Lanciarsi nello spazio è sempre stato molto costoso. Un tipico costo di lancio è di $ 5,000 – $ 10,000 USD per libbra di carico utile. Il lancio di un satellite da 1,000 libbre (450 kg) può quindi costare fino a $ 10 milioni di dollari. Da quando abbiamo iniziato a lanciare oggetti nello spazio, gli scienziati hanno cercato modi per ridurre i 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 spaziale è il carburante. Per ogni chilo di carico utile lanciato nell’orbita terrestre bassa, sono necessarie 25-50 libbre di carburante. I razzi tipici sono alimentati da una combinazione di idrogeno liquido e ossigeno, che devono essere mantenuti entrambi a temperature molto basse utilizzando molte tonnellate di apparecchiature di raffreddamento criogenico. 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 costruire un razzo più grande. Grazie alle economie di scala, i razzi più grandi tendono a costare meno per libbra 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 carburante con sé durante la salita. Questo è uno degli elementi più costosi di un lancio di razzi convenzionali: 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 il più costoso in termini di energia da attraversare, ma è anche il punto in cui il razzo stesso è più pesante, richiedendo serbatoi di carburante molto grandi.
Ci sono diverse proposte per lanci spaziali senza carburante o a basso consumo di carburante. Uno è quello di utilizzare un motore a respirazione d’aria (reattore) per la prima fase di ascesa, utilizzando l’ossigeno atmosferico come ossidante piuttosto che l’ossigeno di bordo. Questo è stato l’approccio utilizzato da SpaceShipOne, la prima nave spaziale costruita da un’azienda 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 cannone a rotaia subirebbero accelerazioni di almeno 100 gravità, sufficienti per uccidere esseri umani. Pertanto, se un acceleratore elettromagnetico fosse costruito per i lanci spaziali, sarebbe 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 a 36,371 km (22,600 miglia) sopra la Terra. L’unico materiale conosciuto abbastanza forte da essere usato 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 di USD per tonnellata. Creare anche un ascensore per lo spazio dei semi richiederebbe circa 20 tonnellate, che ai prezzi odierni costerebbero 500 milioni di dollari. È piuttosto costoso, ma i prezzi dei nanotubi stanno diminuendo e molti scienziati ritengono che la costruzione di un ascensore spaziale possa essere economicamente fattibile entro il 2020.