打ち上げコストを削減する方法は何ですか？

宇宙への発射は常に非常に高価です。 一般的な打ち上げコストは、ペイロード1ポンドあたり5,000〜10,000米ドルです。 したがって、1,000ポンド（450 kg）の衛星を発売すると、1,000万ドル以上の費用がかかります。 私たちが宇宙に物事を開始し始めて以来、科学者は、より多くの企業、政府、個人にこのフロンティアを開くために、打ち上げコストを削減する方法をブレインストーミングしてきました。 ただし、これまでの進歩はほとんどありませんでした。

コストの1つのコンポーネントは燃料です。 低い地球軌道に打ち上げられたペイロードのポンドごとに、25〜50ポンドの燃料が必要です。 典型的なロケットは、液体の水素と酸素の組み合わせによって燃料を供給されており、どちらも極低温冷却装置を使用して非常に低い温度で保持する必要があります。 ロケットは非常に高価な冷蔵庫の背が高い建物のサイズと考えてください。

発射コストを削減するには、1つのアプローチがより大きなロケットを構築することです。 規模の経済のおかげで、大きなロケットは1ポンあたりのコストが低くなる傾向がありますd小さなロケットよりも。 ただし、これはこれまでのところです。 大きなロケットは、1ポンドあたりの発射コストを2〜3倍削減できますが、それ以上のものではありません。

発射コストを大幅に削減するための最も有望なルートには、ペイロードが上昇中に燃料を持ち込む必要がないソリューションが含まれます。 これは、従来のロケット発射の最も高価な要素の1つです。ロケットは、ペイロードを推進するだけでなく、途中で残りの燃料を搭載する必要があります。 大気の底は、ナビゲートするエネルギーの点で最も密度があり、最も高価ですが、これはロケット自体が最も重く、非常に大きな燃料タンクを必要とする場所でもあります。

燃料レスまたは低燃料スペースの発売については、いくつかの提案があります。 1つは、大気酸素を使用して、上昇の第1段階に空気呼吸エンジン（RAMJET）を使用することです。nボード酸素ではなく酸化剤。 これは、民間企業によって建設された最初の宇宙船であるSpaceshiponeが使用するアプローチでした。 もう1つのより未来的なアプローチは、電磁加速器またはRailgunを構築して、軌道に到達するほど速くペイロードを発射することです。 残念ながら、レールガンから軌道に発射されたほとんどのペイロードは、人間を殺すのに十分な少なくとも100の重力の加速を経験します。 したがって、電磁加速器が宇宙発射のために構築されている場合、宇宙飛行士や衛星ではなく、水や鋼などの物資を送るためにのみ使用される可能性があります。

打ち上げコストを削減するためのさらに未来的なアプローチは、赤道から36,371 km（22,600マイル）を周回するカウンターバランスに伸びる宇宙エレベーターを建設することです。 重力の下で崩壊することなく、このようなエレベーターに使用するのに十分な強力な唯一の既知の材料は、カーボンナノチューブです。 現在、カーボンナノチューブ1キログラムあたり約25,000米ドル、または1トンあたり2500万米ドルの費用がかかります。 シードスペースエレベーターでさえも作成するには、約20トンが必要であり、今日の価格では5億ドルの費用がかかります。 これは非常に高価ですが、ナノチューブの価格は下落しており、多くの科学者は、スペースエレベーターを建設することは2020年までに経済的に実現可能であると考えています。