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En détail sur SpinLaunch - le secret le plus zélé de l'industrie spatiale

L'entreprise construit une énorme centrifugeuse pour lancer des fusées dans l'espace




La centrifugeuse sous vide SpinLaunch accélérera la fusée à 8000 km / h. Cette image générée par ordinateur montre l'intérieur d'une centrifugeuse.

L'été dernier, la mystérieuse compagnie spatiale s'est installée dans un immense entrepôt dans la zone industrielle solaire entourant l'aéroport de Long Beach. Lapins solaires de turbopropulseurs sautant sur les panneaux de verre du bâtiment. De l'autre côté de la rue, un panneau McDonnell Douglas de style rétro s'élève au-dessus d'une ancienne usine géante de l'aérospatiale, et au coin de la rue, Virgin Orbit développe des fusées à lancer en l'air.

Un emplacement approprié pour le siège de SpinLaunch , une entreprise qui donne un nouveau souffle à l'idée de longue date d'utiliser des élingues mécaniques géantes pour lancer des fusées en orbite. L'auteur de ce plan audacieux est un entrepreneur en série.Jonathan Yenie . Pendant des années, il a dirigé SpinLaunch, travaillant dans une ancienne usine de microprocesseurs de la Silicon Valley près de Google. Aujourd'hui, la société est prête à ouvrir une véritable usine de fusées, qui produira des lanceurs et, si tout se passe bien, fera les premiers pas dans l'espace.

Lors de ma visite d'automne à l'usine, les employés de SpinLaunch étaient toujours en train de déballer après avoir déménagé. Nous avons marché entre le géant étalé de tôles d'acier et Yeni m'a dit comment son lanceur fonctionnerait. La centrifugeuse est si grande qu'elle s'adaptera à un terrain de football, fera tourner la fusée pendant environ une heure, augmentant progressivement sa vitesse à 8000 km / h. Une unité avec une charge - un satellite pesant jusqu'à 100 kg - subira des surcharges qui culminent des dizaines de milliers de fois plus que la gravité. Une fois la vitesse de départ atteinte, la centrifugeuse libère la fusée et l'envoie dans la stratosphère. Au seuil de l'espace, elle va démarrer le moteur pour la dernière poussée en orbite.



Il est difficile d'accepter l'idée qu'un objet pesant des milliers de livres [ apparemment, cela se réfère à la fusée elle-même / env. perev.] peut atteindre l'espace après avoir été déroulé à la surface de la Terre. Cela semble fou, et la société devra faire beaucoup pour décourager les critiques. Jusqu'à présent, elle a réussi à dérouler une charge de 5 livres à une vitesse de 1800 km / h et à la jeter dans un mur d'acier. Cependant, ces tests et l'espace sont séparés par environ 50 km et une énorme résistance à l'air. Sans oublier les problèmes de construction d'une centrifugeuse de 100 m de long avec un levier suffisamment solide pour supporter une fusée de la taille d'un SUV.

Yeni espère obtenir toutes les preuves cette année. La société prévoit d'effectuer ses premiers lancements suborbitaux en hiver, sur un nouveau site d'essai au Nouveau-Mexique. Si le système fonctionne, alors SpinLaunch promet de réduire de près de 20 fois le coût du lancement de petits satellites dans l'espace. Encore plus important peut être un changement dans la fréquence des démarrages. Yeni suggère que l'accélérateur pourra effectuer cinq démarrages par jour; la plupart des entreprises fabriquant des missiles ne pourront pas effectuer autant de lancements en un mois. À une époque de grandes concentrations de satellites, alors que des milliers de satellites devraient être lancés sur une orbite basse au cours de la prochaine décennie, Yeni pense que le moment est venu pour SpinLaunch.

