Il Cannone Spaziale Longshot può Avviare un’Economia Orbitale?

Ridurre i Costi di Lancio Senza Razzi?

Dalla partenza del primo satellite artificiale, lo Sputnik, nel 1957, siamo diventati familiari con la vista dei razzi per raggiungere lo spazio profondo. Ma i razzi sono intrinsecamente costosi, poiché devono bruciare molto carburante per trasportare il proprio peso (e il peso del carburante), oltre ad avere motori in grado di sostenere le condizioni estreme generate dalla combustione del carburante.

Recentemente, i costi di lancio per raggiungere l’orbita sono diminuiti drasticamente, grazie ai razzi riutilizzabili di SpaceX (SPCX ). E questi costi potrebbero continuare a scendere a 100‑200 $/kg se venisse costruita e avesse successo una grande flotta di astronavi.

Fonte: Ark Invest

Tuttavia, questo è di molti ordini di grandezza più costoso rispetto a qualsiasi altro mezzo di trasporto. Quindi qualsiasi progetto su larga scala nello spazio sembra destinato a rimanere molto costoso.

Finora, le uniche alternative immaginate possono essere raggruppate in una delle due categorie:

• Megaprogetti costosi dipendenti da tecnologie non provate come i driver di massa o gli ascensori spaziali. È qualcosa che abbiamo esplorato in profondità in “Infrastruttura Spaziale – Costruire Scale per i Cieli“.
• Produzione in situ, utilizzando risorse estratte sulla Luna o sugli asteroidi per costruire equipaggiamenti spaziali con risorse spaziali, eliminando la necessità di sollevarle dalla Terra.

Entrambe sono, sfortunatamente, per ora piuttosto improbabili, con probabilmente decenni prima che diventino realtà.

Ma forse c’è una terza via, con un’alternativa per inviare enormi quantità di materiali dalla Terra all’orbita e poi fabbricarli in orbita. Questo è il piano rivelato da Longshot Space, che sta sviluppando veri e propri cannoni spaziali.

Cannoni Spaziali

Stranamente, i cannoni massicci sono forse il primo metodo immaginato per raggiungere lo spazio profondo, con il romanzo proto‑fantascientifico di Jules Verne “Dalla Terra alla Luna“. Nel romanzo del 1865 (e nel suo sequel “Intorno alla Luna“), i protagonisti usano un enorme cannone per viaggiare verso la Luna, poiché all’epoca le nozioni di razzi erano praticamente inesistenti.

Fonte: Nation Air And Space Museum

Il concetto sarebbe stato esplorato molto più tardi con il Progetto di Ricerca ad Alta Quota (HARP) e Progetto di Ricerca Super Alta Quota  (SHARP).

HARP

Il progetto HARP, finanziato dal Center for Research and Development dell’Esercito USA, utilizzò un cannone navale sovradimensionato lungo 120 piedi (36 metri) e del peso di 200 tonnellate per tentare di mettere satelliti in orbita.

Riuscì a lanciare proiettili di prova fino a 80 km di altezza, e poi a 180 km con il Yuma Gun (la ISS orbita la Terra a 408 km di altezza).

Fonte: Astronix

Sfortunatamente, il breve finanziamento e le lotte politiche avrebbero deviato il programma.

In una curiosa svolta degna di un film di spionaggio, la mente dietro HARP, l’esperto canadese di artiglieria Gerald Bull, avrebbe poi lavorato al Progetto Babylon per Saddam Hussein, un’idea simile, fino al suo assassinio nel 1990.

SHARP

Questo progetto dell’Esercito USA, operativo nel 1992, non si basava sulla propulsione esplosiva diretta ma su metano e poi idrogeno compressi da una serie di detonazioni. Utilizzava una lunghezza totale del cannone di 425 piedi (129 metri).

Fonte: Astronix

Si prevedeva fosse il primo passo prima di un “Lanciatore Jules Verne”. Ma il prezzo di 1 miliardo di dollari per questo lanciatore avrebbe impedito la sua produzione.

