Neutron is een in 2021 aangekondigde grotendeels herbruikbare mediumklasse-draagraket van ruimtevaartbedrijf Rocket Lab. Het is na de sondeerraket Ātea en de orbitale lichte klasse Electron hun derde rakettype. Mediumklasse wil zeggen dat de maximale nuttige lading in een lage baan om de Aarde tussen de 2000 en 20.000 kilogram ligt. Bij de Neutron zal dat in herbruikbare modus 8000 kilogram zijn; dat is vergelijkbaar met de Antares en Sojoez.
Peter Beck, de CEO van Rocket Lab raamde in maart 2021 de ontwikkeling op 200 miljoen dollar en beweerde alle benodigde kennis al in huis te hebben. De financiering van de raket werd bereikt door Rocket Lab middels een Special Purpose Acquisition Company-deal aan de NASDAQ genoteerd te krijgen. Aanvankelijk werd 2024 genoemd als doeljaar voor een eerste lancering; tussentijds werd de doeldatum stapsgewijs naar op zijn vroegst in 2026 verschoven. Rocket Lab pushes back Neutron debut to 2025, SpaceNews, 7 mei 2024
Geschiedenis
Maart 2021: eerste concept miniatuur|Voorstelling van het eerste conceptontwerp Op 1 maart 2021 presenteerde Rocket Lab CEO Peter Beck het eerste conceptontwerp van de Neutron in een video waarin hij met uitgestreken gezicht met behulp van een blender (een stuk van) zijn pet opat. Dit deed hij omdat hij altijd had beweerd Electron nooit herbruikbaar te zullen maken en hij nogmaals een belofte ging breken door toch een grote raket te gaan maken. Introducing Neutron, YouTubekanaal Rocket Lab, 1 maart 2021
Dit eerste concept week op de meeste punten behoorlijk af van het latere ontwerp. Het zou volgens de eerste toen gepresenteerde gegevens een tweetrapsontwerp zijn. De diameter van zowel de trappen als de neuskegel zou 4,5 meter bedragen en de lengte 40 meter. Ze zouden toen volgens Beck anders dan de Electron niet van koolstofvezel worden gemaakt., Rocket Lab CEO says SPAC deal is 'a supercharger' for growth and adds ability to launch astronauts, CNBC, 1 maart 2021 Koolstofvezel is volgens hem niet geschikt voor veelvuldige herbruikbaarheid.
Als brandstof werd RP1 genoemd met vloeibare zuurstof als oxidator (samen kerolox genoemd). De eerste trap zou herbruikbaar worden en op een zeeplatform landen. Net als bij de Electron is het de bedoeling dat de eerste trap voor binnenkomst van de atmosfeer geen afremmende impuls (entry burn) uitvoert.
Peter Beck gaf aan dat deze raket ook geschikt zou worden voor bemande lanceringen en bevoorradingsvluchten. Het zou volgens hem onwijs zijn om bij een raketontwerp in deze transportklasse niet vanaf het begin rekening te houden met eventuele bemande vluchten en dan later het ontwerp later te moeten herzien.
De raket moest in 2024 gereedkomen.
Rocket Lab meldde aanvankelijk niet wat voor motoren ze zullen gebruiken voor de Neutron. Rocket Lab Unveils Plans for New 8-Ton Class Reusable Rocket for Mega-Constellation Deployment, Rocket Lab, 1 maart 2021 Maar op 27 november 2021 werd in een vacature voor een productietechnicus wel melding gemaakt van een raketmotor genaamd Archimedes.
Lanceringen vinden plaats vanaf LC-2 op de Mid-Atlantic Regional Spaceport in de Amerikaanse staat Virginia. Voor het project ging Rocket Lab op zoek naar een locatie voor een raketfabriek in de Verenigde Staten. Beck wilde de fabriek het liefst zo dicht mogelijk bij de lanceerbasis bouwen.
December 2021: hernieuwd en concreter concept Op 2 december 2021 werd een update-presentatie op YouTube geplaatst. Neutron Rocket, Development update, YouTubekanaal Rocket Lab, 2 december 2021 Het ontwerp was completer en op bijna alle punten aangepast. Het voldoet volgens Beck aan de ontwerpstandaard voor raketten van het jaar 2050.