Quatre millions de dollars et une idée folle


Comme de nombreux entrepreneurs de l'espace, Yeni est obsédé par l'espace depuis toujours. Cependant, ce n'est qu'en 2014 qu'il a tenté de transformer sa passion en carrière. Il dit qu'il essayait de lancer une startup liée aux médias à l'époque. Ne trouvant pas de financement, il a décidé de passer à autre chose. Pensant à ce qu'il faut faire maintenant, il est retourné encore et encore au projet militaire de la guerre froide appelé HARPdans lequel les États-Unis ont utilisé des canons géants pour tirer des objets dans l'espace. HARP a prouvé que vous pouvez sortir dans l'espace sans fusée, et Yeni a décidé de créer indépendamment un système de lancement cinétique. Il a assemblé une plate-forme prouvant le concept pour fonctionner, une élingue mécanique capable d'accélérer des objets de la taille d'une balle à des vitesses supersoniques. Il l'a montré à plusieurs business angels et a collecté de l'argent.

Mais il avait besoin d'aide. En 2014, il a appelé son voisin de maison d'hôtes, Ryan Hampton, un contremaître dans la construction et l'industrie. Hampton a dirigé le soudage sous-marin sur des plates-formes pétrolières dans le golfe du Mexique lorsque Yeni est venu vers lui avec son projet. Hampton se souvient: "Il a dit: j'ai quatre millions de dollars et une idée folle, voulez-vous vous joindre?"

Hampton n'a pas pu résister. En janvier 2015, il s'est envolé pour voir l'installation réalisée par Yeni. Elle n'était pas particulièrement impressionnante. Yeni a montré sa centrifugeuse de bureau et ses feuilles de calcul. Cependant, Hampton s'est intéressé à cela: il s'est rendu compte que SpinLaunch serait un «putain de projet cool» et s'est inscrit au poste de premier employé.

Yeni avait des idées et Hampton avait de l'expérience dans la construction de différentes usines, mais ils avaient encore besoin d'ingénieurs en aérospatiale. Quelques mois plus tard, par une chaude journée de printemps, le couple est monté dans le Cessna Yeni et s'est rendu au bord du désert de Mojave, où des dizaines d'étudiants se sont réunis pour tester leurs missiles. Le duo espérait y embaucher des employés.

L'un de leurs objectifs était David Rennes de l'Université de San Diego. Il a passé plusieurs semaines à interviewer SpinLaunch par téléphone, et pour les interviews avec une présence personnelle, les circonstances étaient défavorables. "A cette époque, je n'avais pas dormi 36 heures, alors j'étais un peu fou quand j'ai rencontré Jonathan", se souvient Rennes. Néanmoins, la réunion s'est bien déroulée. Il a pris un congé universitaire et s'est rendu à San Francisco pour travailler chez SpinLaunch, où il travaille en tant qu'ingénieur mécanique en chef.

Hampton dit que les premiers jours du diabète lui rappellent la vie sur une plate-forme pétrolière. Les employés vivaient et travaillaient dans une ancienne usine de microprocesseurs située juste à côté de Googleplex. A l'arrivée de Rennes, les conditions de vie étaient rares. «Ensuite, notre cuisine était une table en plastique avec un four à micro-ondes», dit-il. «Nous avions besoin de gens avec de grandes idées ou de gens qui n'avaient rien à perdre.» Pendant leur temps libre, l'équipe de SpinLaunch a travaillé ensemble dans un fauteuil à bascule impromptu, regardé des films dans le "home cinéma" ou détendu en étant assis autour d'un feu de camp, servi par la première centrifugeuse de table de Yeni.

L'équipe a rapidement fait face à des défis de conception. La centrifugeuse qu'ils ont créée devait se trouver dans une immense chambre à vide afin de la débarrasser des turbulences d'air et d'améliorer la stabilisation. Et lorsqu'ils ont passé une commande pour construire une telle caméra, un seul entrepreneur a répondu - avec un prix de 20 millions de dollars.

Ensuite, l'équipe SpinLaunch a décidé de construire la caméra par ses propres moyens. Hampton, spécialiste du soudage sous-marin, est devenu un expert dans la création de joints étanches à l'air, ce qui correspondait bien à la nouvelle tâche. Yeni a commandé des pompes à vide sur eBay et a acheté pour 500 000 $ d'acier, après quoi l'équipe a commencé à construire la sixième plus grande chambre à vide au monde. Cela leur a pris huit mois pour le faire. «Je pense que nous avons tous commencé à comprendre combien il reste encore à apprendre dans le monde de la science et de l'ingénierie, tout simplement parce que les gens n'ont jamais essayé cela auparavant», explique Yeni.

