Quali sono alcuni modi per ridurre i costi di lancio?
Il lancio nello spazio è sempre stato molto costoso. Un tipico costo di lancio è di $ 5.000 - $ 10.000 USD per chilo di carico utile. Il lancio di un satellite da 450 kg può quindi costare fino a $ 10 milioni di dollari. Da quando abbiamo iniziato a lanciare cose nello spazio, gli scienziati hanno avuto un modo per fare brainstorming sui costi di lancio per aprire questa frontiera a più aziende, governi e individui. Tuttavia, finora sono stati fatti pochi progressi.
Una componente del costo di un lancio nello spazio è il carburante. Per ogni chilo di carico utile lanciato in un'orbita terrestre bassa, sono necessari 25-50 libbre di carburante. I razzi tipici sono alimentati da una combinazione di idrogeno liquido e ossigeno, che entrambi devono essere mantenuti a temperature molto basse utilizzando molte tonnellate di apparecchiature di raffreddamento criogeniche. Pensa a un razzo come a un frigorifero molto costoso delle dimensioni di un edificio alto.
Per ridurre i costi di lancio, un approccio è quello di costruire un razzo più grande. Grazie alle economie di scala, i razzi più grandi tendono a costare meno per chilo rispetto ai razzi più piccoli. Tuttavia, questo va solo così lontano. I razzi più grandi possono ridurre il costo di lancio per libbra di un fattore due o tre, ma non molto di più.
Le rotte più promettenti per ridurre sostanzialmente i costi di lancio riguardano soluzioni in cui il carico utile non ha bisogno di portare combustibile durante la salita. Questo è uno degli elementi più costosi del lancio di un razzo convenzionale: un razzo deve trasportare abbastanza carburante non solo per spingere il carico utile, ma anche il carburante rimanente durante la salita. Il fondo dell'atmosfera è il più denso e costoso in termini di energia per navigare, ma è anche qui che il razzo stesso è più pesante, che richiede serbatoi di carburante molto grandi.
Esistono diverse proposte per lanci spaziali senza carburante o con poco carburante. Uno è quello di utilizzare un motore ad aria respirabile (ramjet) per il primo stadio di risalita, usando l'ossigeno atmosferico come ossidante piuttosto che l'ossigeno di bordo. Questo era l'approccio utilizzato da SpaceShipOne, la prima nave spaziale costruita da una società privata. Un altro approccio più futuristico sarebbe quello di costruire un acceleratore elettromagnetico, o railgun, per sparare un carico così veloce da raggiungere l'orbita. Sfortunatamente, la maggior parte dei carichi utili sparati in orbita da un fucile ferroviario subirebbe accelerazioni di almeno 100 gravità, abbastanza da uccidere gli esseri umani. Pertanto, se un acceleratore elettromagnetico viene costruito per lanci nello spazio, verrebbe probabilmente utilizzato solo per inviare rifornimenti, come acqua o acciaio, piuttosto che astronauti o satelliti.
Un approccio ancora più futuristico per ridurre i costi di lancio sarebbe quello di costruire un ascensore spaziale, un cavo che si estende dall'equatore a un contrappeso in orbita attorno a 36.371 km (22.600 miglia) sopra la Terra. L'unico materiale noto abbastanza forte da poter essere utilizzato per un tale ascensore senza crollare sotto la forza di gravità sarebbero i nanotubi di carbonio. Attualmente, i nanotubi di carbonio costano circa $ 25.000 USD per chilogrammo, o $ 25 milioni USD per tonnellata. La creazione anche di un elevatore spaziale per semi richiederebbe circa 20 tonnellate, che ai prezzi di oggi costerebbero $ 500 milioni di dollari. Questo è piuttosto costoso, ma i prezzi per i nanotubi stanno scendendo e, secondo molti scienziati, la costruzione di un ascensore spaziale potrebbe essere economicamente fattibile entro il 2020.