Para obtener un panorama completo del mercado de espacio comercial, consulte nuestra publicación anterior: Espacio: un mapa de mercado.

Pocos logros ilustran dinamismo americano de una manera más visceral que un cohete despegando. Es, en cierto sentido, un caos controlado: la culminación de la experiencia en una serie de disciplinas científicas, aprovechando las fuerzas explosivas para escapar de las garras de nuestro planeta. En los últimos años, las innovaciones técnicas y las oportunidades de mercado han dado paso a un ecosistema de nuevos proveedores de lanzamiento, y un dominio que alguna vez estuvo reservado para las naciones ahora está liderado por empresas privadas.

Su simple objetivo es poner masa, en forma de naves espaciales comerciales o gubernamentales, en órbita. Por supuesto, esto es literalmente ciencia espacial, por lo que en realidad no hay nada simple al respecto. La atmósfera y la gravedad de la Tierra intentan contenernos, y aunque hoy en día nos liberamos con regularidad, todavía queda mucha innovación por venir si realmente vamos a abrir espacio para algo más allá de los satélites y las misiones de investigación exploratoria. 

Este resurgimiento del ecosistema de lanzamiento es joven, pero están surgiendo segmentos. Hay muchas compañías de cohetes, y cada año surgen más. Lo que sigue es una explicación de cómo funciona el mercado de lanzamiento y hacia dónde podría dirigirse. 

El mercado de los lanzamientos de cohetes

Los precios de lanzamiento han caído vertiginosamente en los últimos años, ampliando el potencial de aplicaciones rentables. En particular, en este período, hemos visto a los satélites reducir drásticamente su tamaño. Pero si bien pueden diferir en masa, siguen siendo similares en principio: Los segmentos más grandes de la economía espacial actual son los satélites que transfieren información a través del espectro electromagnético. Hacer esto en el espacio es realmente barato, como lo es en la Tierra, y vale la pena especialmente si esos datos solo pueden ser respaldados por una infraestructura basada en el espacio (por ejemplo, sensores remotos, Internet satelital, GPS, etc.). A partir de ahora, la tecnología de la información es el rey del espacio, y tanto los clientes comerciales como gubernamentales están impulsando la demanda.

Es comprensible que los clientes quieran alcanzar la órbita de forma rápida y exitosa al precio más bajo. Dejando a un lado la fiabilidad y la velocidad, precio comúnmente se mide en $/kilogramo (kg). Esto a menudo se expresa como el precio por unidad si el cohete está lleno; más prácticamente, los costos más bajos se encuentran entre $3,000/kg y $6,000/kg. Esto se debe en parte a los requisitos de reutilización, programación y volumen. Sin embargo, la mayoría de los clientes no llenarán un cohete solos, ya que pocas empresas tienen demandas de carga útil que excedan las decenas de miles de kilogramos.

Costo por lanzamiento refleja mejor el verdadero precio de alcanzar la órbita. Puede llenar toda la capacidad de carga útil y lograr los costos de $/kg más bajos, o llenar solo una pequeña fracción de la capacidad total y pagar más por unidad. Pero la empresa de lanzamiento cobra el mismo precio tanto si está a plena capacidad como si está vacío. Naturalmente, los viajes compartidos permiten que varias compañías dividan el costo por lanzamiento, razón por la cual "$/kg" se usa comúnmente para las comparaciones (más sobre esto más adelante).

Para lograr una eficiencia y un precio óptimos, la capacidad de lanzamiento se ajustaría a la demanda de carga útil. Los cohetes grandes que no están llenos terminan siendo mucho más caros que un cohete más pequeño que está completamente lleno; la viabilidad económica puede triunfar sobre la capacidad técnica, en ese sentido. El mercado de lanzamiento se clasifica comúnmente por la cantidad de masa que puede transportar el cohete: pequeño, mediano, pesado, súper pesado. Elegí simplificar esto según las agrupaciones de clientes y los casos de uso, no solo las capacidades de lanzamiento: Big los cohetes lanzan grandes cargas útiles, a menudo megaconstelaciones, y Pequeño mediano los cohetes lanzan cargas útiles más pequeñas, lo que permite una programación dedicada y una ubicación de despliegue para naves espaciales.

