宇宙エレベーターの経済

宇宙エレベーターの経済学では、宇宙エレベーターでペイロードを地球軌道に送り込むコストと、ロケットなどの代替手段でペイロードを送り込むコストを比較します。

十分にテストされたシステムを使用してペイロードを打ち上げるにはコストがかかります。主なコストは、再利用を意図していない打ち上げシステムのコンポーネントから発生し、通常は大気圏で燃え尽きるか、墓場軌道に送られます。コンポーネントを再利用する場合でも、多くの場合、改修コストが高額になります。^[1]静止トランスファ軌道の場合、ファルコンヘビーまたはファルコン9の打ち上げの価格は1kgあたり約11,300米ドルと低くなります。^{[2] [3] [4]}低地球軌道打ち上げのコストは大幅に低くなりますが、これは宇宙エレベーターの予定軌道ではありません。

コスト削減のため、従来のロケット設計のさまざまな改良が提案されている。SpaceX Starshipなど、現在開発中のものもいくつかある。この完全に再利用可能な打ち上げロケットの目標価格は1キログラムあたり10ドル（4.5ドル/ポンド）で、提案されているほとんどの宇宙エレベーターよりも大幅に安い。^{[5]また、価格を下げることを約束する部分的に再利用可能なロケットである} New Glennも現在開発中である。しかし、打ち上げ1回あたりの正確なコストは指定されていない。^[6] Sea DragonやRotonなどの他のロケットは十分な資金を得られなかった。スペースシャトルは大幅なコスト削減を約束したが、打ち上げのたびに必要な大規模な改修費用のために財政的に期待を下回った。^[1]

宇宙エレベーターのコストは設計によって異なります。ブラッドリー・C・エドワーズは、 2001年から2003年にかけてNIACから資金提供を受け、宇宙エレベーターの設計について論文^[7]を書きました。その中で彼は、「最初の宇宙エレベーターは、リフトコストを即座に1ポンドあたり100ドル（220ドル/kg）にまで下げるだろう」と述べています。^{[8] [9]}

静止軌道（GEO）上の物体の地球表面に対する重力位置エネルギーは、 1キログラムあたり約50MJ（15kWh）です（詳細は静止軌道を参照）。2008年から2009年の電力卸売価格と、現在の電力ビームの効率0.5％を使用すると、宇宙エレベーターには電気代だけで220ドル/キログラムかかります。エドワーズ博士は、技術の進歩により効率が2％まで上がると予想しています。^{[10] [11]}

しかし、宇宙エレベーターは一度に数個のペイロードしかテザーを登れないため、スループットが限られているため、打ち上げ価格は市場の力に左右される可能性があります。

2004年10月にバンクーバーで開催された第55回国際宇宙会議^{[12]で発表された論文によると、}宇宙エレベーターは、現在の推定コスト（62億ドル）が、橋梁、パイプライン、トンネル、高層タワー、高速鉄道、磁気浮上式鉄道などの他のメガプロジェクトと比較して有利である、名誉あるメガプロジェクトであると考えられる。コストは、他の航空宇宙システムや打ち上げロケットと比較しても有利である。^[13]

エドワーズ提案に従って建設される宇宙エレベーターの総費用は約400億ドルと見積もられています（この数字には最初の10年間の運用費用15億6000万ドルが含まれています）。その後の宇宙エレベーターの費用は1基あたりわずか143億ドルと見積もられています。^[14]

比較のために、エレベーターと同じ時間枠で考えてみましょう。

• スカイロンは、12,000 kgの貨物を積載できる単段式軌道投入型宇宙飛行機（従来型ロケットではない）で、研究開発費と製造費は約150億ドルと見積もられている。^{[14]この機体の価格は1kgあたり約3,000ドルである。スカイロンは、貨物}、特に人を低・中軌道に打ち上げるのに適している（1回の飛行で最大30人を目標としている^[15]）。初期の宇宙エレベーターの設計では、貨物しか運べなかったが、人をより広範囲の目的地に運ぶことも可能であった。^[16]
• この期間中に多数の人や貨物を安価に軌道に乗せる別のプロジェクトは、スペースXのスターシップである。これはスカイロンと同様に、完全に再利用可能な従来のロケット設計ではない。貨物容量は100〜150トン（22万〜33万ポンド）で、研究開発費は100億ドルと推定されている。^[17]また、スターシップの乗組員に約2億ドル、スターシップのタンカーに1億3000万ドル、スーパーヘビーに2億3000万ドルの製造費がかかる。このシステムの価格は140ドル/kg未満で、おそらく47ドル/kgまで下がる可能性がある。^{[18] [19]}このロケットは、火星まで100人を快適に輸送することができる（したがって、低/中軌道まではかなり多くの人々を輸送することができる）。^[20]