Allo stesso modo, Quicklaunch, una spin‑off universitaria del progetto SHARP, avrebbe cercato di costruirlo con fondi privati ma alla fine chiuse nel 2005.

Il Cannone Spaziale di Longshot

Longshot basa anche il suo design sulla compressione del gas, rendendolo l’ultimo di una lunga serie di tentativi di sviluppare cannoni spaziali.

In definitiva, il design di Longshot è un’iterazione del primissimo prototipo ipersonico, il V3 dell’era della Seconda Guerra Mondiale, con molteplici iniettori di gas installati successivamente. Tuttavia, si è dimostrato difficile mirare a bersagli diversi con esso, ed è stato distrutto in un raid di bombardamento alleato.

Fonte: Longshot Space

I molteplici iniettori significavano che potevano essere realizzati con materiali economici non progettati per sopportare alte temperature o pressioni (contrariamente ai noccioli dei motori dei razzi).

Con le parole del team Longshot “I razzi sono armi buone ma costose, i cannoni spaziali sono armi cattive ma economiche”.

Fonte: Longshot Space’s X account

Analogamente a HARP e SHARP, prevedono di utilizzare gas idrogeno, poiché la leggerezza del gas consente la massima velocità possibile.

Fonte: Longshot Space

Ma questa volta, l’obiettivo è ancora più ambizioso, con un cannone ancora più lungo che permette maggiore velocità e accelerazione.

Estendendo la lunghezza della canna a oltre 500 metri e aggiungendo più propulsori, Longshot sarà in grado di accelerare carichi fino a 100 kg a Mach 5+ con forze di accelerazione che il tuo cellulare può sopportare, e a prezzi significativamente inferiori rispetto ai sistemi acceleratori basati su razzi attuali.

Problemi dei Cannoni Spaziali

Sebbene i cannoni spaziali siano stati provati più volte, finora non hanno avuto successo commerciale.

Quindi, i piani di Longshot sono realistici? Beh, forse, finché riesce a gestire ciò che ha ucciso i progetti precedenti di cannoni spaziali.

Accelerazioni

La prima cosa da capire è che i cannoni spaziali difficilmente saranno mai usati per trasportare persone o qualsiasi cosa remotamente fragile, contrariamente all’idea iniziale di Jules Verne.

Ciò è dovuto al fatto che il design infligge forze di accelerazione fino a 100 G sul carico, almeno 3 volte più di quanto il corpo umano possa sopportare.

Anche i satelliti dovrebbero essere rinforzati per sopravvivere a tale brutale accelerazione durante il lancio.

Traiettoria

Un altro problema è che, per natura del lancio, un cannone spaziale non è in grado di inserire oggetti in un’orbita stabile. Cadono o tornano sulla Terra o sfuggono al pozzo gravitazionale del pianeta.

Quindi, tutti i carichi dovranno effettuare qualche tipo di correzione di rotta per raggiungere un’orbita stabile.

Carico

Un’altra limitazione del progetto precedente è che alla fine miravano a lanciare solo pochi chili di materiale nello spazio. Sebbene ciò fosse accettabile per i satelliti dell’epoca, e rispetto al carico dei razzi dell’epoca, i prossimi 100‑200 tonnellate di carico di Starship hanno cambiato la situazione.

Quindi, in realtà, saranno necessari almeno decine o centinaia di chili di carico per i cannoni spaziali, oltre a un programma di fuoco molto regolare per eguagliare ciò che i più recenti razzi di SpaceX possono raggiungere.

Complessità del Sistema

Dagli anni ’80 e ’90, sono stati fatti molti progressi in numerose tecnologie fondamentali come l’elettronica di potenza, l’informatica, le scienze dei materiali, la produzione di energia, ecc.

