Экономика космического лифта - Space elevator economics

Экономика космического лифта сравнивает стоимость отправки полезной нагрузки на околоземную орбиту через космический лифт со стоимостью использования альтернатив, например ракеты.

Стоимость существующих систем (ракет)

Стоимость использования проверенной системы для запуска полезные нагрузки высокие. Цены варьируются от 2350 долларов за кг за Falcon Heavy запускать[1][2] до АМЕРИКАНСКИЙ ДОЛЛАР$ 40,000 / кг на Пегас запуск (2004 г.).[3][4] Различные предложенные системы предлагали более низкие ставки, но не получали достаточного финансирования (Ротон; Морской дракон ), все еще находятся в разработке, например New Glenn или SpaceX Starship (что обещает цену всего $ 47 / кг[5] и первый полет в 2020-х[6]) или, что чаще всего, финансово отстают (как в случае Космический шатл ). В Штиль-3а Стоимость ракеты составляет около 400 долларов за кг, но запуски случаются нечасто и имеют сравнительно небольшой объем. полезная нагрузка, а его затраты частично субсидируются Русский флот в рамках пусковых учений.[7]

Стоимость ракеты[требуется разъяснение ] относительно немного изменились с 1960-х годов, но рынок остается очень стабильным.[4]

Смета на космический лифт

Стоимость космического лифта зависит от конструкции. Брэдли С. Эдвардс получил финансирование от NIAC с 2001 по 2003 год писать статью,[8] описание конструкции космического лифта. В нем он заявил, что: «Первый космический лифт сразу снизил бы стоимость лифта до 100 долларов за фунт» (220 долларов за кг).[9][10]

Гравитационная потенциальная энергия любого объекта на геостационарной орбите (ГСО) относительно поверхности Земли составляет около 50 МДж (15 кВтч) энергии на килограмм (увидеть геостационарная орбита подробнее). Используя оптовые цены на электроэнергию с 2008 по 2009 год, и текущую эффективность 0,5% мощное излучение космический лифт потребует 220 долларов США / кг только на электричество. Доктор Эдвардс ожидает, что технический прогресс повысит эффективность до 2%.[11][12]

Однако из-за того, что космические лифты будут иметь ограниченную пропускную способность, так как только несколько полезных нагрузок могут подняться по тросу одновременно, цена запуска может зависеть от рыночных сил.

Финансирование капитальных затрат

Согласно докладу, представленному на 55-м Международном астронавтическом конгрессе[13] в Ванкувер в октябре 2004 г. космический лифт можно считать престижным мегапроект чья текущая сметная стоимость (6,2 млрд долларов США) более выгодна по сравнению с другими мегапроектами, например, мосты, трубопроводы, туннели, высокие башни, высокоскоростные железнодорожные пути и маглевы. Стоимость также ниже, чем у других аэрокосмических систем и ракет-носителей.[14]

Общая стоимость частного космического лифта Эдвардса

Космический лифт, построенный по предложению Эдвардса, оценивается в 6 миллиардов долларов.[15]

Для сравнения, потенциально в те же сроки, что и лифт:

  • то Skylon, одноступенчатый орбитальный космический самолет грузоподъемностью 12 000 кг (не обычная ракета), по оценкам, будет иметь затраты на НИОКР и производство примерно в 15 миллиардов долларов.[15] Цена на автомобиль составляет около 3000 долларов / кг. Skylon подойдет для запуска груза и особенно человек на низкую / среднюю околоземную орбиту (максимум 30 человек за полет[16]). Ранние конструкции космических лифтов перемещали только грузы, но могли также перемещать людей в гораздо более широкий круг пунктов назначения.[17]
  • Еще один альтернативный проект, позволяющий недорого вывести на орбиту большое количество людей и грузов в этот период времени, - это SpaceX Starship которая, как и Skylon, не является ракетой традиционной конструкции, поскольку будет полностью многоразовой. Его грузоподъемность составит от 100 до 150 тонн (220 000 - 330 000 фунтов), а затраты на НИОКР оцениваются в 10 миллиардов долларов.[18] и стоимость производства около 200 миллионов долларов для экипажа Starship, 130 миллионов долларов для танкера Starship и 230 миллионов долларов для Super Heavy. Цена на систему составляет менее 140 долларов за кг, что, возможно, составляет всего 47 долларов за кг.[19][20] Он сможет с комфортом доставить 100 человек на Марс (а значит, значительно больше на низкую / среднюю околоземную орбиту).[21]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ «Возможности и услуги». SpaceX. Получено 2014-06-15.
  2. ^ Шитц, Майкл (12 февраля 2018 г.). «Илон Маск говорит, что новая ракета SpaceX Falcon Heavy сокрушает своих конкурентов по стоимости». CNBC.
  3. ^ "Пегас". Энциклопедия Astronautica. Архивировано из оригинал на 2008-09-05. Получено 2006-03-05.
  4. ^ а б «Экономика интерфейсных перевозок». 2003. Получено 2006-03-05.
  5. ^ Spacex BFR будет стоить дешевле, чем Falcon 1 - 7 миллионов долларов за запуск. Брайан Ван. 17 октября 2017.
  6. ^ Джефф Фуст (15 октября 2017 г.). «Маск предлагает более подробную техническую информацию о системе BFR». SpaceNews. Получено 15 октября 2017.
  7. ^ Брэдли Эдвардс (1 марта 2003 г.). «Исследование фазы II NIAC». Eureka Scientific.
  8. ^ «Вторая ежегодная Международная конференция по космическим лифтам в Санта-Фе, штат Нью-Мексико». 24 сентября 2003 г.
  9. ^ "Что такое космический лифт?". Институт научных исследований, Inc. Архивировано с оригинал на 2007-10-13. Получено 2006-03-05.
  10. ^ Брэдли С. Эдвардс, Эрик А. Вестлинг (ноябрь 2003 г.). Космический лифт: революционная транспортная система Земля-космос. ISBN  0-9726045-0-2.
  11. ^ Брэдли С. Эдвардс, Филип Рэган (октябрь 2006 г.). Покидая планету на космическом лифте. ISBN  978-1-4303-0006-9.
  12. ^ "55-й Международный астронавтический конгресс". Институт научных исследований, Inc.. Получено 2006-03-05.
  13. ^ Райт, Дэвид; Брэдли Эдвардс. «КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ: ЭКОНОМИКА И ПРИМЕНЕНИЕ» (PDF). 55-й Международный астронавтический конгресс 2004 г. - Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. IAC-04-IAA.3.8.3. Архивировано из оригинал (PDF) на 2006-03-16. Получено 2006-03-05.
  14. ^ а б Брэдли Эдвардс (2003). «11: Бюджетная оценка». Космический лифт.
  15. ^ J.L. Скотт-Скотт; М. Харрисон и А.Д. Вудро (2003). «Соображения относительно пассажирских перевозок на перспективных космических самолетах» (PDF). Журнал Британского межпланетного общества. 56: 118–126. Архивировано из оригинал (PDF) 19 марта 2009 г.
  16. ^ Брэдли Эдвардс (2003). «7: Пункты назначения». Космический лифт.
  17. ^ «Пять вещей, которые нужно знать о космических проектах Илона Маска». Phys.org. 6 февраля 2018 г.
  18. ^ http://www.spacex.com/sites/spacex/files/making_life_multiplanetary-2017.pdf[мертвая ссылка ]
  19. ^ «Обзор Falcon 1». SpaceX. Архивировано из оригинал на 2012-01-18. Получено 2007-05-05.
  20. ^ Динкин, Сэм (9 октября 2017 г.). «Оценка стоимости БФР». Космический обзор.