Als eerste wordt de raket toch van koolstofvezel gemaakt. Normaliter is dat een tijdrovend, arbeidsintensief proces. Anders dan bij de Electron wordt de romp van koolstofvezel met een 3D-printer geproduceerd. Eerder was concurrent Relativity Space al begonnen met het 3D-printen van raketten. Zij werken met aluminium, later besloten zij de tanksecties van hun Terran R toch met conventionele methodes te bouwen. Volgens Peter Beck wordt de snelheid bij het printen met metaal in millimeters per minuut gerekend, terwijl het bij koolstof om meters per minuut gaat.
De romp wijkt opvallend af van andere hedendaagse raketten. Zo is de eerste trap niet cilindrisch van vorm, maar toelopend, met onderaan de zuurstoftank het breedste punt met een diameter van zeven meter. Deze vorm zou een geschiktere aerodynamica voor binnenkomst in de atmosfeer hebben. De vierdelige neuskegel met een binnendiameter van vijf meter zit met scharnieren vast aan de eerste trap en is te openen en te sluiten. De tweede trap zit samen met de vracht daarin ingesloten. De tweede trap hangt daarbij met zijn vrachtadapter aan de neuskegel.
Door de neuskegel niet af te werpen, maar samen met de eerste trap te laten terugkeren bespaart Rocket Lab zich de productie van nieuwe neuskegels voor iedere vlucht of de kosten van bergingsoperaties. Het mee terugnemen van de neuskegel suggereert dat de tweede trap pas na het overschrijden van de Kármánlijn zal worden losgelaten.
De zeven Archimedes-motoren van de eerste trap branden op met methalox (vloeibare methaan en vloeibare zuurstof) en gebruiken een gasgenerator open verbrandingscyclus en zijn ontworpen om gezamenlijk op piekvermogen een stuwkracht van 7.530 kilonewton te kunnen leveren. In de praktijk zullen ze 5.960 kilonewton leveren. Neutron op de website van Rocket Lab, geraadpleegd op 2 december 2021 Door niet tot het piekvermogen te gaan slijten de motoren minder wat de herbruikbaarheid ten goede komt. Voor motoren van deze grootte is de door Rocket Lab uitgevonden electropomp-verbrandingscyclus niet rendabel. De open cyclus is een van de meest gebruikte principes voor vloeibarebrandstofmotoren en betrekkelijk simpel ten opzichte van andere verbrandingscycli.
De straalpijpen steken nauwelijks uit de romp zodat ze goed beschermd worden tegen de hete plasmastromen die tijdens de binnenkomst in de atmosfeer ontstaan. Wat blijft uit het oude concept, is dat de raket geen entry-burn uitvoert. Het landingsgestel bestaat nu echter uit vier vaste poten met 500mm-schokdempers. Door geen uitklapbare poten te kiezen wordt de kans op technisch falen verkleind en het ontwerpproces versimpeld. Doordat de raket onderaan breder is hoeven de poten nauwelijks uit te steken.
Ook het beoogde landingsproces is veranderd; er wordt terug naar land gevlogen in plaats van op een schip te landen. Dit spaart kosten. Met een set stuurvinnen bovenaan de eerste trap moet deze zich door de atmosfeer naar de landingsplaats manoeuvreren.
Het herbruikbare deel van de raket is ontworpen om na de landing binnen 24 uur van een nieuwe tweede trap en vracht te kunnen worden voorzien en klaar te zijn voor lancering., Rocket Lab gives first look at plans for bigger, reusable Neutron rocket as it takes on SpaceX, CNBC, 2 december 2021 De tweede trap, het enige deel voorlopig niet herbruikbaar is, wordt met een Archimedes-motor uitgerust. Die is aangepast voor gebruik in het vacuüm van de ruimte en levert 1.110 kilonewton. Voordeel van het feit dat de neuskegel op de eerste trap wordt gemonteerd en de tweede trap daarin hangt is ook dat de tweede trap minder dynamische druk moet weerstaan en daardoor veel lichter kan worden gebouwd. Beck verwacht dat de tweede trap daardoor de lichtste (qua eigen massa) in zijn klasse wordt.
Beck wil dat Neutron in het bijzonder toegespitst zal zijn op het lanceren van satellietnetwerken. Daarnaast is de raket ook geschikt voor alle ander vrachten die men bij een raket in deze klasse mag verwachten. Er werd overigens niet gespecificeerd of dit nieuwe ontwerp nog geschikt is voor bemande ruimteschepen.
Wel werd gemeld dat de eerste prototype-tanks reeds waren gefabriceerd en de Archimedes-motoren in 2022 aan hun eerste hot fire tests worden onderworpen.