Ciò significa che i dettagli dell’ingegneria dei cannoni spaziali possono probabilmente essere realizzati oggi a costi inferiori e/o con migliori risultati rispetto a 40 anni fa. Per esempio, modellazione computerizzata precisa, energia solare per produrre idrogeno, iniezioni di gas al momento esatto, sistemi di guida elettronica capaci di sostenere 100 G, ecc.

Prontezza del Mercato

Fino a poco tempo fa, il mercato dei lanci orbitali era per lo più governativo, con alcuni satelliti telecom e alcune missioni scientifiche. Questo sta cambiando rapidamente con il turismo spaziale, le basi pianificate sulla Luna e forse anche la colonizzazione di Marte.

Ciò altera completamente l’economia di un’azienda di cannoni spaziali e potrebbe aprire la strada a finanziamenti molto maggiori fino a quando la tecnologia non sarà matura, qualcosa che ha ucciso tutti i programmi precedenti.

Un’economia basata sullo spazio aprirebbe anche un ampio mercato totale indirizzabile, qualcosa di parzialmente mancante negli anni ’90.

Progresso Spaziale di Longshot

Cronologia di Longshot

In tutti gli aspetti, Longshot Space corrisponde all’archetipo di startup improvvisata, costruita in un garage.

Iniziata con finanziamenti da amici e familiari nel 2020, era quasi in bancarotta nel terzo trimestre del 2021 e aveva costruito un prototipo che raggiungeva la velocità Mach 1,8.

Fu allora che l’US Air Force le assegnò un SBIR diretto alla fase 2 per 750.000 $. Questo avrebbe convalidato la tecnologia dell’azienda e aiutato nella raccolta di ulteriori fondi. Il denaro da Space Fund e Sam Altman (famoso per OpenAI) ha aumentato il round pre‑seed a 1,5 milioni di dollari.

Con un nuovo prototipo a Oakland, California, hanno raggiunto una velocità di Mach 4,8.

Ulteriori finanziamenti dall’Air Force e raccolta di capitale, includendo 5 milioni di dollari in nuovi fondi per un totale di 8 milioni di dollari.

Questo sarà utilizzato per costruire un enorme cannone lungo 500 metri nel deserto del Nevada per spingere carichi di 100 kg a Mach 5. Il trasferimento in Nevada aumenterà la sicurezza dei test, oltre a utilizzare l’idrogeno instabile ma più potente.

L’obiettivo è continuare a iterare da qui, con “il prossimo è Mach 6, poi Mach 15, poi Mach 25”.

Posizione Competitiva

In qualche modo, il successo di SpaceX è sia una benedizione che una maledizione per Longshot e per tutte le altre startup di lanci spaziali.

Da un lato, dimostra agli investitori che questo può essere un’impresa redditizia, qualcosa ritenuto impossibile anche nel 2012.

D’altra parte, significa una concorrenza molto dura, mentre SpaceX doveva solo superare aziende come Boeing abituate a contratti “cost‑plus” confortevoli. L’asticella da raggiungere è ora molto più alta e continua a diventare più difficile.

Quindi, in effetti, competere con SpaceX significa che un razzo con costi di lancio a 1.000 $/kg, o anche un prezzo senza precedenti di 500 $/kg, potrebbe non essere sufficiente.

Ciò significa anche che la differenziazione è essenziale. Mentre SpaceX può lanciare esseri umani con un carico complesso e fragile, aziende come Longshot Space o Spinlaunch possono puntare a qualcos’altro: carichi ingombranti e più semplici.

E questo è in realtà un must se vogliamo espandere nello spazio, come abbiamo presentato in “Il Futuro dell’Economia Basata sullo Spazio“. Gli stessi decine di migliaia di materie prime saranno necessari per costruire le grandi array solari orbitali per alimentare l’intera Terra di cui abbiamo discusso in “Soluzioni Energetiche Basate sullo Spazio per Energia Pulita Infinita“.

Applicazioni

Rifornimento di Razzi

Supponendo che Longshot possa inviare carichi in orbita a un costo basso (< 100 $/kg), un'applicazione sembra molto semplice: rifornire Starship. Quindi, ancora una volta, i progressi di SpaceX potrebbero favorire parte della sua concorrenza.

