Copenhagen Suborbitals (CS) est une organisation à but non lucratif dont l'objectif est de réaliser un vol suborbital avec équipage. L’organisation, basée à Copenhague, au Danemark, est la seule structure amateur à avoir pour objectif un vol habité dans l'espace. Ils déclarent travailler selon les principes de l'open source en utilisant des solutions simples et éprouvées. Le financement du projet est assuré par des sponsors et des dons matériels ou d'argent.
Depuis ses débuts en 2008, Copenhagen Suborbitals a fait décoller six fusées de sa fabrication et testé deux capsules non habitées. Son but, à terme, est de réaliser un vol suborbital au-delà de la ligne de Kármán (à d’altitude). Ce but doit être atteint avec la fusée Spica.
Si Copenhagen Suborbitals parvenait à son but, le Danemark serait la quatrième nation à envoyer un humain dans l’espace après la Russie, les États-Unis et la Chine.
Copenhagen Suborbitals est composé de 55 membres bénévoles.
L'association Création de Copenhagen Suborbitals. Copenhagen Suborbitals a été créé en 2008 par Kristian von Bengtson et Peter Madsen en tant qu'association à but non lucratif, open-source, et opérant via un financement participatif. Le , Copenhagen Suborbitals a annoncé le retrait du projet de son cofondateur Kristian von Bengtson en raison de difficultés relationnelles avec Peter Madsen, Copenhagen Suborbitals précisant toutefois que les objectifs du projet restaient inchangés. Quatre mois plus tard, en , Peter Madsen quitte également l’organisation à la suite de mésentente avec les autres membres. Depuis cette date, Peter Madsen n’a plus aucun lien avec l’organisation..
Financement participatif Le financement de l’organisation est assuré par des dons uniques ou mensuels venant du monde entier, de particuliers comme d’entreprises. Copenhagen Suborbitals reçoit aussi de l’aide via des dons en nature. Le financement est aussi assuré par des ventes de goodies et la réalisation de conférences. L’ensemble du budget est consacré à la fabrication des fusées et aux frais de fonctionnement, les membres étant tous bénévoles.
Limites de l’open source Copenhagen Suborbitals souhaite depuis ses débuts travailler selon l’esprit de l’open source. Leurs comptes Twitter et Facebook permettent de suivre pas à pas la conception des fusées et leur réalisation et la nature même de leur financement participatif induit une grande transparence avec les contributeurs. Cependant, au vu des applications potentiellement malveillantes qui pourraient être faites de leurs travaux pour la fabrication de missiles ou de roquettes évoluées, Copenhagen Suborbitals ne publie pas de documents de conception détaillés de leurs fusées et moteurs.
Atelier Copenhagen Suborbitals a commencé ses activités sur une barge appelée M/S Half Machine, dans le port de Copenhague. En , ils déménagent dans un ancien chantier naval appelé Burmeister & Wain shipyard situé à Refshaleøen, à Copenhague. Leur atelier est surnommé HAB 2 pour « Horizontal Assembly Building » en référence au VAB de la Nasa, « Vehicle Assembly Building ».
Lancement depuis la mer Baltique vignette|Plateforme de tir flottante MLP Sputnik portant la fusée HEAT 1X Tycho Brahe, photographie juin 2011. Un des aspects uniques pour un projet amateur de ce type est que les lancements sont réalisés depuis la mer Baltique. Les tirs sont effectués à l’est de l’île danoise de Bornholm dans un secteur maritime voué aux activités militaires aux coordonnées en accord avec les autorités du Danemark. Pendant ces tirs, le port de Nexø est utilisé comme base arrière, tandis qu’en temps normal l’organisation est basée à Copenhague.
Pour les campagnes de tirs, deux bateaux principaux sont utilisés :
MLP Sputnik : Plateforme de lancement à coque catamaran, non habitable, autopropulsée. Propriété de Copenhagen Suborbitals ; M/S Bolette Munkholm : Bateau de commandement, accueille le contrôle de tir et la grue de récupération de la fusée. Propriété de Copenhagen Suborbitals.