Wat betreft de lanceerplaats lijkt Rocket Lab LC-2 op de Mid-Atlantic Regional Spaceport minder logisch door de overstap van kerolox naar methalox, maar er werd bij de update-presentatie geen lanceerplaats gespecificeerd. Op 19 december 2021 vertelde Beck aan NSF dat er met meerdere lanceerbases wordt onderhandeld en alle mogelijkheden worden bestudeerd. De lanceerplaats zal geen toren bevatten en de leidingen voor het vullen van de tweede trap en de bovenste tank van de eerste trap lopen als wat in vakjargon race way wordt genoemd langs de buitenkant van de eerste trap in het verlengde van twee van landingspoten.
Ook werd in de video het eerder genoemde doeljaar 2024 niet beloofd. Tegen journalist Eric Berger zei Beck daarover dat ze naar 2024 toe werken maar dat hij daarover niet al te veelbelovend wilde overkomen met een onzinnig en onhaalbaar tijdschema. Tweet van Eric Berger, Twitter, 2 december 2021 Voorgaande tien jaar heeft geen enkele nieuwe mediumklasse-raket op het ooit beloofde schema gedebuteerd; een vertraging van drie jaar is niet uitzonderlijk.
Ontwikkeling en bouw Op 28 februari 2022 selecteerde Rocket Lab de Mid-Atlantic Regional Spaceport op Wallops Island in Virginia om de Neutron-raketten te produceren. Er kwam daar ook een lanceer-controlecentrum. Het complex moest 250 banen creëren., Rocket Lab Selects Virginia for Neutron Launch Site & Extensive Manufacturing Complex, Rocket Lab, 28 februari 2022 De nieuwe fabriek werd gebouwd op het schiereiland Delmarva vlak bij de dam die naar Wallops leidt. In een eerder plan zou de fabriek op Wallops zelf komen. Rocket Lab heeft al een lanceercomplex voor Electron op de Mid-Atlantic Regional Spaceport die binnen de hekken van LP-0A ligt. Het lanceercomplex voor Neutron werd even ten zuiden daarvan gebouwd en kreeg de naam LC-3.
Beck was op een zeker moment van plan om in 2024 een Neutron-raket gereed te krijgen. Doordat de Russische Sojoez sinds de Russische invasie van Oekraïne in 2022 onder Internationale sancties tegen Rusland tijdens de Russisch-Oekraïense oorlog valt gaf Beck aan te proberen de ontwikkeling te versnellen om in 2024 met drie Neutron-raketten het marktaandeel van de Sojoez over te nemen. Rocket Lab Weighs Speeding Development to Fill Gap Left by Soyuz, Bloomberg, 23 maart 2022 2024 bleek later niet haalbaar.
Ontwerp- en ontwikkelingsupdate september 2022 Op 21 september 2022 werd tijdens de Rocket Lab Inverstors Day in het Intrepid Sea, Air & Space Museum onder Spaceshuttle Enterprise een kleine ontwerp-update gegeven. De belangrijkste wijziging is dat de Archimedes-motoren nu gebruikmaken van een zuurstofrijke gesloten verbrandingscyclus. De stuwkracht per motor iets is afgenomen maar het aantal hoofdmotoren voor de eerste trap is opgeschroefd van zeven naar negen. De zuurstofrijke gesloten verbrandingscyclus werd tot noch toe door fabrikanten gebruikt voor motoren met een hoog stuwkrachtrendement en brengt dan extreme temperaturen als moeilijkheidsgraad met zich mee. Maar, doordat Rocket Lab niet voor dat hoge stuwkrachtrendement gaat worden de motoren juist minder heet dan bij een open verbrandingscyclus.
Ook is de neuskegel van vier naar twee delen gereduceerd. De totale lengte nam toe tot 42,8 meter. De vaste landingspoten werden vervangen door achterwaarts uitschuifbare poten wat de aerodynamica ten goede komt.
De nuttige lading is vijftien ton zonder boosterlanding. Met boosterlanding op een schip neemt dat af tot dertien ton en met een boosterlanding op land wordt dit acht ton. De Archimedes-motoren zullen in testinstallatie A3 van NASA’s Stennis Space Center in Mississippi worden getest. Deze installatie was origineel gebouwd om de geannuleerde Rocketdyne J-2X van het Constellationprogramma in te testen. Ook gaf Rocket Lab aan het ontwikkelen van een bemanningscapsule te onderzoeken maar dit moest volgens Beck "zeker niet als een aankondiging van een aankondiging worden gezien".Rocket Lab investors day 2022 & Neutron update, Youtubekanaal Rocket Lab, gepubliceerd op 22 september 2022