Le lancement dans l’espace a toujours été très coûteux. Un coût de lancement typique est de 5,000 10,000 $ à 1,000 450 $ US par livre de charge utile. Le lancement d’un satellite de 10 XNUMX lb (XNUMX kg) peut donc coûter plus de XNUMX 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 pour ouvrir cette frontière à davantage d’entreprises, de gouvernements et de particuliers. Cependant, peu de progrès ont été accomplis à ce jour.
Une composante du coût d’un lancement spatial est le carburant. Pour chaque livre de charge utile lancée en orbite terrestre basse, 25 à 50 livres de carburant sont nécessaires. Les fusées typiques sont alimentées par une combinaison d’hydrogène et d’oxygène liquides, qui doivent tous deux être maintenus à des températures très basses à l’aide de plusieurs tonnes d’équipements de refroidissement cryogénique. Pensez à une fusée comme à un réfrigérateur très cher de la taille d’un grand bâtiment.
Pour réduire les coûts de lancement, une approche consiste à construire une fusée plus grosse. Grâce aux économies d’échelle, les fusées plus grosses ont tendance à coûter moins cher par livre que les fusées plus petites. Cependant, cela ne va que jusqu’à présent. Des fusées plus grosses peuvent réduire le coût de lancement par livre d’un facteur de deux ou trois, mais pas beaucoup plus que cela.
Les voies les plus prometteuses pour réduire considérablement les coûts de lancement impliquent des solutions où la charge utile n’a pas besoin d’apporter du carburant avec elle pendant l’ascension. C’est l’un des éléments les plus coûteux d’un lancement de fusée conventionnel – une fusée doit transporter suffisamment de carburant non seulement pour propulser la charge utile, mais aussi le carburant restant pendant la montée. Le fond de l’atmosphère est le plus dense et le plus coûteux en énergie à traverser, mais c’est aussi là que la fusée elle-même est la plus lourde, nécessitant de très gros réservoirs de carburant.
Il existe plusieurs propositions de lancements spatiaux sans ou à faible consommation de carburant. L’une consiste à utiliser un moteur à respiration aérienne (réacteur à réaction) pour la première étape de l’ascension, en utilisant l’oxygène atmosphérique comme comburant plutôt que l’oxygène à bord. C’est l’approche utilisée par SpaceShipOne, le premier vaisseau spatial construit par une entreprise privée. Une autre approche plus futuriste consisterait à construire un accélérateur électromagnétique, ou canon à rail, pour tirer une charge utile si rapidement qu’elle atteint l’orbite. Malheureusement, la plupart des charges utiles tirées en orbite à partir d’un canon à rails subiraient des accélérations d’au moins 100 gravités, suffisamment pour tuer des êtres humains. Par conséquent, si un accélérateur électromagnétique est construit pour les lancements spatiaux, il ne serait 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 à 36,371 22,600 km (25,000 25 miles) au-dessus de la Terre. Le seul matériau connu suffisamment solide pour être utilisé pour un tel ascenseur sans s’effondrer sous la force de gravité serait les nanotubes de carbone. Actuellement, les nanotubes de carbone coûtent environ 20 500 USD par kilogramme, soit 2020 millions de dollars USD par tonne. La création même d’un ascenseur spatial de semences nécessiterait environ XNUMX tonnes, ce qui, aux prix actuels, coûterait XNUMX millions de dollars US. C’est assez cher, 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 XNUMX.