Pendant les lancements, les navires de Copenhagen Suborbitals sont accompagnés d’une flottille de bateaux et d’avion, incluant souvent le patrouilleur MHV903 Hjortø des garde-côtes danois. Quand ils ne sont pas en mer pour un lancement, les bateaux de l’organisation sont basés à Copenhague.
Vols suborbital, profil de mission vignette|Profil de vol suborbital Depuis son site de décollage en mer Baltique, la fusée mono-étage Spica doit emporter la capsule habitée jusqu’à d’altitude, où débute l’espace. Une fois séparée du lanceur, la capsule retombe dans la mer Baltique, ralentie d’abord par un ballute puis par un parachute. Durant ce vol balistique la capsule n'est pas mise en orbite et retombe donc d'elle-même sur terre, près de son lieu de lancement. Ce profil de mission est identique à celui de Mercury-Redstone 3, Virgin Galactic ou de Blue Origin.
À la différence d’une mise en orbite, un vol balistique est court (inférieur à 15 minutes d'apesanteur) mais demande beaucoup moins de carburant, le rendant possible avec des fusées mono-étage.
Astronautes En 2017, cinq candidats sont volontaires pour effectuer le premier vol habité à bord de la fusée Spica. Mads Stenfatt Anna Olsen Carsten Olsen (père de Anna Olsen) Xavier Laufenberg Clélia Berthier
Fusées et capsules HEAT-1X – Tycho Brahe (2011) Entre 2008 et 2014, Copenhagen Suborbitals a testé la technologie du moteur hybride, utilisant différents comburants liquides (oxygène liquide, protoxyde d'azote) avec différents carburants solides (paraffine solide, polyuréthane, époxy). La fusée HEAT-1X est la synthèse de ces travaux. gauche|vignette|352x352px|Dessin de la fusée HEAT-1X et photo de la fusée réelle. HEAT-1X (Hybrid Exo Atmospheric Transporter) est le lanceur utilisé pour propulser la capsule spatiale Tycho Brahe, l’ensemble formant la fusée HEAT-1X Tycho Brahe. Le modèle final a été la synthèse des nombreux tests de propulsion hybride menés par Copenhagen Suborbitals.
Lors d’un test au sol du moteur de la future fusée HEAT-1X, il est apparu que la combustion était instable et irrégulière, avec une part du carburant qui fondait au lieu de se vaporiser. Il en résultait un manque de poussée et des oscillations de poussée. En conséquence, le couple d’ergols finalement retenu pour le vol a été l’oxygène liquide comme comburant et le polyuréthane solide comme carburant.
La stabilisation en vol était assurée par des ailerons passifs. L’ensemble formait une fusée techniquement relativement basique même si elle était très grosse pour une fusée d’amateur. L’objectif pour Copenhagen Suborbitals avec ce vol était de démontrer sa capacité à opérer des fusées lourdes en mer et à faire voler une capsule à l’échelle 1, potentiellement habitable. vignette|Lancement du HEAT 1X Tycho Brahe le 3 juin 2011. La fusée a été tirée avec succès le à 16:32 heure locale (CEST) (14:32 GMT) et s’est élevée jusqu’à avant que le contrôle de vol ne coupe la propulsion prématurément après 21 secondes en raison d’une dérive de trajectoire. Les mesures de bord ont été perdues lorsque la fusée a coulé en mer mais le problème semblait consécutif à un défaut d’alignement de 1,2° du moteur avec la fusée. Le guidage passif par ailerons n’ayant pas la capacité de corriger de telles dérives.
La micro capsule Tycho Brahe (MSC – Micro Space Craft) a été nommée en hommage à l’astronome Danois Tycho Brahe. C’était un cylindre pressurisé coiffé d’un dôme en PMMA (nom commercial Plexiglass) pouvant accueillir une personne. L’occupant aurait été en mesure d’avoir une vue à 360° et aurait volé dans une position semi assise, semi debout, imposée par le diamètre réduit de la capsule. Cette position nécessitait un siège particulier ainsi que le port d’une combinaison anti-g pour éviter une perte de connaissance due à un afflux sanguin brutal dans les membres inférieurs. Un compartiment dédié contenait les parachutes hautes et basses vitesses nécessaires au ralentissement de la capsule avant son amerrissage. Le volume résiduel interne de la capsule devant permettre d’assurer sa flottabilité le temps que le passager soit récupéré.
