Rocket Lab

Rocket Lab ontwikkelde de Electron, een tweetrapsraket die ladingen tot 150 kg in een 500 km hoge baan in de draairichting van de aarde kan brengen. De Electron is 17 meter lang en heeft een diameter van 1,2 meter. De eerste trap wordt met negen door Rocket Lab ontwikkelde betrekkelijk kleine Rutherford-raketmotoren voortgestuwd en de tweede trap met één. Een groot deel van de onderdelen voor de Rutherford wordt in 3D-printers geconstrueerd. De brandstof voor deze motoren is RP-1 (raketkerosine) en vloeibare zuurstof. Bijzonder aan deze raketmotoren is dat ze een elektrische brandstofpomp gebruiken in plaats van de gebruikelijke turbopomp. Daardoor wordt gewicht bespaard wat de acceleratie bevordert. Ook kan de brandstof in de tanks helemaal op gebruikt worden omdat er geen gasgenerator-turbopomp in zit die explodeert bij wanneer de brandstoftoevoer ineens stopt. Tot enkele jaren geleden was deze techniek nog niet voordelig omdat batterijen die voldoende stroom konden leveren nog te zwaar waren. De accu’s die de brandstofpompen van de tweede trap voeden worden wanneer deze leeg zijn afgeworpen zodat ze geen extra ballast meer vormen voor de raket. De motoren worden in Huntington Beach in de Amerikaanse staat Californië geproduceerd. De koolstofvezel raket wordt in Nieuw-Zeeland gebouwd. In oktober 2018 werd in Auckland een nieuwe rakettenfabriek geopend.

Bijzonder aan de Electron is dat de vrachten tijdens de lancering aan maximaal drie g-krachten worden blootgesteld. Dat is minder dan wat ze tijdens het transport per vliegtuig naar de lanceerbasis te verduren krijgen.

Electron-raketten krijgen ook allen een eigen naam. Vaak is dat een humoristische slagzin die iets met de te lanceren vracht te maken heeft.

Sinds de tiende vlucht is de Electron uitgerust met een automatic flight termination system (AFTS) dat de raket automatisch vernietigt wanneer deze zich buiten de vooraf vastgestelde parameters bevindt.

Preparatie van de Curie kickstage met een aantal CubeSats

Na de tweede testvlucht meldde Rocket Lab dat ze in het geheim een kleine, derde rakettrap aan de Electron had toegevoegd[4]. Deze Kick-stage genaamd Curie maakt het mogelijk om meerdere satellieten in hun ideale baan te brengen. Ook kan de tweede trap daardoor terugkeren in de atmosfeer om zo minder ruimteschroot te veroorzaken[5].

Op 6 augustus 2019 kondigde Peter Beck op de SmallSat conferentie aan de eerste trap van de Electron herbruikbaar te gaan maken. Daarvoor had men gekeken naar de mogelijkheid tot propulsieve landing (zoals SpaceX dat doet) maar Rocket Lab kwam tot de conclusie dat daarvoor een veel grotere raket nodig is. Daarom werd een andere methode gezocht en gevonden in het gebruiken van een parachute en de raket vervolgens met een haak onder een helikopter te vangen. Een methode die bekendstaat als mid-air-capture.[6] Beck gaf als belangrijkste argument dat wanneer eerste trappen, die het grootste deel van de raket vormen, eenmalig kunnen worden hergebruikt, dit al overeenkomt met een verdubbeling van Rocket Labs productiecapaciteit. Het gaat hem dus niet zo zeer om lagere kosten maar om het niet hoeven uitbreiden van zijn productiefaciliteiten.

Sinds de zesde vlucht heeft Rocket Lab meetapparatuur aan boord van de eerste trappen gehad waardoor de technici overtuigd raakten dat het mogelijk moet zijn de raket op passieve wijze van Mach 8,5 naar Mach 0,01 af te remmen. Op vlucht 8 werd een bergbare datarecorder mee genomen zodat er nog betere metingen konden worden gedaan.

