La startup de Seattle, Stoke Space, a révélé son intention de développer un moteur de fusée efficace similaire aux Raptors qui alimentent le vaisseau spatial de SpaceX.
Formé en octobre 2019, Stoke Space a obtenu son premier cycle de financement important – 9,1 millions de dollars – il y a moins de deux ans. À cette époque, le PDG et co-fondateur Andy Lapsa a déclaré que la startup n’avait que cinq employés, aucun espace de travail permanent et un « terrain stérile » pour un site de test. En 18 mois, Stoke Space avait transformé ce champ vide en un installation d’essai impressionnantea effectué de nombreux tests de composants et a assemblé son premier moteur de fusée à grande échelle – un appareil exotique semblable à un OVNI comme jamais vu auparavant.
Il a également levé 65 millions de dollars supplémentaires – suffisamment de fonds pour commencer sérieusement à développer un potentiellement révolutionnaire fusée capable de lancer 1,65 tonnes (~ 3600 lb) en orbite pour moins d’un demi-million de dollars. Pour réaliser cet objectif extrêmement ambitieux, Stoke Space a pris l’initiative encore plus ambitieuse de tenter de rendre la première fusée qu’il développe entièrement réutilisable. Simultanément, la société a incorporé plusieurs technologies exotiques dans cette fusée, aboutissant à une annonce surprise selon laquelle elle tentera de développer l’un des types de moteurs les plus difficiles à propulser l’étage d’appoint de cette fusée.
Combustion étagée à plein débit
À la fin d’une longue interview et d’une tournée avec YouTuber Tim Dodd (The Everyday Astronaut), le PDG Andy Lapsa a révélé que Stoke Space avait décidé de construire un moteur à combustion étagée à plein débit (FFSC) pour le premier étage de sa fusée réutilisable. Le FFSC est le type de cycle de combustion le plus efficace disponible pour un moteur-fusée à biergol chimique, mais c’est aussi le plus difficile à développer.
Essentiellement, un moteur à plein débit tente d’extraire chaque once de performance possible du propulseur qu’il consomme. Les moteurs de fusée chimiques les plus puissants et les plus efficaces doivent consommer d’énormes volumes de propulseur en peu de temps sans détruire le lanceur auquel ils sont attachés. Pour créer une pression et faire tourner les pompes nécessaires pour alimenter ce propulseur dans la chambre de combustion principale, les moteurs brûlent souvent une petite quantité de propulseur dans un générateur de gaz ou un pré-brûleur séparé. Les moteurs à générateur de gaz évacuent ces gaz d’échappement par-dessus bord, ce qui réduit l’efficacité mais rend la conception beaucoup plus simple. Les moteurs à combustion étagée utilisent des pré-brûleurs pour créer du gaz qui pompe le propulseur liquide, et ce gaz d’échappement est finalement injecté dans la chambre de combustion principale.
La combustion étagée à plein débit se distingue par ses deux pompes et pré-brûleurs séparés pour le comburant et le carburant. Contrairement aux variantes plus simples de la combustion étagée, les moteurs FFSC transforment tout leur propulseur en gaz avant de l’injecter dans la chambre de combustion. Ce gaz chaud augmente la chaleur de combustion et la pression à l’intérieur de la chambre de combustion, garantissant que pratiquement tout le propulseur qui traverse le moteur est brûlé et transformé en poussée aussi efficacement que possible. Le FFSC est exceptionnellement difficile en raison de ces températures et pressions élevées, ainsi que de la nécessité d’un pré-brûleur et d’une pompe riches en oxygène. Dans un environnement à haute pression et à oxygène chaud, pratiquement tout ce qui est imaginable s’enflamme spontanément.
Le moteur Raptor de SpaceX.
Un feu statique à un seul Raptor.
La base de 33 moteurs du premier étage de Starship.
La fusée entièrement réutilisable de Stoke.
Le booster semble avoir sept moteurs FFSC.
L’étage supérieur a un seul moteur avec 30 chambres de combustion.
Seuls les alliages complexes conçus sur mesure peuvent survivre à ces conditions. Le moteur Raptor de SpaceX, le seul moteur FFSC qui ait jamais volé, est particulièrement difficile car il est censé être hautement réutilisable. Pour réussir, Raptor devra survivre à ces conditions des dizaines voire des centaines de fois de suite avec peu ou pas d’entretien entre les deux.
Le premier moteur d’appoint que Stoke Space tente de construire sera un moteur à combustion étagée à plein débit réutilisable alimenté par du méthane liquide et de l’oxygène liquide – essentiellement une version plus petite du Raptor de SpaceX. Le propulseur de Stoke est par ailleurs familier et comporte des jambes d’atterrissage déployables comme les propulseurs Falcon de SpaceX. Lapsa dit qu’il aura probablement aussi des ailettes de grille.
Réutilisation de l’étage supérieur
À bien des égards, l’étage supérieur de la première fusée de Stoke est encore plus ambitieux. Propulsé par un propulseur à hydrogène et à oxygène, Stoke a conçu un étage supérieur conique en forme de capsule avec un carénage intégral. La propulsion de l’étage supérieur est très exotique. Une grande pompe alimentera en propulseur jusqu’à 30 chambres de combustion réparties autour du bord de son bouclier thermique. L’échappement provenant de ces 30 chambres se dilatera et poussera partiellement contre le bouclier thermique métallique refroidi par liquide tout aussi exotique de l’étage supérieur. Cette expansion contre le bouclier thermique améliore l’efficacité de l’étage supérieur et signifie que son moteur sera techniquement un aérospike.
L’étage supérieur prépare la rentrée.
L’étage supérieur se sépare du surpresseur.
Un rendu du bouclier thermique de l’étage supérieur.
L’étage supérieur atterrit.
Propulseurs Stoke individuels.
Un feu statique à 15 chambres.
Un prototype du bouclier thermique et du moteur de l’étage supérieur.
Un prototype des réservoirs de l’étage supérieur. (Astronaute de tous les jours)
Stoke a déjà commencé à tester une version à grande échelle du moteur-fusée de type OVNI de l’étage supérieur avec 15 chambres de combustion. Depuis le début des tests au second semestre 2022, Stoke a effectué des dizaines d’incendies statiques. La visite d’Everyday Astronaut a également révélé que la startup avait fait des progrès significatifs dans la fabrication et l’assemblage de son premier prototype d’étage supérieur à grande échelle – réservoirs, nez, bouclier thermique, moteur, etc.
Rappelant les campagnes Grasshopper et Starhopper de SpaceX, Stoke prévoit d’effectuer des tests de saut avec ce prototype s’il réussit les tests de qualification. Le 7 février, Stoke a également révélé qu’il avait commencé à tester un composant crucial de son moteur d’appoint à plein débit. Au total, Stoke Space progresse à un rythme remarquable et continue de s’attaquer d’abord aux problèmes les plus difficiles. La startup a également évité de faire largement connaître les délais spécifiques, choisissant plutôt de laisser le matériel et les résultats tangibles parler d’eux-mêmes. Seul le temps nous dira si cette approche porte ses fruits, mais Stoke a pris un départ exceptionnellement impressionnant dans une industrie regorgeant de startups de fusées impressionnantes.
Stoke Space va construire le premier véritable concurrent du moteur SpaceX Raptor