Hoy el mercado de lanzamiento es de aproximadamente $ 12 mil millones, pero se estima que crecerá a $ 30 mil millones o más para 2030. Los proveedores de lanzamiento occidentales que volaron al menos una vez en 2022 se ilustran a continuación, incluidos jugadores heredados como United Launch Alliance (ULA) y Arianespace. 

Si puede llenarlos, los cohetes grandes son la opción de lanzamiento por unidad más barata. El espacioX Falcon 9 ha demostrado ser el vehículo más eficaz para este mercado, constituyendo una enorme 60 de los 91 lanzamientos occidentales en 2022, y no hay un segundo cercano. Pero esa estadística solo ilustra quién está dominando los lanzamientos: desempacando el clientes en este segmento revela información más amplia sobre el mercado de lanzamiento y hacia dónde se dirige. 

Comencemos con SpaceX. En 2022, más del 50% de SpaceX los lanzamientos estuvieron dedicados a Starlink, que ahora constituye la mayoría de objetos en órbita terrestre baja (LEO). Son lanzamientos muy “completos”. Vale la pena señalar aquí que la carga útil máxima enumerada de Falcon 9 (22,800 kg) es para la versión desechable; es la versión de cohete reutilizable alcanza un máximo de alrededor del 80 % de la capacidad listada — aproximadamente ~18,000 kg para LEO. Aún así, Las misiones de Starlink empaquetan regularmente más de 16,000 kg (aproximadamente 50 satélites), y Las misiones de órbita de transferencia geosincrónica (GTO) contienen más de 4,000 kg. En 2022, cuatro de los lanzamientos de Falcon 9 estaban dedicados a nosotros cargas gubernamentales, y otros tres eran para gobiernos aliados. 

Para ULA, seis de ocho lanzamientos en sus cohetes Atlas V y Delta IV volaron con hardware del gobierno de EE. UU. La mayoría de estas cargas útiles gubernamentales son costosas, están enfocadas en la investigación o clasificadas, y exigen confiabilidad; no pueden arriesgarse a un lanzamiento fallido.

SpaceX's Halcón pesado encontró un caso de uso único en este mercado gubernamental, y su uso actual ilustra la importancia más amplia de hacer coincidir el tamaño del cohete con la demanda de carga útil. Heavy se diseñó inicialmente para el empuje masivo para colocar grandes satélites de telecomunicaciones en GTO, una órbita altamente elíptica que circula hacia la órbita geosincrónica (GEO) con el tiempo, y es mucho más fácil de alcanzar que dirigirse directamente a GEO. Sin embargo, el Falcon 9 mejoró tanto a lo largo de los años que le robó este mercado a su cohete hermano. En 2022, aproximadamente el 20 % de los lanzamientos de Falcon 9 fueron para grandes cargas útiles comerciales que ingresaron a GTO.

Aunque los precios unitarios de Heavy son muy bajos cuando están llenos, pocos clientes pagarán el Precio de lanzamiento de $ 97 millones cuando el Falcon 9 $ 67 millones mapas de costos mejor a sus necesidades. Se volaría pesado para las misiones de Starlink, pero su volumen de carga útil es similar al del Falcon 9. Efectivamente, no puedes colocar más Starlinks en un Heavy de todos modos, por lo que el empuje adicional no tiene valor. Además de esto, las dificultades para coordinar plataformas de lanzamiento lo suficientemente grandes dificultan la programación. Falcon Heavy solo voló una vez el año pasado, transportando pesados ​​satélites de la Fuerza Espacial directamente a GEO. 