De raket van vlucht 10 was flink geüpgraded zodat deze de terugkeerhitte zou kunnen verstouwen. Dit bleek een groot succes. Het grootste obstakel voor het heel terugkrijgen van een booster is wat Peter Beck “the wall” (letterlijk vertaald: de muur) noemt. De fase waarin een in de atmosfeer terugkerend object aan hete plasmastromen als gevolg van atmosferische compressie en de afremmende kracht van de atmosfeer wordt bloot gesteld. Na vlucht 10 meldde hij dat de booster door the wall was gestoten en er in goede vorm uit was gekomen. De booster remde zonder hulpmiddelen af tot een snelheid van minder dan 900 kilometer per uur en Rocket Lab hield de booster gedurende de hele terugkeer in de atmosfeer onder controle. Volgens Beck bewees deze vlucht dat het plan voor het hergebruiken van boosters levensvatbaar is. Tijdens vlucht 11 zal dezelfde re-entry-test worden herhaald.[7] Omdat tijdens vlucht 10 alle benodigde data al was verzameld werd tijdens de booster-re-entry van vlucht 11 de camera-stream niet worden uitgeschakeld (dat werd op vlucht 10 wel gedaan om andere datastromen de ruimte te geven) waardoor er ook live-beelden van de re-entry waren.

De volgende stap naar een herbruikbare booster zal het uitrusten met parachutes zijn waardoor de booster uit zee gevist kan worden en geïnspecteerd. Het is nog niet bekend tijdens welke vlucht dit voor het eerst gebeurt.[8] Op 5 februari 2020 plaatste Peter Beck een foto van een prototype parachute op Twitter en schreef daarbij dat ze de week daarop zouden beginnen met drop and catch tests.[9] Op 8 april 2020 publiceerde Rocket Lab beeldmateriaal van het oefenen van de mid-air recovery waarbij een dummy-booster door een helicopter werd afgeworpen en door een tweede helicopter werd gevangen.[10]

De Photon is een satellietplatform dat is gebaseerd op de Curie-kickstage van de Electron-raket en vormt de basis voor satellieten. De Photon levert de besturing en elektriciteit en bevat tevens het communicatiesysteem voor instrumenten van klanten. Met Photon is Rocket Lab ook in staat om tot 30 kilogram aan instrumentarium in een baan om de maan te brengen. Voor dat type missies wordt de Photon wel met een krachtiger bi-propellant raketmotor uitgerust. Eind 2019 wordt naar verwachting de eerste Photon gelanceerd.

In mei 2017 gaf Rocket Lab aan op 21 mei een lanceervenster van tien dagen te openen voor een eerste testvlucht[11] die als vluchtnaam "It's a Test" kreeg. Na enkele dagen vertraging wegens specifieke weersomstandigheden slaagde Rocket Lab erin z'n eerste Electron op 25 mei in de ruimte te brengen. De beoogde baan om de Aarde werd niet bereikt[12]. De oorzaak daarvan bleek geen probleem van de raket zelf, maar een falen van grondsystemen van een derde partij waardoor de communicatie met de raket weg viel en de vlucht werd afgebroken.[13] Tijdens deze vlucht werden echter wel bijna alle systemen inclusief het flight termination system getest, waardoor de test wel als een succes kan worden gezien.

Op 21 januari 2018 om 01:43 UTC werd met succes de tweede testvlucht van de Electron gelanceerd[14]. Rocket Lab kondigde aan dat wanneer deze lancering succesvol zou zijn ze daarna overgaan tot commerciële vluchten. De vlucht heeft de naam ’’Still testing’’ meegekregen en had vier cubesats voor twee klanten aanboord. Het eerste tiendaagse lanceervenster voor deze vlucht opende op 8 december 2017. Op 12 december werd de eerste poging tot lancering twee seconden voor de lancering door de computer afgebroken terwijl de motoren werden gestart. De vloeibare zuurstof in de tanks bleek in het zomerse weer sneller op te warmen dan met de afblaassequentie werd gecompenseerd.[15] Na atmosferische problemen en een defect in de stroomvoorziening werd in de dagen nadien besloten de vlucht uit te stellen tot begin 2018.

Op 20 januari 2018, de eerste dag van het nieuwe, tiendaagse lanceervenster werd de lancering met nog 54 seconden op de teller verstoord door een “rogue boat”; een boot die de veiligheidscorridor binnen voer. Daarna zaten een kapotte camera en harde wind in de hogere atmosfeer de lancering dwars. Een dag later lukte het Rocket Lab wel om tot een succesvolle lancering te komen. Na afloop kwamen al snel geruchten opgang dat er een geheime vijfde satelliet van Rocket Lab zelf aan boord was geweest. Twee dagen later maakte Peter Beck bekend dat het niet om een satelliet, maar een nieuwe derde trap voor precisie-injectie van satellieten ging.

