S'appuyant sur les succès du programme suborbital New Shepard, Blue Origin est entrée dans une période de transformation profonde, se tournant vers le marché des lancements orbitaux, significativement plus complexe et compétitif. Ce changement stratégique, initié sérieusement au milieu des années 2010, a impliqué le développement ambitieux du New Glenn, un véhicule de lancement orbital lourd nommé d'après l'astronaute pionnier John Glenn. Destiné à servir un large éventail de missions, y compris le déploiement de satellites commerciaux, des contrats gouvernementaux pour des charges utiles de sécurité nationale, et potentiellement l'exploration des profondeurs de l'espace, le New Glenn représentait un bond d'un ordre de grandeur en complexité d'ingénierie et de fabrication par rapport à son prédécesseur suborbital. Le véhicule a été conçu pour comporter une première étape réutilisable, un différenciateur technologique et économique critique dans l'industrie des lancements en évolution, visant à réduire les coûts par lancement et à augmenter la cadence des missions. Cette transition a nécessité une montée en puissance massive des capacités d'ingénierie, de fabrication et d'exploitation, passant des exigences relativement limitées du vol suborbital aux défis bien plus grands de la mise en orbite de charges utiles substantielles autour de la Terre et au-delà. Les ambitions de l'entreprise se sont considérablement élargies au-delà de son succès suborbital initial, la positionnant comme un concurrent direct sur le marché mondial du transport spatial à enjeux élevés, un domaine connaissant une croissance rapide, alimentée par les constellations de satellites et un intérêt gouvernemental renouvelé pour l'exploration lunaire et martienne.
Parallèlement au programme New Glenn, Blue Origin a effectué un mouvement stratégique critique en développant et en commercialisant son moteur BE-4. Ce moteur à combustion liquide au gaz naturel (LNG)/oxygène liquide (LOX) à combustion étagée, riche en oxygène, a été conçu non seulement pour propulser la première étape du New Glenn, mais aussi pour être une offre commerciale à d'autres fournisseurs de lancement. La sophistication technique du BE-4 résidait dans son cycle de combustion étagée riche en oxygène, une architecture de propulsion très efficace mais notoirement difficile, nécessitant des sciences des matériaux avancées et une fabrication de précision pour gérer des températures et des pressions extrêmes. En 2017, United Launch Alliance (ULA), une coentreprise entre Boeing et Lockheed Martin et un fournisseur crucial de services de lancement pour le gouvernement américain, a sélectionné le BE-4 pour propulser la première étape de sa fusée Vulcan Centaur de nouvelle génération. Cette décision a été décisive ; elle a cimenté la position de Blue Origin en tant que fournisseur majeur de systèmes de propulsion dans l'industrie des lancements américains et a fourni une validation externe substantielle des prouesses d'ingénierie de Blue Origin. Le contrat était estimé à plusieurs centaines de millions de dollars sur la durée du programme Vulcan, offrant à Blue Origin un flux de revenus significatif et réduisant sa dépendance financière uniquement sur le manifeste de vol éventuel du New Glenn. Le choix de l'ULA était largement motivé par la nécessité d'un moteur produit localement pour remplacer le RD-180 fabriqué en Russie, qui propulsait sa fusée Atlas V, dans un contexte de tensions géopolitiques et de directives du Congrès pour éliminer les systèmes de propulsion étrangers.
Cependant, cette époque n'était pas sans ses défis substantiels. Le développement du moteur BE-4, malgré son design prometteur, s'est avéré plus complexe et chronophage que prévu initialement. Les difficultés inhérentes à la maîtrise du cycle de combustion étagée riche en oxygène, y compris des problèmes de conception de turbopompe, de stabilité de combustion à haute pression et de fatigue des matériaux, ont nécessité des tests approfondis et des redésignations itératives. Ces complexités d'ingénierie ont entraîné des retards significatifs tant pour le New Glenn que pour le programme Vulcan Centaur de l'ULA. Bien qu'initialement prévu pour une qualification de vol au début des années 2020, les tests rigoureux du BE-4 se sont poursuivis jusqu'en 2023. Des rapports de l'industrie et des déclarations publiques ont indiqué que ces retards ont eu un impact sur la capacité de Blue Origin à faire débuter le New Glenn aussi rapidement que certains concurrents, illustrant les difficultés inhérentes et l'intensité capitalistique à faire évoluer la technologie des fusées du design conceptuel au matériel qualifié pour le vol, en particulier pour les systèmes de lancement lourds. La période de développement prolongée a nécessité des niveaux d'investissement soutenus dans la recherche, le développement et les capacités de fabrication avancées.
