Electron with kick stage

El Electron es, en su forma básica, un lanzador de dos etapas: nueve motores Rutherford en la primera y un Rutherford optimizado para el vacío en la segunda. Esa segunda etapa deja a sus pasajeros donde termina su encendido, y en los vuelos compartidos eso significa que los satélites pequeños tienen que conformarse con la órbita que conviene a la carga principal. Rocket Lab lo planteó así al presentar la novedad: muchos operadores de satélites pequeños habían tenido que renunciar a la órbita óptima por no ser el pasajero principal. La respuesta fue una tercera etapa opcional, la «kick stage», diseñada para circularizar las órbitas de las cargas y colocarlas con más precisión y en menos tiempo.

La kick stage voló por primera vez en el segundo lanzamiento del Electron, «Still Testing», que despegó el 21 de enero de 2018 desde el Complejo de Lanzamiento 1 de la península de Māhia, en Nueva Zelanda; fue también el primer lanzamiento con éxito del cohete, después de que el vuelo inaugural de mayo de 2017 no alcanzara la órbita. La misión, retrasada seis veces entre diciembre de 2017 y enero de 2018 por meteorología, tráfico orbital, problemas del cohete y seguridad del campo de tiro, llevaba CubeSats de Planet y de Spire. Rocket Lab no reveló la existencia de la etapa hasta después del vuelo. Una vez en órbita, la kick stage permaneció en vuelo libre unos 40 minutos, encendió su motor Curie, lo apagó y desplegó los dos satélites Lemur-2 de Spire en una órbita circularizada de unos 500 km con 85,0° de inclinación, mientras el satélite Dove Pioneer de Planet quedaba en una órbita elíptica de 289 × 533 km. La diferencia entre unos y otro resumía la utilidad del invento.

La etapa lleva un único motor Curie, de propulsión líquida, reencendible e impreso en 3D, alimentado con propelente «verde» no tóxico; en las fotografías que difundió Rocket Lab se distinguen en el centro las cuatro esferas plateadas de su sistema de propulsión. Dispone de un sistema de control de reacción de gas frío para apuntar con precisión y de aviónica, energía y comunicaciones propias, de modo que funciona como un pequeño vehículo independiente una vez separado de la segunda etapa. Puede transportar hasta 150 kg de carga útil y, al admitir varios encendidos, colocar cargas distintas en órbitas distintas, lo que según el fundador de la empresa, Peter Beck, abría muchas más opciones a los clientes de vuelos compartidos y permitía desplegar constelaciones de CubeSats más deprisa. Rocket Lab la presentó además como una solución de sostenibilidad: en lugar de dejar una etapa grande decayendo en órbita, la kick stage usa su propia propulsión para desorbitarse al acabar la misión.

Las fuentes no coinciden sobre el propelente del Curie: unas hablan de un monopropelente «verde» y otras de un bipropelente. La prensa especializada lo aclara: el motor original funcionaba con un único propelente verde, y en 2019 se mejoró para alimentarse de una mezcla bipropelente verde de combustible y oxidante. La versión mejorada se estrenó el 17 de octubre de 2019 en la misión «As the Crow Flies», desde Māhia, con el demostrador Palisade de Astro Digital, un CubeSat de 16U de unos 20 kg. El Electron llevó el conjunto a una órbita de aparcamiento unos nueve minutos después del despegue; allí liberó la kick stage, que completó la maniobra y soltó el Palisade unos 71 minutos tras el lanzamiento en una órbita polar casi circular de unos 1200 km. Una cámara en la segunda etapa transmitió imágenes de la kick stage con el satélite sobre el fondo de la Tierra. Después, la etapa volvió a encender el Curie para salir de órbita; Beck celebró una combustión de desorbitado perfecta para no dejar basura en el espacio durante generaciones.

La capacidad de reencendido convirtió la etapa en una herramienta para cambiar de plano orbital. En la misión «In Focus», el 28 de octubre de 2020, el Electron llevó nueve satélites SuperDove de Planet y el CE-SAT-IIB de Canon Electronics a una órbita heliosíncrona de 500 km; tras el despliegue, la kick stage modificó su inclinación. En mayo de 2023, en los dos lanzamientos de la constelación TROPICS de la NASA, «Rocket Like A Hurricane» (8 de mayo) y «Coming to a Storm Near You» (26 de mayo), cada uno con dos CubeSats, la carga era tan ligera que la segunda etapa completó por sí sola la inserción orbital y la kick stage se reservó para el encendido de cambio de plano hasta la inclinación prevista.

Del diseño de la kick stage derivó el Photon, la nave de Rocket Lab que se lanzó por primera vez como etapa del Electron en agosto de 2020 y que se trata aparte; una versión modificada del Photon usa un derivado del motor llamado HyperCurie. La kick stage básica siguió siendo la tercera etapa habitual del Electron para repartir y afinar las órbitas de sus pasajeros.