Per ora, il piano per atterrare un Starship sulla Luna o su Marte si basa sull’invio di diversi Starship aggiuntivi per rifornire quello rimasto in orbita. A seconda del carico effettivo dello Starship, ciò significa che tra 15‑30 lanci in totale sarebbero effettivamente necessari per portare un Starship sulla Luna.

Ciò è dovuto al fatto che ogni Starship arriva in orbita quasi vuoto, con poca capacità di carico residua per carburante extra. Con il costo di lancio di ogni Starship previsto a 5 milioni di dollari (e più fatturati a NASA) nello scenario migliore, ciò significa che l’intero costo dell’atterraggio sulla Luna potrebbe essere di circa 100‑150 milioni di dollari o più solo per il rifornimento.

Invece, un sistema come Longshot potrebbe inviare contenitori simili a proiettili d’artiglieria in orbita. Questi potrebbero poi essere catturati da un veicolo orbitante dedicato e trasportati al Starship che necessita di rifornimento.

Quindi potrebbe essere che il rifornimento delle missioni lunari sarà il primo caso d’uso pratico per i cannoni spaziali, e il primo contratto commerciale per Longshot Space.

Materie Prime

In definitiva, i cannoni spaziali Longshot potrebbero essere usati per inviare in orbita qualsiasi tipo di materiale sufficientemente robusto da sopportare l’accelerazione di 100 G.

In teoria, questo può includere elettronica, inclusi quelli di consumo, ma dovrebbe essere testato nella pratica.

Ciò che è sicuramente incluso è ogni tipo di materia prima. Supponendo un costo di lancio basso di circa 10‑100 $/kg, ciò potrebbe rendere pratico l’invio in orbita di grandi quantità di lamiere di acciaio, alluminio, polisilicio, componenti elettronici di base, e persino acqua o cibo, ecc.

Ad esempio, è stato studiato che l’energia solare basata sullo spazio potrebbe avere senso economicamente non appena il costo di lancio scende sotto i 500 $/kg.

Questi dovrebbero poi essere trasformati da fabbriche automatizzate nello spazio in materiali utili, come ad esempio schermature contro le radiazioni (acciaio e acqua), pannelli solari (polisilicio), specchi orbitali (alluminio), ecc.

Ciò ridurrebbe radicalmente il costo delle stazioni spaziali orbitali e degli habitat spaziali in generale.

Ciclatore di Marte

Materiali ingombranti a basso costo nello spazio potrebbero anche essere essenziali per costruire un Trasportatore / Ciclatore Aldrin, o Ciclatore di Marte potrebbe orbitare permanentemente così da trovarsi regolarmente nelle vicinanze sia della Terra che di Marte.

Fonte: Ethan MacDonald

In questo modo, si potrebbe costruire una stazione spaziale permanente per le persone per transitare da e verso Marte. Avrebbe una pesante schermatura dalle radiazioni e produzione di cibo, oltre a stanze più confortevoli e spaziose e strutture sportive per mantenere le persone in forma nonostante l’assenza di gravità.

Eviterebbe di dover accelerare e rallentare l’intera schermatura, il supporto vitale e l’approvvigionamento di cibo per ogni viaggio verso Marte.

Micro Satelliti

Oggi esiste un’intera classe di mini- e microsatelliti che pesano 10‑180 kg. Questo include i CubeSat recentemente usati per lanciare uno sciame economico di satelliti.

Fonte: NASA

In definitiva, i satelliti basati su Internet come i satelliti Starlink (260 kg) potrebbero forse anche essere inclusi in modelli che potrebbero essere lanciati meglio con i cannoni spaziali rispetto ai razzi.

Armi Spaziali

Militarizzare lo spazio è un argomento molto dibattuto, che violerebbe diversi trattati internazionali.