Aún así, la mayor parte del mercado de lanzamiento está en el despliegue de grandes constelaciones en LEO. Esto no será solo Starlink. Otros grandes despliegues de telecomunicaciones, como Project Kuiper y OneWeb de Amazon, también exigirán lanzamientos económicos y de gran volumen. Sin embargo, dada la atmósfera competitiva, ambas constelaciones parecen estar evitando el lanzamiento con SpaceX. El Proyecto Kuiper está buscando en Arianespace, ULA y, por supuesto, Blue Origin para sus necesidades futuras. Y OneWeb seleccionó el programa espacial de India y el futuro cohete de Relativity, Terran R. Además, OneWeb está lanzando un par de cargas útiles con SpaceX debido a la cancelación de último minuto de sus lanzamientos rusos Soyuz debido a la guerra en Ucrania. 

También existe una demanda significativa de otros operadores de satélites, aunque no a la escala de los satélites de comunicación. Por ejemplo, desde 2017, Planet Labs se ha lanzado desde las organizaciones espaciales estatales de Rusia e India, Arianespace, Rocket Labs, Northrop Grumman y SpaceX. Hoy, de los ~7,000 satélites en varias órbitas, alrededor 1,000 operar en una capacidad de detección remota como Planet Labs.

Construir y mantener constelaciones de satélites cada vez más grandes requiere grandes cohetes, y ciertamente hay demanda en este mercado disponible para cualquiera que pueda lanzarlos de manera confiable. Los grandes cohetes notables en desarrollo incluyen:

Es probable que los jugadores existentes dominen este mercado, y los altos costos de desarrollo (cientos de millones, como mínimo) pondrán en desventaja a los nuevos participantes. La mayoría de los satélites que van al espacio seguirán perteneciendo y siendo lanzados por SpaceX; el resto del mercado probablemente luchará por partes de otras grandes constelaciones. Además, la pérdida del lanzamiento ruso ha desconectado efectivamente alrededor del 20% de la capacidad global, y Amazon compró casi todo restantes socios de lanzamiento viables hasta alrededor de 2025. Muchas empresas que comenzaron a construir cohetes más pequeños, como Relatividad y Rocket Lab, ahora están subiendo de categoría para aprovechar esta oportunidad. Veremos que los cohetes se vuelven tan grandes como la demanda regular de carga útil puede llenar, según algunas estimaciones, decenas de miles de satélites por 2030. 

Sin embargo, aunque los cohetes más grandes son potencialmente muy rentables, todavía hay demanda en el mercado más pequeño, impulsada por una importante actividad de puesta en marcha.

Cohetes pequeños / medianos: apuntando al lanzamiento dedicado

Si tiene un solo satélite de 200 kilogramos que desea ingresar a LEO, no comprará un Falcon 9 completo. La solución común para esto es comprar un viaje con un gran cohete que ya se está lanzando y está compartiendo capacidad. . El año pasado, por ejemplo, SpaceX operó 3 viajes compartidos a LEO para atender este mercado "residual", a partir de aproximadamente $ 6,600 / kg. 

Sin embargo, como un autobús, está sujeto a sus líneas de tiempo y destinos y, francamente, está compitiendo por la capacidad contra sus propios satélites Starlink. Una preocupación adicional, en algunas situaciones, es que el despliegue preciso en una posición orbital específica es imposible sin un lanzamiento dedicado. Actualmente, también hay un tiempo de espera de dos años (o más) para las misiones de viajes compartidos. Muchas empresas de satélites pequeños ya están lidiando con plazos ajustados, por lo que cualquier incertidumbre o espera para el lanzamiento es dolorosa. Esta realidad ha abierto la puerta para proveedores de lanzamiento más pequeños y dedicados que mapean más cerca de la demanda de carga útil más pequeña y tienen horarios y destinos más personalizados, efectivamente, un mensajero espacial.

Hay decenas de empresas trabajando en este segmento. Debido a que el cohete es más pequeño y tiene costos de desarrollo más bajos, hemos visto un poco más de flexibilidad en el diseño del sistema de lanzamiento: lanzamiento desde un avión en pleno vuelo, plataformas hipersónicas, primera etapa cineticay cohetes totalmente reutilizables. En este momento, Electron de Rocket Lab es el líder en esta categoría de lanzamiento pequeño / mediano, volando nueve veces en 2022 (Hubiera colocado a Rocket Lab en la categoría "Grande", dado el desarrollo de Neutron, si no fuera por el éxito de Electron). Otros, como Astra y Firefly, también lograron lanzarse el año pasado, y más están justo detrás de ellos.

