Quelles sont certaines façons de réduire les coûts de lancement?
Se lancer dans l'espace a toujours été très coûteux. Un lancement typique coûte entre 5 000 et 10 000 USD par livre de charge utile. Le lancement d'un satellite de 450 kg peut donc coûter plus de 10 millions de dollars US. Depuis que nous avons commencé à lancer des objets dans l'espace, les scientifiques ont réfléchi à des moyens de réduire les coûts de lancement afin d'ouvrir cette frontière à davantage d'entreprises, de gouvernements et de particuliers. Cependant, peu de progrès ont été réalisés à ce jour.
Le carburant est une composante du coût d'un lancement spatial. Pour chaque livre de charge utile lancée sur une orbite terrestre basse, il faut 25 à 50 livres de carburant. Les fusées typiques sont alimentées par une combinaison d'hydrogène liquide et d'oxygène, qui doivent toutes deux être maintenues à de très basses températures à l'aide de nombreuses tonnes d'équipement de refroidissement cryogénique. Imaginez une fusée comme un réfrigérateur très coûteux de la taille d’un grand immeuble.
Pour réduire les coûts de lancement, une approche consiste à construire une plus grande fusée. Grâce aux économies d’échelle, les grosses roquettes coûtent généralement moins cher la livre que les petites roquettes. Cependant, cela ne va que jusqu'à présent. Les grosses roquettes peuvent réduire le coût de lancement par livre d'un facteur deux ou trois, mais pas beaucoup plus que cela.
Les solutions les plus prometteuses pour réduire considérablement les coûts de lancement impliquent des solutions dans lesquelles la charge utile n’a pas besoin d’apporter du carburant lors de l’ascension. C’est l’un des éléments les plus coûteux d’un lancement de fusée conventionnelle - une fusée doit transporter suffisamment de carburant, non seulement pour propulser la charge utile, mais également pour le carburant restant lors de sa montée. Le fond de l’atmosphère est le plus dense et le plus coûteux en énergie, mais c’est également là que la fusée elle-même est la plus lourde, nécessitant de très grands réservoirs de carburant.
Il y a plusieurs propositions pour des lancements dans des espaces sans carburant ou à carburant faible. La première consiste à utiliser un moteur à respiration aérienne (statoréacteur) pour la première étape de l'ascension, en utilisant l'oxygène atmosphérique comme oxydant plutôt que l'oxygène à bord. C'est l'approche utilisée par SpaceShipOne, le premier vaisseau spatial construit par une société privée. Une autre approche, plus futuriste, consisterait à construire un accélérateur électromagnétique, ou fusil à rail, afin de tirer une charge utile si rapidement qu’elle atteint l’orbite. Malheureusement, la plupart des charges utiles tirées en orbite par un canon à rails subiraient des accélérations d'au moins 100 gravités, suffisantes pour tuer des êtres humains. Par conséquent, si un accélérateur électromagnétique est construit pour les lancements spatiaux, il ne sera probablement utilisé que pour envoyer des fournitures, telles que de l'eau ou de l'acier, plutôt que des astronautes ou des satellites.
Une approche encore plus futuriste pour réduire les coûts de lancement consisterait à construire un ascenseur spatial, une attache s'étendant de l'équateur à un contrepoids en orbite autour de 36 371 km (22 600 milles) au-dessus de la Terre. Les nanotubes de carbone seraient le seul matériau connu suffisamment résistant pour être utilisé dans un tel ascenseur sans s’effondrer sous l’effet de la gravité. Actuellement, les nanotubes de carbone coûtent environ 25 000 USD par kilogramme, soit 25 millions de USD par tonne. La création même d'un silo à semences nécessiterait environ 20 tonnes, ce qui, aux prix actuels, coûterait 500 millions de dollars US. Ceci est assez coûteux, mais les prix des nanotubes sont en baisse et de nombreux scientifiques pensent que la construction d'un ascenseur spatial pourrait être économiquement réalisable d'ici 2020.