle dans l'état de Washington[1],[2],[3]. Celle-ci obtient une subvention de 225 000 dollars de la part de la Fondation nationale pour la science (National Science Foundation ou NSF) pour développer un étage supérieur de fusée réutilisable[4]. Au cours des années suivantes la société parvient à lever à plusieurs reprises des fonds sur le marché financier : 9,1 millions de dollars en [2], 65 millions de dollars en décembre de la même année[5],[6]. La société met au point un prototype du système de propulsion du deuxième étage qui est mis à feu à 22 reprises sur un banc d'essai de moteur-fusée[7]. En 2025, une nouvelle levée de fonds sur le marché financier permet d'obtenir 510 millions de dollars, porté à 860 millions en . A cette date le montant total des fonds levés s'élève à 1,34 milliards de dollars[8]. Selon le constructeur la société a effectué une nouvelle levée de fonds de 1 milliard de fond en septembre 2026[9].

Développement du lanceur

modifier

En 2023, le responsable de Stoke Space annonce que sa société, qui s'était jusque là concentrée sur la mise au point d'un étage supérieur réutilisable annonce le développement d'un lanceur entièrement réutilisable. Cet objectif, qui théoriquement permet d'abaisser fortement les coûts de lancement, est poursuivi depuis longtemps par les concepteurs de fusée mais n'a jamais été atteint sauf récemment par SpaceX[10]. La société reprend le modèle d'intégration verticale adopté par SpaceX en développant en interne à la fois la structure du lanceur et les différents composants de la propulsion (turbopompe, chambre de combustion, tuyère)[1]. Au cours des premiers mois de 2023, une maquette à l'échelle 1 du second étage, baptisée Hopper 1, est réalisée pour effectuer des tests aérodynamiques. En , la société choisit de tirer ses fusées depuis le complexe de lancement 14 de la base de Cap Canaveral qu'elle loue à l'Armée de l'Air américaine[11]. Le même mois un test de chargement des réservoirs du second étage est effectué sans mise à feu[12]. Une courte séquence de décollage et atterrissage du second étage (altitude maximale 10 mètres) est réalisée en en utilisant la moitié des 30 moteurs le propulsant[13]. En , Stoke Space lève 100 millions de dollars sur le marché financier[14]. En , la société achève l'assemblage du moteur propulsant le premier étage qui est testé pour la première fois en sur banc d'essai moteur[15]. Le premier vol du lanceur prévu initialement en 2025 est repoussé en 2026[16] puis en 2027. En septembre 2026 la société annonce que le lanceur en développement, Nova Pathfinder, doit déboucher sur une version opérationnelle baptisée Nova Block 2 plus puissante capable de placer 15 tonnes en orbite basse et 4 tonnes en orbite de transfert géostationnaire dans sa configuration entièrement réutilisable[9].

Une architecture technique originale (deuxième étage réutilisable)

modifier

Hormis le Starship de SpaceX, Nova est le seul lanceur qui développe un deuxième étage réutilisable. La complexité de l'architecture nécessaire pour y parvenir réside principalement dans le fait que cet étage, qui circule à plus de 7 km/s, doit survivre à la rentrée atmosphérique qui le soumet à des températures particulièrement élevées sans que cette phase de vol nécessite une remise en état trop couteuse. La Navette spatiale américaine a démontré durant la décennie 1980 que la solution du bouclier thermique constitué de briques de matériau isolant protégeant le flanc de l'engin (celui-ci rentre en effectuant une sorte de vol plané) entrainait un cout rédibitoire. Pour son lanceur Starship la société SpaceX utilise également un bouclier thermique du même type en position ventrale sans que l'on sache courant 2026 si cette solution est viable économiquement.

Pour le deuxième étage de son lanceur Nova, la société Stoke Space a opté pour une solution radicalement différente. Le deuxième étage effectue sa rentrée en mettant en avant sa face arrière où sont situés les moteurs-fusées. Ces derniers sont protégés par leur position en périphérie de la base et en retrait par rapport à la surface du bouclier thermique. La base, qui subit les températures extrêmes, est refroidi par de l'hydrogène liquide servant par ailleurs d'ergols aux moteurs. De manière plus détaillée[17],[18],[19],[20] :