Sinceramente, sin embargo, Espero que este mercado sea difícil.. Si bien existe una demanda de lanzamiento dedicado, y seguramente aumentará en los próximos años, es probable que solo haya un puñado de jugadores (o menos) con una participación de mercado significativa. Hoy en día, cualquiera que pueda lanzar realmente obtendrá negocios, aunque espero que esto cambie a medida que más sistemas estén en línea. (Sin embargo, incluso los lanzamientos exitosos no lo salvarán si la economía no funciona, como se mostró recientemente en el caso de Órbita de la Virgen.) La confiabilidad y la programación serán diferenciadores importantes frente a los cohetes más grandes, pero dentro del ecosistema de cohetes más pequeños, el costo será un diferenciador para ganar negocios. Es probable que las caídas de precios se clasifiquen en tres categorías: 

1. Minimización de la masa propulsora: Usar motores a reacción que respiran aire para alcanzar velocidades rápidas antes de encender un cohete menos eficiente, o usar otro método que no sea de combustión para ganar velocidad
2. Mayor reutilización: Construir sistemas rápidos y totalmente reutilizables, haciendo que el costo del lanzamiento sea igual al costo del propulsor
3. Construcción de cohetes más grandes: Los costos fijos y las economías de escala hacen que los cohetes más grandes sean más baratos por kilogramo, pero es necesario encontrar la demanda del cliente para que esto sea viable.

También estamos viendo que compañías como Rocket Lab, Relativity y Astra centran sus esfuerzos en construir cohetes por unidad más grandes y más baratos, como Neutron, Terran R y Rocket 4. Los cohetes pequeños quieren convertirse en cohetes medianos, si no más grandes. – SpaceX también comenzó con el pequeño Falcon 1 antes de centrarse en el más grande Falcon 9. Además, las empresas de este segmento se han extendido a mercados adyacentes; Rocket Lab en realidad hace mucho de su ingresos de su Photon nave espacial, y Astra está centrando los esfuerzos de ingresos en su sistema de propulsión adquirido. Todo esto para decir que el tamaño de este mercado de lanzamiento dedicado sigue sin estar claro, y la supervivencia puede requerir expandirse a otros espacios de mayor margen. 

De manera más pesimista, a medida que el gran mercado de lanzamiento crece para impulsar megaconstelaciones y destinos en órbita de mayor energía, también podrían operar más viajes compartidos. Estos por sí solos no cubrirán los costos de desarrollo de los grandes cohetes, pero aun así pueden ser rentables para lanzarlos de manera regular y es probable que alejen la demanda del lanzamiento dedicado. Además, el desarrollo de sistemas de propulsión de satélites eficientes y remolcadores espaciales podría eliminar el deseo de caídas orbitales precisas. Rideshare podría hacer la parte difícil, luego puede encontrar otra forma de recorrer esa última milla una vez en órbita.

La seguridad nacional impulsará los lanzamientos

Como se señaló anteriormente, los gobiernos también grandes compradores de servicios de lanzamiento, y su participación definitivamente importa cuando se trata de cómo evolucionará el mercado de lanzamiento. De hecho, 109 de los 186 lanzamientos a nivel mundial el año pasado se dedicaron a cargas gubernamentales. Cuando se trata de industrias relevantes para la seguridad nacional, los gobiernos harán todo lo posible para mantener un industria saludable de proveedores nacionales - y por supuesto, el espacio es cada vez más crítico. 