Potrebbe persino minacciare l’umanità con la sindrome di Kessler, ovvero la situazione in cui così tanto detriti orbitali sono in orbita da intrappolarci sulla Terra.

Tuttavia, la prospettiva di lanciare a un costo ultra‑basso carichi di decine o forse centinaia di chili ha potenziali applicazioni militari. Questo potrebbe includere armi anti‑satellite, missili ipersonici, strumenti di sorveglianza, ecc.

Con le tensioni geopolitiche con Russia, Iran e Cina in aumento, non si tratta di una questione banale.

Questo è probabilmente il motivo per cui Longshot Space ha ricevuto finanziamenti dall’US Air Force in primo luogo, soprattutto dal momento che gli USA hanno ufficialmente creato una Forza Spaziale militare durante la presidenza di Trump.

Quindi, sebbene i cannoni spaziali siano armi poco efficaci nel senso di pezzi di artiglieria, potrebbero comunque essere una tecnologia militare cruciale che le grandi potenze vorranno controllare.

Investire nell’Infrastruttura Spaziale

Space è un’industria molto consolidata che sta vivendo una rinascita e una crescita esplosiva grazie ai razzi riutilizzabili. Abbiamo discusso di come ciò creerebbe intere opportunità nel nostro articolo “Raz​zi Riutilizzabili per Creare Molti Nuovi Mercati Riducendo Drasticamente i Costi“.

Il mercato spaziale attuale è di 443 miliardi di dollari, il turismo spaziale e i voli ipersonici potrebbero aggiungere altri 350 miliardi di dollari di ricavi, a cui si può aggiungere una previsione di Internet basato su satelliti del valore di 17 miliardi di dollari, così come applicazioni militari e basi lunari sovvenzionate, progetti scientifici, ecc. E questo anche ignorando idee più speculative (ma potenzialmente molto redditizie) come l’estrazione di asteroidi.

Puoi investire in aziende legate allo spazio attraverso molti broker, e puoi trovare su questo sito le nostre raccomandazioni per i migliori broker negli gli USA, Canada, Australia, il Regno Unito, così come molti altri paesi.

Se non sei interessato a scegliere aziende specifiche legate allo spazio, puoi anche guardare gli ETF come ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) o VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI) per capitalizzare sulla crescita del settore spaziale nel suo complesso.

Aziende di Infrastruttura Spaziale

1. Rocket Lab

Rocket Lab (RKLB ) è uno dei concorrenti più seri nel mercato dei razzi riutilizzabili. L’azienda si è inizialmente concentrata su piccoli razzi, con il sistema di lancio Electron (320 kg di carico), che sta progressivamente diventando un razzo parzialmente riutilizzabile. Finora, Electron ha messo in orbita 177 satelliti in 44 lanci.

Successivamente, Rocket Lab sta valutando la creazione di un razzo riutilizzabile di media dimensione, il Neutron, comparabile al Falcon 9 (8.000 kg in LEO in modalità totalmente riutilizzabile, 1.500 kg verso Marte o Venere). Il Neutron sarà alimentato da un motore a metano (come Starship), che sembra diventare la tendenza per la prossima generazione di razzi.

L’azienda è notevole per il suo processo di produzione di satelliti completamente integrato verticalmente, che le consente di ottimizzare i costi e la velocità di progettazione. Ciò ha portato a molteplici contratti con la NASA e il governo degli USA, includendo un contratto militare per satelliti da 515 milioni di dollari. e un contratto civile da 143 milioni di dollari per Globalstar.

Rocket Lab è anche un importante produttore di pannelli solari per satelliti dopo le sue acquisizioni del 2022 di SolAero Technologies, con oltre 1.000 satelliti alimentati da questi pannelli, e un totale di 4 MW di celle solari prodotte.

Fonte: Rocket Lab

Per ora, il suo sistema di lancio dipende da fornitori esterni, ma una serie di acquisizioni strategiche dovrebbe cambiare ciò, replicando nel sistema di lancio l’integrazione verticale già raggiunta nella progettazione e produzione dei satelliti.