En 2016, ils ont achevé la construction de la première centrifugeuse. Il mesurait 12 mètres de diamètre et était trop petit pour lancer une fusée dans l'espace - mais sa conception était essentiellement la même. Un long levier, ou laisse, s'étend à partir d'un roulement bien lubrifié qui fait tourner le moteur. La charge utile est attachée à l'extrémité de la laisse. Pour résister à des charges extrêmes, le harnais doit être fait de matériaux extrêmement durables tels que le Kevlar et la fibre de carbone.

Après près de deux ans de travail 12 heures par jour et six jours par semaine, l'équipe SpinLaunch était prête à lancer la première véritable centrifugeuse. "Nous nous sommes tous entassés dans une pièce remplie de moniteurs et de caméras, située à 15 mètres", explique Yeni. Ils ont vérifié que le système était en bon état et ont commencé à démarrer. "Ils ont cliqué sur le gaz et battu le record du monde pour la vitesse des systèmes de rotation."

Au cours des prochaines années, l'équipe a effectué des centaines de tests à grande vitesse. La plupart étaient nécessaires pour étudier et améliorer le système, et certains ont été faits pour rassurer les investisseurs sceptiques et les clients potentiels qui ne pensaient pas que la charge utile résisterait à des impacts extrêmes. L'équipe a accéléré à grande vitesse des panneaux solaires, des radios, des lentilles de télescope, des batteries, des modules GPS et des ordinateurs de contrôle; tout l'équipement a réussi le test avec peu ou pas de dommages. Dans un test, Yeni a attaché un iPhone à une laisse et l'a fait tourner à des vitesses telles qu'il a subi une force 10 000 fois supérieure à la gravité. Après cela, il a appelé un collègue sur FaceTime. Et chaque test était un petit pas vers l'espace.


Le premier prototype de 12 mètres de la centrifugeuse SpinLaunch a été construit dans l'ancien siège de Sunnyvale.

La pire fusée de tous les temps


Au centre de l'entrepôt SpinLaunch en forme de grotte, Yeni s'est approché de l'objet et en a retiré une bâche. Ceci, a-t-il déclaré fièrement, est «la pire fusée de toutes».

La fusée en forme de goutte mesure 8 mètres de long, toute noire avec une pointe argentée brillante, semble un peu lourde par rapport aux formes minces en forme de flèche des fusées conventionnelles. Habituellement, seule une petite partie de la masse d'une fusée peut être sa charge utile - la plus grande partie prend du carburant. Par conséquent, des sociétés telles que SpaceX ont besoin de fusées de la taille d'un bâtiment pour mettre en orbite un objet de la taille d'une voiture de tourisme. Dans les cercles aérospatiaux, cela s'appelle la «tyrannie de l'équation du jet ».

Mais Yeni s'est rendu compte que si vous lancez une fusée sur la frontière de l'espace qui n'a pas besoin de transporter tout le carburant nécessaire pour décoller à une telle hauteur, vous pouvez la faire s'accroupir et donner la majeure partie de sa masse à la charge utile. Ce qui est encore mieux, son moteur n'a pas besoin d'être très bon. Les fusées orbitales conventionnelles sont conçues pour réduire toute l'efficacité des moteurs à une chute pour maximiser la charge utile tout en surmontant la gravité, la centrifugeuse fera tout le travail le plus dur pour lancer la fusée SpinLaunch.

Dans le projet SpinLaunch, la fusée ne sera pas tordue pour lancer la vitesse, puis pendant une fraction de seconde, la sortie s'ouvrira et la fusée volera. Selon les brevets de la société, au même moment, un contrepoids tournant en face de la fusée sera détaché afin que la centrifugeuse ne se détache pas et ne se casse pas. La fusée continuera de voler pendant environ une minute et, à une altitude d'environ 61 km, elle démarrera le moteur. À cette altitude, l'atmosphère ne résiste pratiquement pas à la fusée, donc pour l'amener à la première vitesse spatiale de 28 476 km / h, il ne faudra pas plus d'une minute de fonctionnement du moteur. Un autre démarrage du moteur de 10 secondes lancera une fusée en orbite autour de la Terre.