Lors du vol de la HEAT-1X, la capsule Tycho Brahe était inhabitée et occupée par un mannequin de crash test. À la suite de ce vol, l’équipe de Copenhagen Suborbitals a abandonné ce concept de capsule en raison de problèmes physiologiques posés par les fortes accélérations, difficiles à supporter dans cette posture particulière. La capsule est désormais exposée au planétarium Tycho Brahe à Copenhague.
Bien que n’ayant pas atteint son altitude cible, le vol de la HEAT-1X est toutefois considéré comme un grand succès par Copenhagen Suborbitals car il a démontré sa capacité à opérer des fusées lourdes et à fabriquer des capsules habitables. Les retombées médiatiques de ce vol ont également été très bénéfiques pour Copenhagen Suborbitals et indispensables à son mode de financement participatif.
Entre 2008 et 2012, Copenhagen Suborbitals a réalisé plus de 30 tests de moteurs hybrides sur leur site de Refshaleøen, de toutes tailles et avec différents couples d’ergols. Finalement, en 2012, Copenhagen Suborbitals a décidé d’arrêter de travailler sur la propulsion hybride pour se focaliser sur la propulsion à ergols liquides avec le couple oxygène liquide/éthanol.
Tycho Deep Space (2012) vignette|165x165px|Tir du Tycho Deep Space en août 2012. Tycho Deep Space est une capsule habitée, développée par Kristian Von Bengtson. Un exemplaire non habité a été lancé le depuis la plateforme Sputnik en mer Baltique. Ce test visait à tester le système de sauvetage de la capsule constitué d’une tour de sauvetage positionnée au-dessus de la capsule, comme sur de nombreuses capsules (Soyouz, Mercury, Gemini, Apollo).
Le lancement a été un succès mais n’a pas permis d’atteindre une altitude suffisante pour que le parachute se déploie. La capsule a été partiellement endommagée lors de son impact avec la mer.
À la suite des enseignements de la capsule Tycho Brahe, la capsule faisait deux mètres de diamètre pour pouvoir installer un astronaute en position horizontale, allongé sur le dos, position dans laquelle il serait à même de supporter les accélérations et décélérations.
Smaragd (2012) vignette|Fusée Smaragd durant son assemblage La fusée Smaragd (émeraude en français) est une fusée à deux étages de de haut. Elle pèse dont d’ergols et utilise une propulsion hybride brûlant le couple d'ergols protoxyde d'azote/polyuréthane. La fusée avait pour objectif de tester en vol différentes technologies. Le , l’équipe quitta le port de Nexø pour rejoindre la zone de tir. Après quelques problèmes initiaux avec les commandes de tir, la fusée fut lancée avec succès. Elle atteint l’altitude de . Il fut évident dès le décollage que le cône avant contenant l’électronique avait été cassé par le décollage, probablement à cause de la forte accélération estimée à 20 g. Les deux étages ont toutefois parfaitement fonctionné, le second étage étant mis à feu par une mèche à combustion lente, indépendamment de l’électronique embarquée.
Sapphire (2013) Sapphire était une fusée de à propulsion hybride protoxyde d’azote/polyuréthane. Elle avait pour objectif de valider le guidage actif par déflecteur de jet développé par Copenhagen Suborbitals. Elle a été lancée avec succès le et a atteint l’altitude de . Elle est la dernière fusée à propulsion hybride lancée par Copenhagen Suborbitals et a démontré la qualité du système de guidage utilisé depuis sur toutes les fusées de l’association.
HEAT-2X et TM-65 (2014) Après le vol de la HEAT-1X à propulsion hybride, il est devenu évident pour Copenhagen Suborbitals que ce type de propulsion ne permettrait pas d’atteindre les d’altitude. Copenhagen Suborbitals a donc décidé de mettre au point une motorisation à ergols liquides.