Economía del ascensor espacial - Space elevator economics
La economía de los elevadores espaciales compara el costo de enviar una carga útil a la órbita terrestre a través de un elevador espacial con el costo de hacerlo con alternativas, como los cohetes .
Costos de los sistemas actuales (cohetes)
Los costos de usar un sistema bien probado para lanzar cargas útiles son altos. El costo principal proviene de los componentes del sistema de lanzamiento que no están destinados a ser reutilizados, que normalmente se queman en la atmósfera o se envían a las órbitas del cementerio . Incluso cuando se reutilizan componentes, a menudo hay un alto costo de renovación. Para las órbitas de transferencia geoestacionarias , los precios son tan bajos como US $ 11,300 / kg para un lanzamiento de Falcon Heavy o Falcon 9 . Los costos de los lanzamientos en órbita terrestre baja son significativamente menores, pero esta no es la órbita prevista para un ascensor espacial.
Reducciones de costos propuestas
Se han propuesto varias adaptaciones del diseño de cohete convencional para reducir el coste. Varios están actualmente en desarrollo, como el SpaceX Starship . Un precio aspiracional para este vehículo de lanzamiento totalmente reutilizable es de $ 10 / kg, significativamente más barato que la mayoría de los ascensores espaciales propuestos. New Glenn también está actualmente en desarrollo, un cohete parcialmente reutilizable que promete reducir el precio. Sin embargo, no se ha especificado un costo exacto por lanzamiento. Otros, como Sea Dragon y Roton , no han logrado obtener fondos suficientes. El transbordador espacial prometió una gran reducción de costos, pero tuvo un rendimiento financiero inferior debido a los grandes costos de renovación necesarios después de cada lanzamiento.
Estimaciones de costos para un ascensor espacial
Para un elevador espacial, el costo varía según el diseño. Bradley C. Edwards recibió fondos del NIAC de 2001 a 2003 para escribir un artículo, describiendo el diseño de un ascensor espacial. En él declaró que: "El primer elevador espacial reduciría los costos de elevación inmediatamente a $ 100 por libra" ($ 220 / kg).
La energía potencial gravitacional de cualquier objeto en órbita geosincrónica (GEO), en relación con la superficie de la Tierra, es de aproximadamente 50 MJ (15 kWh) de energía por kilogramo (ver órbita geosincrónica para más detalles). Utilizando los precios de la electricidad al por mayor de 2008 a 2009 y la eficiencia actual del 0,5% de la transmisión de energía , un ascensor espacial requeriría 220 dólares EE.UU. / kg solo en costos eléctricos. El Dr. Edwards espera que los avances técnicos aumenten la eficiencia al 2%.
Sin embargo, debido al hecho de que los ascensores espaciales tendrían un rendimiento limitado, ya que solo unas pocas cargas útiles podrían subir por la correa en un momento dado, el precio de lanzamiento puede estar sujeto a las fuerzas del mercado.
Financiamiento de los costos de capital
Según un documento presentado en el 55 ° Congreso Astronáutico Internacional en Vancouver en octubre de 2004, el ascensor espacial puede considerarse un megaproyecto de prestigio cuyo costo estimado actual (US $ 6.2 mil millones) es favorable en comparación con otros megaproyectos, por ejemplo, puentes, tuberías, túneles, torres altas. , enlaces ferroviarios de alta velocidad y maglev. Los costos también son favorables en comparación con los de otros sistemas aeroespaciales y vehículos de lanzamiento.
Costo total de un elevador espacial de Edwards financiado con fondos privados
Se estima que un ascensor espacial construido de acuerdo con la propuesta de Edwards costará $ 6 mil millones.
A modo de comparación, potencialmente en el mismo período de tiempo que el ascensor:
- Se estima que el Skylon , un avión espacial de una sola etapa a órbita con capacidad de carga de 12.000 kg (no un cohete convencional) tiene un costo de I + D y producción de aproximadamente $ 15 mil millones. El vehículo tiene un precio de alrededor de $ 3,000 / kg. Skylon sería adecuado para lanzar carga y particularmente personas a una órbita terrestre baja / media (apuntando a un máximo de 30 personas por vuelo). Los primeros diseños de ascensores espaciales solo mueven carga, pero también podrían trasladar personas a una gama mucho más amplia de destinos.
- Otro proyecto alternativo para lograr que un gran número de personas y carga orbite a bajo costo durante este período de tiempo es la nave espacial SpaceX que, como Skylon, no es un diseño de cohete convencional, ya que será completamente reutilizable. Su capacidad de carga será de entre 100 y 150 toneladas (220,000 y 330,000 lb), se estima que tendrá un costo de I + D de $ 10 mil millones y un costo de producción de alrededor de $ 200 millones para la tripulación de Starship, $ 130 millones para el petrolero Starship y $ 230 millones. para Super Heavy. El sistema tiene un precio de etiqueta de menos de $ 140 / kg, que posiblemente sea tan bajo como $ 47 / kg. Será capaz de transportar a 100 personas cómodamente a Marte (por lo tanto, significativamente más a la órbita terrestre baja / media).