Ook was er een satelliet genaamd Humanity Star aan boord. Dit was een spiegelbol die bedoeld was om in het zonlicht op te lichten en kort voor zonsopkomst of kort na zonsondergang een van de helderste objecten aan de hemel te zijn. Wanneer deze zichtbaar was, viel op een website te lezen. Humanity Star zou naar verwachting ongeveer negen maanden in een zon-synchrone baan om de aarde blijven cirkelen.[16] De baan van de spiegelbol bleek echter in realiteit sneller te dalen en 22 maart 2018 keerde hij terug en verbrandde in de atmosfeer. Volgens Jonathan McDowell was de versnelde re-entry het gevolg van de voor een satelliet relatief lage massa van de Humanity Star terwijl in een lage baan om de aarde een minimale hoeveelheid lucht aanwezig is die de Humanity Star langzaam afremde[17]. Overigens waren vooral astronomen niet te spreken over de Humanity Star omdat deze het zicht van hun gevoelige telescopen zoals Hubble en de Subaru-telescoop verstoorde.

Op 20 april 2018 was Rocket Lab voornemens een veertiendaags lanceervenster voor hun derde vlucht genaamd "It’s business time" te openen. Tijdens de generale repetitie op 15 april ontstond echter een klein, niet gespecificeerd probleem tijdens het tanken van de raket waarvoor de brandweer om procedurele redenen ter plaatse werd geroepen[18]. Rocket Lab besloot de lancering enkele weken uit te stellen[19]. Tussen 23 juni en 6 juli 2018 zou een nieuwe poging tot lancering worden gedaan[20]. Een poging tot lancering op 23 juni 2018 werd afgebroken toen bleek dat er een probleem met een ontvangststation was. Dat werd in de dagen daarna gerepareerd en toen de weersomstandigheden goed waren werd op 27 juni een nieuwe poging tot lancering worden ondernomen. Dit maal was er een probleem met een motor-controller. Dit was een probleem dat men eerder dacht te hebben verholpen. Rocketlab besloot daarop het lanceervenster te sluiten en meer onderzoek naar dit probleem te doen. Later werd de vlucht uitgesteld tot november 2018.

Op 11 november 2018 om 3:50 UTC werd de raket gelanceerd[21]. De eerste en tweede trap brachten de vracht bestaande uit 7 kleine satellieten in de ruimte, en Curie zorgde er een kleine drie kwartier later voor dat deze vanuit een elliptische baan in een circulaire baan op zo’n 500 km boven het aardoppervlak terecht kwam waarna de satellieten werden losgelaten. Zowel de tweede trap als de Curie maakten na afloop een de-orbit-manoeuvre.

Rocket Lab Launch Complex 1 in september 2016

De eerste lanceerbasis van Rocket Lab, genaamd "Rocket Lab Launch Complex 1" is in Nieuw-Zeeland, op het zuidelijkste puntje van het schiereiland Mahia. Dit is ‘s werelds eerste actieve private ruimtehaven voor orbitale vluchten.

Bij de keuze voor Nieuw-Zeeland waren de overwegingen onder meer dat Rocket Lab er wekelijks wil kunnen lanceren. Dat is volgens Peter Beck in de Verenigde Staten niet mogelijk omdat het luchtruim daar veel drukker bezet is en de impact van een lancering voor het vliegverkeer daar veel groter is[22]. Sinds 18 december 2019 is er op Launch Complex 1 een tweede lanceerplatform genaamd LC-1B in aanbouw.[23][24] Het eerste platform heet voortaan LC-1A.

Bij LC-1 hoort ook een tracking station dat op Chatham Island is gevestigd en van belang is voor de communicatie met de raket.

Op 10 juli 2018 maakte Rocket Lab bekend te zullen gaan uitbreiden met een lanceerplaats in de Verenigde Staten. Rocket Lab had een shortlist met daarop de volgende vier lanceerlocaties te hebben.

• Cape Canaveral Air Force Station
• Wallops Flight Facility
• Pacifc Spaceport Complex - Alaska
• Vandenberg Air Force Base

Op 17 oktober 2018 maakte Rocket Lab bekend maken dat Launch Complex 2 (LC-2) op de Mid-Atlantic Regional Spaceport, dat ten zuiden van NASA’s Wallops Flight Facillity op Wallops Island ligt en daar voor 2003 een onderdeel van was[25]. De bouw zou in januari 2019 echt beginnen en men hoopte de eerste raket daar al in het derde kwartaal van 2019 te kunnen lanceren. Dat is vertraagd tot begin 2020. De keuze viel op Wallops Island omdat er daar betrekkelijk weinig lanceringen plaatsvinden terwijl er vanaf de Spacecoast[26] in Florida al veel lanceringen plaatsvinden. Doel van deze lanceerplaats is vooral het in de wacht slepen van lanceercontracten met het Pentagon. Amerikaanse militaire satellieten moeten namelijk vanaf Amerikaans grondgebied worden gelanceerd. LC-2 moet 12 lanceringen per jaar aankunnen.