  • La structure de l'étage est en acier inoxydable matériau qui résiste à des températures élevées (avec une pénalité de masse car beaucoup plus dense que l'alliage d'aluminium utilisé de manière traditionnelle).
  • L'étage effectue sa rentrée avec sa base tournée vers l'avant (et non le flanc comme c'est le cas pour la navette spatiale américaine et le lanceur Starship). Cette face arrière, qui subit l'échauffement maximal, sert donc de bouclier thermique et à ce titre est renforcé (bullet proof d'après son concepteur). Sa forme incurvée faciliment l'écoulement des gaz chauds et du coup limite l'échauffement.
  • Durant la rentrée atmosphérique la base de l'étage est maintenu sous son point de fusion grâce à la circulation dans des canalisations dédiées d'hydrogène liquide utilisé par ailleurs par les moteurs-fusées (Ce système est analogue au refroidissement convectif dit régénératif de la chambre de combustion d'un moteur fusée à ergols liquides). Cet ergol, qui sort des réservoirs dispose du fait de sa température de −253 °C, d'une capacité d'évacuation de la chaleur particulièrement importante.
  • Un unique couple de turbopompes alimente 24 chambres à combustion distribuée à la périphérie de la base de l'étage.
  • Le bouclier thermique est perforé pour laisser passer les gaz des 24 moteurs dont la tuyère se dépasse pas (le ratio d'expansion est égal à environ de 50) ce qui les protège de la chaleur.
  • Du fait de la forme conique de l'étage, l'échauffement des flancs de l'étage durant la rentrée atmosphérique est limité. Aussi ceux-ci peuvent se passer d'une protection thermique.
  • La répartition des tuyères à la périphérie de la base de l'étage avec un axe légèrement à l'extérieur du premier étage (la base du second étage a donc un diamètre plus important que le premier étage) permet une séparation à chaud des deux étages sans protection thermique du sommet du premier étage.

Caractéristiques techniques

modifier

Version Nova Pathfinder

modifier

Selon la déclaration faite aux autorités réglementaires américaines en (elles sont donc susceptibles d'avoir évoluées), le lanceur Nova est haut de 40,2 mètres pour un diamètre maximum de 4,2 mètres et une masse au lancement de 270 tonnes. Les deux étages sont réalisés en acier inoxydable[21].

Premier étage

modifier
Essai d'un des moteurs du premier étage (2024).

Le premier étage est haut de 27,1 mètres pour un diamètre de 3,81 mètres. Les ergols (méthane et oxygène liquide) représentent une masse de 183,7 tonnes. L'étage est propulsé par sept moteurs-fusées à ergols liquides Zenit d'une poussée unitaire de 444 kN au niveau de la mer (poussée totale 3 110 kN)[21]. Ces moteurs conçus en interne utilisent un cycle à combustion étagée à flux complet qui permet des performances élevées au prix d'une grande complexité de développement. Seul le moteur Raptor de SpaceX utilise cette technique de manière opérationnelle. Leur impulsion spécifique est de 345 secondes. La pression est de 300 bars dans les turbopompes et de 120 bars dans la chambre combustion. Le processus de fabrication repose principalement sur l'impression 3D. Ils peuvent être redémarrés et leur poussée est modulable y compris en présence d'une atmosphère plus ou moins dense. Le train d'atterrissage déployé peu avant l'arrivée au sol comprend trois pieds[17],[20].

Deuxième étage

modifier

Selon la déclaration de 2023, le second étage est haut de 13,1 mètres pour un diamètre maximum de 4,2 mètres. Sa propulsion est assurée par 24 petits moteurs baptisés collectivement Andromeda 2 qui brûlent un mélange d'oxygène et d'hydrogène liquide et fournissent une poussée totale de 111 kN dans l'espace[21]. Les moteurs utilisent un cycle d'alimentation de type expandeur. Leur impulsion spécifique est de 425 secondes. Deux turbopompes (oxygène et hydrogène) alimentent l'ensemble des 24 moteurs. Le train d'atterrissage déployé peu avant l'arrivée au sol comprend trois pieds. Le processus de fabrication repose principalement sur l'impression 3D[17],[20].

Performances annoncées

modifier

Le site de la société annonce en les performances suivantes[17] :

  • orbite basse : 3 tonnes (lanceur entièrement réutilisable), 7 tonnes (non réutilisable) ;
  • orbite de transfert géostationnaire : 2,5 tonnes ;
  • orbite de transfert vers la Lune : 1,25 tonnes ;
  • trajectoire interplanétaire (C3=0) : 0,8 tonnes.

Version Nova Block 2

modifier

Une version plus puissante, baptisée Nova Block 2, a été annoncée en septembre 2026 avec un premier vol prévu en 2029. Le nouveau lanceur pourra placer dans sa version réutilisable 15 tonnes en orbite basse et 4 tonnes en orbite de transfert géostationnaire. D'après les rendus diffusés, le lanceur serait haut de 68,5 mètres pour un diamètre de 4,5 mètres. Le premier étage sera équipé de 14 moteurs Zenith (au lieu de 7) générant une poussée totale de 771 tonnes. L'architecture du deuxième étage serait différente. Celui-ci aurait une forme cylindrique et non conique pour permettre d'emporter plus d'ergols et de disposer d'une coiffe de plus grand volume. Pour refroidir les flancs de l'étage exposés de manière plus importante à la chaleur, ceux-ci seront également refroidis par de l'hydrogène liquide. L'étage sera propulsé par 24 moteurs-fusées distribués en périphérie et alimentés par 12 jeux de deux turbopompes (au lieu d'une unique jeu de turbopompes) qui permettent de multiplier la poussée par cinq et d'améliorer la fiabilité (la panne d'une turbopompe n'entraine pas la perte de l'étage). L'impulsion spécifique atteint 400 seondes. La tuyauterie a été simplifiée et une pompe est désormais dédiée à la circulation de l'hydrogène utilisée pour le refroidissement. La coiffe d'un diamètre de 5 mètres ne serait pas récupérée[22],[9].