Des ingénieurs autour de la première fusée orbitale SpinLaunch; une centrifugeuse est visible en arrière-plan.

Du moins, selon les déclarations de Yeni. Lors de ma visite, le prototype de la centrifugeuse n'était pas encore assemblé, et Yeni n'a pas pu me montrer de vidéos où qu'elle soit au travail. Il a insisté sur le fait que les calculs des ingénieurs de SpinLaunch sont corrects. De grands investisseurs - Airbus Ventures, Kleiner Perkins et GV (qui fait partie d'Alphabet) - ont également donné leur bénédiction en investissant 80 millions de dollars dans l'entreprise. L'année dernière, le département américain de la Défense a signé un contrat avec SpinLaunch pour l'aider à construire sa centrifugeuse. Et pourtant, en raison du manque de preuves de l'opérabilité du projet, la majeure partie de celui-ci n'a qu'à être pensée.

Juan Alonso, ingénieur en aérospatiale à Stanford qui a effectué des contrôles de sécurité pour l'un des investisseurs de SpinLaunch, comprend ma prudence. "Il s'agit d'une technologie exotique, et pour la première fois en entendre parler, vous pensez qu'en principe cela ne peut pas fonctionner", dit-il. Mais après avoir vérifié tous les calculs, Alonso a donné son feu vert à l'investissement.

Bien que SpinLaunch ait du mal à partager des calculs précis, deux brevets délivrés par la société en 2018 et 2019 ont mis en lumière cette incroyable physique. Mais, lorsque j'ai montré des brevets à plusieurs ingénieurs en aérospatiale de grandes universités de recherche, la plupart d'entre eux étaient sceptiques quant à ce qu'ils ont vu.

La critique la plus sérieuse des ingénieurs concernait les surcharges que la fusée devra supporter dans une centrifugeuse. Pendant la rotation, la fusée subira des charges 10 000 fois supérieures à la gravité. Une fusée ordinaire, lorsqu'elle pénètre dans l'espace, doit faire face à des impacts 5 à 7 fois supérieurs à la gravité. "Aucune fusée ne peut survivre à cela, comme l'électronique dans une fusée", explique Dan Erwin, ingénieur en aérospatiale à l'Université de Californie du Sud.

Un ancien employé, sous couvert d'anonymat dû à la signature d'un accord de confidentialité, a reconnu l'écart entre la théorie et la réalité. Il a décrit le prototype de la centrifugeuse SpinLaunch comme une machine assez simple que «n'importe quelle équipe d'ingénieurs de taille moyenne pourrait assembler». L'employé a déclaré que le passage à un lanceur orbital fonctionnel serait «très difficile», compte tenu des ressources de SpinLaunch. Il a également noté le manque d'expérience de certains dirigeants. "La capacité de prédire l'émergence d'une multitude de problèmes qui ne manqueront pas d'apparaître faisait clairement défaut", a-t-il déclaré.

Yeni avait déjà entendu de telles critiques auparavant. Il estime que le manque d'une telle expérience dans l'industrie est à son meilleur. "Nous avons réuni une équipe d'ingénieurs, pour la plupart trop jeunes, pour affirmer que SpinLaunch ne fonctionnerait pas", a-t-il déclaré. «Ils ont beaucoup d'énergie et d'enthousiasme associés au désir de savoir ce qui se passe.»

En ce qui concerne les impacts, il souligne une longue histoire de vaisseaux spatiaux qui ont survécu à un voyage dans l'espace dans des conditions similaires à celles que le vaisseau spatial devra supporter dans SpinLaunch, y compris des canons géants de l'armée américaine et des missiles à tête chercheuse modernes qui peuvent résister à des forces des milliers de fois supérieures à la gravité. De plus, a-t-il dit, sa fusée sera plus forte que l'appareil moyen - elle ressemblera plus à un missile de combat que le Falcon 9 de SpaceX.

