est un lanceur léger américain développé par la jeune pousse texane conçu pour placer en orbite basse. Ce lanceur non récupérable, de et de diamètre comporte deux étages, propulsé par des moteurs-fusées à ergols liquides développés en interne et brûlant un mélange de kérosène et d'oxygène liquide. Le premier vol, qui a lieu le , est un échec provoqué par une défaillance du premier étage. Une seconde tentative est effectuée avec succès le .
Historique
Création : développement d'un lanceur utilisant une tuyère aerospike
La société est créée en 2014 dans la banlieue d'Austin au Texas dans le but de développer un micro-lanceur baptisé . Celui-ci présente la particularité d'utiliser une tuyère de type Aerospike au niveau de son premier étage. est conçu pour placer une charge utile de plus de sur une orbite basse pour un coût de 8 millions de dollars américains. La NASA choisit en 2015 de financer un vol d'essai avec l'objectif d'évaluer son utilisation pour la mise en orbite de nano-satellites. Un premier test sur banc d'essai d'un prototype FRE-R1 () des moteurs qui seront utilisés sur le lanceur a été conduit avec succès en . Le premier vol du lanceur est planifié originellement pour 2017. En , la NASA a annoncé qu'elle avait décidé de financer le développement du lanceur ainsi que celui de deux autres mini-lanceurs pour disposer d'une fusée adaptée à la mise en orbite des CubeSats. doit recevoir pour réaliser un vol orbital de démonstration d'ici .
Dépôt de bilan
En , la société ne réussit à lever que sur les espérés. À la suite du retrait en août d'un des investisseurs européens, la société décide fin d'arrêter son activité en mettant à pied ses dans le cadre d'une mesure annoncée comme temporaire. Par ailleurs, l'un des deux fondateurs de la société, Thomas Markusic, est accusé par son ancien employeur , qui développe un lanceur concurrent , d'avoir utilisé des concepts propriétés de cette société en violant les règles de la propriété intellectuelle.
Réactivation et développement d'un lanceur léger « classique »
Au printemps 2017, la société est réactivée grâce à son rachat par Noosphere Ventures, un de ses actionnaires d'origine. Le constructeur rebaptisé reprend une partie de ses effectifs d'origine et décide de développer une nouvelle version de son micro-lanceur . Celui-ci abandonne la tuyère de type Aerospike au profit d'une propulsion plus classique avec toutefois une innovation au niveau du cycle d'alimentation. La turbopompe est mise en mouvement par prélèvement des gaz brûlés dans la chambre de combustion (cycle tap-off). La charge utile est portée à en orbite basse. À compter de 2017, les moteurs et sont testés sur des bancs d'essai horizontaux. La société utilisera pour ses lancements le pas de tir de la fusée sur la base de lancement de Vandenberg rendu disponible par le retrait de ce lanceur en .
Échec du premier essai en vol () vignette|Le décollage de la fusée lors de son premier vol (septembre 2021) qui se conclura par un échec.
Le lanceur doit effectuer initialement son premier vol au cours du troisième trimestre 2019 mais celui-ci est repoussé à plusieurs reprises. Il a finalement lieu le à ( le ). Le lanceur atteint une vitesse supersonique plus tard que prévu et devient incontrôlable alors que le premier étage est toujours en fonctionnement. Sa destruction est déclenchée par les contrôleurs au sol deux minutes et après le décollage... La cause de cette perte de contrôle est reliée à la défaillance d'une valve dans un des quatre moteurs-fusées environ après le décollage de la fusée, réduisant sa poussée et la rendant trop instable pour maintenir sa trajectoire à l'atteinte de vitesses transsoniques. Le PDG Tom Markusic suggère en que les corrections à apporter aux valves des moteurs-fusées seraient « assez simple et facile à mettre en place ».
Succès partiel du second essai en vol ()
Les investigations menées à la suite de l'échec du premier lancement débouchent sur des modifications du moteur-fusée . Les performances de celui-ci sont par ailleurs améliorées, ce qui permet d'augmenter la charge utile qui passe de en orbite basse et de en orbite héliosynchrone. Une seconde tentative de vol est initialement programmée pour la fin mais est repoussé à la suite d'un gel des activités liées au changement d'actionnariat de la société et des retards pris dans la campagne de qualification des deux étages de la fusée. Une première tentative de lancement le est interrompue en raison d'une chute de pression dans les réservoirs d'hélium. Lors d'une seconde tentative le , le compte à rebours est stoppé au moment de l'allumage des moteurs-fusées et le lancement est reporté. Le lancement a finalement lieu le . Firefly affirme que tous les objectifs de la mission sont atteints. Après l'injection sur une orbite elliptique, le second étage est rallumé pour circulariser l'orbite à une altitude de . La charge utile est déployée avec succès. Elle comprend trois CubeSats. Le CubeSat 3U TES-15 est une expérience développée par des étudiants et financée par la NASA. PicoBus développé par déploie 6 picosatellites qui sont des démonstrateurs technologiques notamment dans les domaines des télécommunications et de l'observation de la Terre. Enfin le CubeSat 3U qui collecte des données durant le vol qui sont mises à disposition à des fins éducatives. Le succès n'est toutefois pas total car l'insertion s'est faite sur une orbite beaucoup plus basse que celle prévue et donc non viable. En conséquence, les satellites sont détruits lors de leur rentrée atmosphérique moins d'une semaine après leur lancement.
Développement du lanceur MLV
La société développe en parallèle, une version beaucoup plus puissante baptisée MLV (anciennement Firefly Bêta) capable de placer en orbite basse. Le premier vol est prévu pour 2025.