Hoy, solo un puñado de naciones puede entrar en órbita regularmente. Hay efectivamente tres jugadores, Estados Unidos, Rusia y China, con rivales distantes en Europa, India, Irán, Israel y Corea del Sur. Quizás lo más preocupante es que China ha acelerado sus esfuerzos de lanzamiento en los últimos años y planea desplegar un Mega constelación de 13,000 satélites de los suyos. En 2022, la división geográfica de lanzamiento se veía así:

Existe una demanda global para el lanzamiento; el año pasado, SpaceX voló 3 misiones que consiste en hardware de gobiernos extranjeros, y hay muchas compañías internacionales de satélites que buscan acceso orbital. Los mayores proveedores de lanzamiento permanecerán en las economías más grandes, pero la creciente demanda internacional probablemente será subvencionada por los gobiernos que la deseen y canalizada hacia la industria nacional. Los días en que SpaceX lanzaba satélites del gobierno alemán o japonés probablemente desaparecerán.

Si una nación no tiene capacidad de lanzamiento y puede permitírselo, es probable que la desarrolle. Corea del Sur ha logrado esto recientemente, y Australia está tratando de seguir después en este año. Sin embargo, las plataformas de lanzamiento accesibles son un factor limitante aquí, ya que la mayoría de los países carecen de buenas ubicaciones. Muchos de los lanzamientos de Europa, por ejemplo, tienen lugar en la Guayana Francesa. Para abordar esto, es probable que los países se asocien para desarrollar plataformas de lanzamiento compartidas o se centren en métodos de lanzamiento alternativos que no los requieran, como el lanzamiento desde un avión en pleno vuelo.

¿Por qué es importante la capacidad de lanzamiento? Respuesta táctica: la capacidad de diseñar y lanzar rápidamente una nave espacial para reemplazar un satélite dañado... u otros más cinético cosas. Un país con problemas de seguridad no debe depender de otra nación para este servicio. Con el tiempo, espero que las naciones más avanzadas desarrollen una industria de lanzamiento nacional, probablemente pequeñas cargas útiles, aunque solo sea para mantener capacidades de respuesta rápida en tiempos de conflicto. La respuesta táctica es explícita. objetivo de la Fuerza Espacial de EE.UU.y el año pasado Firefly fue seleccionada para participar en el tercer ejercicio TacRS, “Victus Nox" 

Futuro de lanzamiento

El auge de la industria de los lanzamientos comerciales catalizó el crecimiento de la economía espacial moderna, tanto directamente en órbita como en los mercados habilitados por los activos en el espacio. Al igual que los ferrocarriles transcontinentales de fines del siglo XIX, muchas de estas empresas no sobrevivirán, pero sus esfuerzos sentarán las bases para una nueva frontera. Sin duda, SpaceX ha sido el arquitecto principal de este progreso hasta el momento. 

Sin embargo, incluso con los lanzamientos semanales de Falcon 9, sigue siendo increíblemente costoso mover masa hacia y alrededor del espacio. Esto se debe en parte a que incluso los mejores cohetes sufren de “la tiranía de la ecuación de cohete”, un principio de la física que ilustra uno de los grandes desafíos del campo: que se necesita propulsor para levantar el propulsor. Mientras que los aviones normalmente despegar con alrededor del 50% de su masa siendo combustible, los cohetes rondan el 85%, contando tanto combustible como comburente (oxígeno líquido). Para minimizar el propulsor total necesario para una misión, el peso se pierde a mitad del lanzamiento. A menudo, esto implica dejar caer la primera etapa pesada y de alto empuje después de ascender más allá de las partes más densas de la atmósfera. Al reducir el peso en pleno vuelo, es más fácil lograr la velocidad orbital con el motor de segunda etapa. Por lo general, la segunda etapa se quema en la atmósfera al volver a entrar.

SpaceX ha logrado una serie de primicias aquí. Es decir, ser pionero en la reutilización rápida de la primera etapa a través del aterrizaje vertical y desarrollar algunos de los mejores motores de cohetes con Merlin y Raptor, este último compitiendo por ser el primero. sistema de propulsión metalox de flujo completo para llegar a la órbita. En términos de cohetería, este sería un logro significativo que ayudaría a equilibrar el impulso específico (ahorro de combustible), la masa de almacenamiento de propulsor y el empuje puro, atemperando la tiranía de la ecuación de los cohetes.