Installations au sol

modifier

Le lanceur Nova doit décoller depuis le complexe de lancement 14 de la base de Cap Canaveral (Floride) que Stoke Space loue à l'Armée de l'Air américaine. L'ensemble du site a été reconstruit (les travaux se sont achevés fin 2025) pour s'adapter aux caractéristiques de la fusée. Les installations comprennent une tour de lancement, une table de lancement métallique surplombant des carneaux par lesquels les gaz produits par la fusée au décollage sont évacués et à faible distance des réservoirs d'ergols, un bâtiment où le lanceur est assemblé et un autre dans lequel la charge utile est préparée. Un système de déluge permet d'amortir les vibrations produites par l'éjection des gaz. La société fabrique les différents composants de la fusée à son siège Kent près de Seattle et dispose par ailleurs d'un banc d'essai moteur à Moses Lake dans l'état de Washington[1].

Lancements planifiés

modifier

Le vol inaugural du lanceur Nova Pathfinder est planifié début 2027. Il doit placer une charge utile sur une orbite héliocentrique sans tentative de récupération des étages[20],[9].

Notes et références

modifier
  1. 1 2 3 (en) Eric Berger, « Stoke Space goes for broke to solve the only launch problem that “moves the needle” », sur Ars Technica,
  2. 1 2 (en) « Stoke raises seed round to work on fully reusable rockets », sur SpaceNews,
  3. ↑ (en) « The future of spaceflight, and why we built Stoke », sur Stoke Space, (consulté le )
  4. ↑ (en) « Relativity and Reach, Stoke and Starfish: Blue Origin veterans spark space startups », sur geekwire.com,
  5. ↑ (en) Eric Berger, « Rocket Report: SpaceX plans a Falcon 9 flurry, Bill Gates buys into rockets », sur Ars Technica,
  6. ↑ (en) « Stoke Space raises $65 million for reusable launch vehicle development », sur SpaceNews,
  7. ↑ (en) Morgan Beller, « Why NFX Doubled Down on Stoke: Developing the Most Robust Fully Reusable Rocket », sur nfx.com,
  8. ↑ (en) « Stoke Space Technologies Extends Previously Announced Series D Financing to $860 Million », sur Stoke Space,
  9. 1 2 3 4 (es) Daniel Marin, « El Nova Block 2 de Stoke Space: la promesa de un cohete medio totalmente reutilizable », sur Eureka,
  10. ↑ (en) Trevor Sesnic, « Full Reusability By Stoke Space », sur Everyday Astronaut,
  11. ↑ (en) Jeff Foust, « Space Force allocates three historic Cape Canaveral launch pads to four companies », sur SpaceNews,
  12. ↑ (en) Brent Bradbury, « Stoke Space's Next Development Test Series: Hopper2 », sur Stoke Space,
  13. ↑ Brent Bradbury, « Update on Hopper2: The Hopper Has Landed », sur Stoke Space / 100% reusable rockets / USA,
  14. ↑ Jeff Foust, « Stoke Space raises $100 million for reusable rocket development », sur SpaceNews,
  15. ↑ (en) AlanBoyle, « Stoke Space successfully test-fires engine for reusable Nova rocket », sur GeekWire,
  16. ↑ (en) « From Mercury to Nova: Launching the Future at Space Launch Complex 14 », sur Stoke Space,
  17. 1 2 3 4 (en) « Nova », sur Stoke Space (consulté le )
  18. ↑ (en) « Introducing Andromeda, our rapidly reusable high-performance upper-stage rocket engine », sur Stoke Space (consulté le )
  19. ↑ (en) « Building Rockets to Fly and Fly Again », sur Stoke Space (consulté le )
  20. 1 2 3 4 (en) « The Underdogs Taking On SpaceX : Stoke Space » [[vidéo]], sur Everyday Astronaut,
  21. 1 2 3 (en) Environmental Assessment for Stocke's Nova Launch Program at Cape Canaveral Space Force Station, Florida, , 691 p. (lire en ligne)
  22. ↑ (en) « Scaling Nova », sur Stoke Space,

Voir aussi

modifier

Articles connexes

modifier

Vidéo

modifier

Liens externes

modifier

Ce document provient de « https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Nova_(Stoke_Space)&oldid=239485414 ».