Caractéristiques techniques
est un lanceur non réutilisable bi-étages long de pour un diamètre de dont la structure est réalisée majoritairement en matériau composite à base de fibre de carbone pour alléger sa masse qui est de au décollage. Les deux étages sont propulsés par des moteurs-fusées à ergols liquides brûlant un mélange de RP-1 et d'oxygène liquide. La fusée peut placer une charge utile de en orbite terrestre basse () et de sur une orbite héliosynchrone (), puis en orbite basse et en orbite héliosynchrone à partir de 2023.
Premier étage
Le premier étage est propulsé par quatre moteurs-fusées à ergols liquides dont la poussée totale est 801 kilonewtons. Chaque moteur est alimenté par une turbopompe compacte en position horizontale à un seul étage et sa poussée est orientable avec un degré de liberté par des vérins hydrauliques. Le refroidissement de la chambre de combustion est de type convectif régénératif avec une paroi interne en cuivre. Les ergols sont maintenus sous pression dans les réservoirs à l'aide d'hélium réchauffé par un échangeur de température. L'impulsion spécifique est de dans le vide. La poussée peut être modulée jusqu'à 20 %. La masse à vide de l'étage est de .
Deuxième étage
Le deuxième étage est propulsé par un moteur-fusée à ergols liquides d'une poussée de . Il est alimenté par une turbopompe. Le refroidissement de la chambre de combustion est de type convectif régénératif avec une paroi interne en cuivre. Les ergols sont maintenus sous pression dans les réservoirs à l'aide d'hélium réchauffé par un échangeur de température. L'impulsion spécifique est de dans le vide. La poussée peut être modulée jusqu'à 20 %. La masse à vide de l'étage est de .
Coiffe
La coiffe, haute de , a un diamètre de et un volume interne de . Elle est réalisée en fibre de carbone. À l'intérieur de la coiffe, plusieurs configurations de charges utiles sont possibles : lancement triple, multiples, deux charges lourdes superposées Pour son largage, la coiffe se sépare en deux moitiés sous l'action de vérins pneumatiques. La coiffe est produite par Firefly.
L'étage SUV
Comme certains de ses concurrents, le lanceur dispose de manière optionnelle d'un dernier étage baptisé SUV () pouvant jouer plusieurs rôles : Déploiement de nano-satellites (constellation de satellites ou satellites indépendants) sur une ou plusieurs orbites éventuellement inaccessibles pour le lanceur. plateforme assurant des fonctions de support ou de changement de trajectoire pour des satellites fixés sur celle-ci sur une période pouvant aller jusqu'à cinq ans. Désorbitage du satellite ou du second étage Maintien d'un satellite sur une orbite terrestre très basse nécessitant un rehaussement régulier pour contrer le freinage résultant de l'atmosphère résiduelle.
L'étage SUV d'une masse de est réalisé en composite carbone. Haut de pour un diamètre de un mètre, il comprend de deux à quatre moteurs électriques au xénon fournissant une poussée unitaire comprise entre 30 et 310 millinewtons avec une impulsion spécifique comprise entre . Il comporte un panneau solaire fournissant . Il peut produire jusqu'à cinq kilowatts (à l'aide d'une batterie). Il met à disposition un système de communications qui offre un débit maximum de par seconde en bande X ou par seconde en bande Ka sur une liaison descendante et par seconde en bande S sur une liaison montante. La précision de pointage est de avec une stabilité de cinq secondes d'arc par seconde. Il peut servir de support à une charge utile primaire et quatre charges utiles secondaires ou à un certain nombre de systèmes de déploiement de nano-satellites.
Déroulement d'un vol
Les moteurs-fusées du premier étage sont mis à feu deux secondes avant le décollage (t). Le largage du premier étage intervient après celui-ci alors que le lanceur a atteint une altitude de et une vitesse de . Le second étage est allumé à t+. La coiffe est largée à t+ alors que la fusée se trouve à une altitude de . Le seconde étage s'éteint une première fois à t+ alors que la fusée a atteint une altitude de et une vitesse de . Le lanceur est alors mis en rotation lente et poursuit sa trajectoire sur son inertie. À t+, le deuxième étage est rallumé pour atteindre l'orbite désirée. Le déploiement des charges utiles débute à t+. +Déroulement d'un lancement (2e vol)Heure (T : heure décollage)ÉvénementT-Mise à feu des moteurs du premier étageT+DécollageT+Extinction des moteurs du premier étageT+Largage du premier étage qui tombe dans l'océan PacifiqueT+Mise à feu du moteur du second étageT+Largage de la coiffeT+Extinction du second étageT+Seconde mise à feu du moteur du second étageT+Largage des nanosatellites
Installations de lancement
dispose de deux installations de lancement en 2020 : Le complexe de lancement de la base de lancement de Vandenberg en Californie est l'ancien pas de tir de la fusée rendu disponible par le retrait de ce lanceur en . Cette base permet des tirs avec un azimut compris entre 140 et . Elle sera utilisée pour les lancements en orbite polaire, héliosynchrone. C'est ce complexe qui a été utilisé pour les deux premiers tirs. Le complexe de lancement SLC-20 de la base de lancement de Cape Canaveral en Floride. Celui-ci a été utilisé par le passé pour lancer des fusées , puis des fusées-sondes. Ce complexe, qui n'est pas encore en service en 2022, permettra des tirs avec un azimut compris entre 35 et . Elle pourra par exemple être utilisée pour des lancements vers une destination lunaire. Le complexe de lancement 0A de la base de Wallops en Virginie. Ce complexe permet des tirs avec un azimut compris entre 90 et . Un nouveau pas de tir est envisagé à Esrange en Suède..