Nova (lanceur spatial)

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 février 2021^[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 février 2026. A cette date le montant total des fonds levés s'élève à 1,34 milliards de dollars^[8].

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^[9]. 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 mars 2023, 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^[10]. Le même mois un test de chargement des réservoirs du second étage est effectué sans mise à feu^[11]. Une courte séquence de décollage et atterrissage du second étage (altitude maximale 10 mètres) est réalisée en septembre 2023 en utilisant la moitié des 30 moteurs le propulsant^[12]. En octobre 2023, Stoke Space lève 100 millions de dollars sur le marché financier^[13]. En avril 2024, la société achève l'assemblage du moteur propulsant le premier étage qui est testé pour la première fois en juin 2024 sur banc d'essai moteur^[14]. Le premier vol du lanceur prévu initialement en 2025 a été repoussé en 2026^[15].

Selon la déclaration faite aux autorités réglementaires américaines en novembre 2023 (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^[16].

Toujours selon cette déclaration 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)^[16]. 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],[18].

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^[16]. 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 processus de fabrication repose principalement sur l'impression 3D^[17],[18].

Hormis le Starship de SpaceX, Nova est le seul lanceur en développement qui développe un deuxième étage réutilisable. La complexité de cette architecture réside principalement dans le fait que l'étage doit survivre à la rentrée atmosphérique qui le soumet à des températures particulièrement élevées. Pour ce faire il présente une forme conique avec une base constituant un bouclier thermique et les moteurs placés sur son pourtour avec leur axe pointant vers l'extérieur. Cette disposition permet une séparation à chaud des deux étages sans protection thermique du sommet du premier étage. Le train d'atterrissage déployé peu avant l'arrivée au sol comprend trois pieds. Durant la rentrée atmosphérique le bouclier thermique, qui est constitué d'une structure en acier, est maintenu sous son point de fusion grâce à la circulation d'hydrogène liquide qui sort des réservoirs à une température de −253 °C. Contrairement aux boucliers thermiques existants qui sont constitués d'un matériau ablatif qu'il faut remplacer après chaque utilisation, cette solution laisse cette structure intacte et immédiatement prête pour un nouveau vol. Le bouclier thermique est perforé pour laisser passer les gaz des moteurs dont la tuyère se dépasse pas (le ratio d'expansion est égal à environ de 50)^{[17],[19],[20],[18]}.

Le site de la société annonce en mars 2026 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.

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].