La concurrence sur le marché des lancements orbitaux s'est intensifiée de manière spectaculaire durant cette période, principalement de la part de SpaceX, qui continuait à faire progresser son programme Starship et à sécuriser de nombreux contrats gouvernementaux et commerciaux, souvent à des prix très compétitifs facilités par sa stratégie de réutilisabilité rapide. Blue Origin a également rencontré des défis significatifs pour obtenir des contrats gouvernementaux critiques, notamment le programme Human Landing System (HLS) pour les missions lunaires Artemis de la NASA. En avril 2021, la NASA a sélectionné SpaceX pour le premier contrat HLS, un contrat à source unique d'une valeur de 2,9 milliards de dollars pour le développement et la démonstration de son Starship en tant que module de descente lunaire, contournant la proposition de l'équipe nationale de Blue Origin, qui incluait Lockheed Martin, Northrop Grumman et Draper, et était centrée sur son module de descente Blue Moon. Cette décision a entraîné un recours formel et un défi juridique subséquent de la part de Blue Origin devant la Cour des réclamations fédérales des États-Unis, alléguant des irrégularités dans l'acquisition. Bien que l'action légale ait temporairement interrompu le travail sur le programme HLS pendant plusieurs mois, elle a finalement échoué, soulignant l'environnement concurrentiel féroce, l'importance stratégique d'un financement gouvernemental important dans le développement spatial avancé, et le rôle critique de ces contrats dans l'établissement d'un leadership sur le marché.
Pour s'adapter à ces nouvelles réalités et accélérer ses programmes de développement, Blue Origin a considérablement élargi ses installations de fabrication en Floride, près de Cape Canaveral, en investissant des centaines de millions de dollars dans une usine New Glenn de 750 000 pieds carrés et une installation de production dédiée au moteur BE-4. L'entreprise a également investi des capitaux dans une infrastructure de test avancée, y compris des bancs d'essai de moteurs à grande échelle dans ses installations du Texas occidental capables de gérer l'immense poussée du BE-4. Cette expansion rapide a été accompagnée d'une campagne massive de recrutement ; le nombre d'employés de l'entreprise est passé de quelques centaines dans ses premières années à plus de 10 000 employés sur plusieurs sites au début des années 2020, reflétant un développement agressif de sa main-d'œuvre technique et opérationnelle. Blue Origin a également poursuivi des partenariats stratégiques, complétant ses capacités internes et affinant davantage sa structure organisationnelle. Cela a nécessité une évolution d'une équipe suborbitale relativement petite et concentrée vers une équipe gérant simultanément des projets divers et complexes, y compris des moteurs haute performance, des lanceurs orbitaux et des modules de descente lunaires, chacun ayant des exigences techniques distinctes, des calendriers programmatiques et des demandes de chaîne d'approvisionnement.
Les périodes difficiles comprenaient les retards persistants pour le New Glenn, qui ont repoussé son vol inaugural prévu à plusieurs reprises des cibles initiales de 2020-2021 à des années ultérieures, et l'investissement en capital substantiel continu nécessaire pour soutenir le développement simultané du moteur BE-4, du lanceur lourd New Glenn et du module de descente Blue Moon. La perte du contrat HLS et l'action légale subséquente, bien que finalement infructueuses, ont démontré la détermination de l'entreprise à rivaliser agressivement pour des programmes gouvernementaux cruciaux et sa volonté d'exploiter toutes les voies disponibles dans la poursuite de ses objectifs stratégiques. Malgré ces revers et le contrôle intense qui accompagne souvent les entreprises aérospatiales de haut profil, l'entreprise est restée fermement engagée envers sa vision à long terme. Cette résilience a été particulièrement renforcée par le soutien financier significatif de son fondateur, Jeff Bezos, permettant à Blue Origin de traverser des cycles de développement prolongés et intensifs en capital et une concurrence intense sans les pressions immédiates auxquelles sont confrontées les entreprises cotées en bourse ou celles dépendant du capital-risque pour des retours à court terme. La perception publique de Blue Origin durant cette période a souvent évolué d'un innovateur discret et secret à un concurrent plus affirmé, et parfois controversé, sur le marché aérospatial à enjeux élevés.
Au début des années 2020, Blue Origin s'était fondamentalement transformée d'un fournisseur de tourisme et de recherche suborbital en une entreprise aérospatiale à spectre complet avec des véhicules de lancement orbitaux et des systèmes d'exploration lunaire en phases avancées de développement. L'aboutissement d'années d'ingénierie intensive et de tests a vu le moteur BE-4 obtenir sa qualification de vol d'ici fin 2023, une étape critique qui a permis au Vulcan Centaur de l'ULA de progresser vers son vol inaugural. De plus, démontrant sa capacité à persévérer face aux défis et à adapter sa stratégie, en mai 2023, Blue Origin a reçu un contrat HLS subséquent de la NASA, un prix ferme et fixe d'une valeur de 3,4 milliards de dollars, pour son module de descente Blue Moon, spécifiquement pour la mission Artemis V et les missions suivantes. Cette victoire majeure a repositionné l'entreprise en tant qu'acteur clé de l'exploration lunaire, sécurisant un rôle crucial dans les futures missions Artemis et validant son investissement à long terme dans des systèmes lunaires avancés. Cela a démontré la capacité de Blue Origin à surmonter les revers compétitifs initiaux et à sécuriser des contrats de grande valeur, établissant fermement sa trajectoire vers des activités dans l'espace profond et sa vision globale d'habiliter des millions de personnes à vivre et à travailler dans l'espace.