Sin embargo, al igual que un avión, construir un cohete es mucho más costoso que alimentarlo: el propulsor del Falcon 9 los costos son solo alrededor de $ 200,000 por vuelo. Con mucho, la parte más costosa de un cohete es la enorme primera etapa, casi el 60% del costo total para el Falcon 9. Una primera etapa reutilizable amortiza esto en una cantidad de lanzamientos, que ahora supera los 10 para el Falcon 9. Naturalmente, la reducción del factor de costo más grande sacudió el mercado de lanzamiento.

La pregunta ahora es: ¿Qué sigue para el lanzamiento en su estado actual? Mirando más adelante, qué nuevas oportunidades se abrirán ¿cuándo ocurre la disminución de la función del siguiente paso en los costos de lanzamiento?

Una ola de nuevas compañías de cohetes busca destronar al Falcon 9 logrando una reutilización aún mayor y reduciendo aún más los costos de producción. Personalmente, estoy entusiasmado con el cohete totalmente reutilizable de Stoke Space, los motores impresos en 3D de Relativity Space y las innovaciones estructurales de Rocket Lab en su sistema de lanzamiento Neutron. Se avecina una competencia real en el mercado de lanzamiento, y es probable que veamos cómo el dominio y los márgenes de Falcon 9 se erosionan a medida que la competencia entra en línea.

Sin embargo, SpaceX Starship, un cohete totalmente reutilizable de 100,000 kg de carga útil cambiará por completo el ecosistema espacial. Y esto no es solo para desplegar grandes volúmenes de satélites Starlink. Starship hace Los mercados espaciales de bienes físicos y el movimiento de personas se convierten en posibilidades muy reales.. 

Si bien Starship no se lanzará en el punto de equilibrio, ni rebajar severamente los precios existentesSin embargo, marcará el comienzo de una era de cargas útiles más grandes, sin restricciones de masa, tanto para objetivos en órbita como en el espacio profundo; de manera realista, algo más cercano a $ 1000/kg todavía sacudiría el mercado. Una nave espacial ubicada en LEO también podría actuar como una estación de servicio, alimentando una red de actividad de naves espaciales que sirven estaciones comerciales y transportan activos en todo el mundo. espacio cis-lunar. Con Starship para la logística, presupuestos para una base lunar volverse comparable a otros programas de investigación del gobierno, y la cadena de suministro necesaria para una colonia en Marte se vuelve alcanzable. 

Mirando más adelante, podríamos imaginar un avión espacial de una sola etapa inspirado en la ciencia ficción, algo así como Star Wars. X-Wing que puede despegar desde un punto muerto, alcanzar velocidades de crucero y luego acelerar hacia el espacio profundo. Optimizar completamente los sistemas de lanzamiento para atmósferas y velocidades específicas (una transición de motores a reacción a cohetes) es increíblemente difícil, pero teóricamente es óptimo cuando se trata de vuelos de alta velocidad. A velocidades más lentas, los motores a reacción que respiran aire minimizarían los peligros de transportar oxidante, y las alas permiten la asistencia de sustentación aerodinámica. Alcanzar la órbita es una velocidad, no una altitud, y si aprovecha los motores a reacción cuando acelera en las partes más espesas de la atmósfera, antes de encender motores de cohetes más rápidos, podría ser factible competir con los precios de Starship. En este sentido, se podrían considerar muchas empresas hipersónicas como etapas de refuerzo de lanzamiento eficientes. Mantengo la esperanza de que una tecnología más avanzada hará que esta visión de ciencia ficción sea alcanzable, pionera en acceso orbital que refleje las tarifas aéreas modernas de alrededor de $ 2 a $ 5 / kg. 

El lanzamiento es el hermoso comienzo de un viaje interminable. Alcanzar la órbita, y mucho menos construir un negocio a partir de ella, es extremadamente difícil. En un mundo de creciente falta de seriedad, la pura complejidad de todo esto te da esperanza, reflejando el espíritu ardiente de la humanidad y la profunda y eterna curiosidad por los misterios del espacio.

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