Comme le montre la démonstration de l'iPhone, les composants électroniques peuvent également tolérer des impacts extrêmes pendant l'accélération, bien que certaines modifications puissent être nécessaires pour les appareils électroniques particulièrement sensibles. Par exemple, la société a déjà déposé des brevets pour des panneaux solaires et des modules de contrôle plus durables que les satellites utilisent pour l'orientation dans l'espace.

«SpinLaunch ne fait pas quelque chose de fondamentalement nouveau - nous suivons simplement les traces des développements précédents», explique Yeni. Plus tard cette année, il prévoit de le prouver lors du premier lancement suborbitaire, que son système doit réaliser.


Les employés de SpinLaunch étudient l'intérieur d'un prototype de centrifugeuse de 12 mètres

Longue route vers l'espace


La physique n'est pas le seul obstacle à l'entreprise. SpinLaunch aura éventuellement besoin d'une rampe de lancement sur la côte afin que leurs missiles ne présentent pas de danger pour le public. Trouver le bon endroit était plus difficile que ce à quoi Yeni s'attendait. En avril 2018, Hampton et Rafael Feldman, le chef de projet, se sont rendus à Hawaï pour obtenir la permission de construire leurs installations sur la grande île. Initialement, les autorités de l'État les ont soutenus et ont même élaboré un plan d'investissement de 25 millions de dollars qui permettrait aux Hawaïens d'investir dans l'entreprise grâce à des titres de créance garantis par le gouvernement. Cependant, lors d'une réunion tendue à l'hôtel de ville du centre communautaire de Naalehu sur la grande île, près de l'endroit où SpinLaunch prévoyait de construire son site, les résidents locaux ont fait tomber une vague de critiques de la part des autorités locales,les accusant de corruption et craignant que le site SpinLaunch détruise la nature locale et devienne une menace pour les résidents locaux.

"Si d'une certaine manière, une place est attribuée à ce projet mal conçu et grossier, alors je vous dirai où vous pouvez me trouver", a déclaré un résident local. "Vous pouvez me trouver aux portes de cette entreprise, qui a pavé des lieux saints et des tuyaux de lave, et je serai enchaîné à ces portes avec des châteaux et des chaînes de kryptonite jusqu'à ce que vous sortiez d'ici."

L'atmosphère sombre de la mairie a conduit au fait que le financement n'a pas eu lieu, et SpinLaunch a dû abandonner Hawaï. En attendant, des recherches sont en cours pour d'autres sites de lancement offshore, la société construit un nouveau site de test sur le continent.

En mai, SpinLaunch a commencé à travailler dans le port spatial "America"au Nouveau-Mexique, où elle construit actuellement une centrifugeuse trois fois plus grande que celle de Los Angeles. Yeni espère qu'ils pourront effectuer le premier test suborbital cette année et lancer des objets pesant jusqu'à 50 kg sur le stand de tir de White Sands. Les tests seront une étape importante par rapport au lancement de la cargaison de cinq kilogrammes avec laquelle ils ont travaillé jusqu'à présent. Au cours des derniers mois, Hampton, avec une douzaine d'employés, a vécu près d'un port spatial dans une ville temporaire de conteneurs de fret. Ils ont un jacuzzi, un champ de tir à l'arc et une salle de réalité virtuelle - de petites activités conçues pour vous faciliter la vie au milieu du désert.

Yeni dit qu'il est convaincu que leur système fonctionnera conformément aux attentes et qu'ils seront bientôt prêts pour la file d'attente des clients. Un voyage dans l'espace à SpinLaunch coûtera 500 000 $ par lancement, et Yeni dit qu'il est prêt à travailler uniquement avec des entreprises qui souhaitent lancer des dizaines, voire des centaines de satellites.

Le lancement d'un seul de ces satellites en orbite sera une réalisation majeure. L'histoire des entreprises spatiales privées est cependant pour la plupart une histoire d'échec, comme si l'ère spatiale Sisyphe, Yeni semblait aimer les difficultés. L'exploration spatiale nécessite du courage pour prendre d'assaut l'inconnu, et dans le cas de SpinLaunch, le champ de l'inconnu est assez vaste. Cependant, en récompense, il sera possible de recevoir, ni plus, ni moins - une nouvelle porte dans l'espace.

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