L’azienda sta anche valutando la possibilità di una costellazione LEO di telecomunicazioni per generare ricavi ricorrenti. Contribuisce inoltre alla ricerca per produzione nello spazio con Varda Space Industries e ispezione dei detriti orbitali.

Mentre SpaceX aveva il talento imprenditoriale di Elon Musk per sviluppare la sua tecnologia da zero, Rocket Lab ha usato una combinazione di R&D e acquisizioni per integrare verticalmente la tecnologia richiesta. Questo si è dimostrato molto efficace nella produzione di satelliti, e ora stanno cercando di replicare questa strategia per i razzi riutilizzabili.

Considerando il flusso di cassa esistente dalla produzione di satelliti e i successi di Electron, Rocket Lab è un buon candidato per raggiungere SpaceX, almeno fino a quando driver di massa e altre infrastrutture non saranno costruite in qualche decennio.

2. Virgin Galactic

L’azienda è stata fondata da Richard Branson e si concentra sul turismo spaziale.

I biglietti sono nella fascia da 250.000 a 450.000 $, con una lunga lista d’attesa. I primi clienti sembrano entusiasti della loro esperienza:

“Sapevo sempre che sarebbe stata l’esperienza più straordinaria della mia vita. Lo sapevo. E la gente mi aveva detto che lo sarebbe stato. Ma poi, quando è… e si trova a un livello diverso dall’esperienza che pensavi di avere… è molto difficile da spiegare.”

“È stata la giornata migliore della mia vita, la giornata più sensazionale della mia vita. E non si può fare di meglio. Ha superato i miei sogni più sfrenati.”

Virgin Galactic (SPCE ) ha lavorato per migliorare la sua economia di unità, con un nuovo sistema di lancio, il “Delta”, in grado di trasportare 6 passeggeri invece di 4, e di effettuare 8 voli al mese invece di uno solo.

Insieme, queste 2 metriche migliorate dovrebbero aumentare il ricavo per unità di 12 volte, con un tempo di ritorno inferiore a 6 mesi per ogni shuttle Delta. Il test di volo del Delta è previsto per metà 2025.

Fonte: Virgin Galactic

erano preoccupati quando è stato annunciato che Branson non avrebbe più investito in Virgin Galactic. Specialmente dopo il licenziamento di 185 dipendenti e una pausa dei voli spaziali nel 2024, per attendere l’arrivo dello shuttle Delta e ridurre la velocità di consumo di liquidità.

Tuttavia, si prevede che Virgin Galactic abbia abbastanza liquidità per operare fino al 2025 o 2026. Quindi, se lo sviluppo del sistema di volo Delta procede senza intoppi (una proposta rischiosa nell’industria aerospaziale), l’azienda dovrebbe poter concentrarsi sul riavvio e sulla crescita del flusso di cassa, con un sistema redditizio per unità. E portare l’azienda a un flusso di cassa positivo nel 2026.

Fonte: Virgin Galactic

(Va notato che Virgin Galactic è diversa da Virgin Orbit. Virgin Orbit ha dichiarato bancarotta nell’aprile 2023, e ha fornito servizi di lancio per piccoli satelliti, con Rocket Lab acquiring the company’s Long Beach facility, manufacturing, and tooling assets).

La recente bancarotta di Virgin Orbit e l’allontanamento da Virgin Galactic da parte del fondatore Richard Branson hanno danneggiato l’immagine dell’azienda presso gli investitori, provocando un crollo del prezzo delle azioni nel 2023 e nel 2024.

Si raccomanda vivamente cautela riguardo al titolo stesso.

Allo stesso tempo, la soddisfazione dei clienti precedenti, un piano chiaro per un design redditizio (shuttle Delta) e una lunga lista d’attesa di potenziali clienti mostrano che l’azienda potrebbe ancora essere sostenibile anche senza raccogliere ulteriori fondi.

Finché potrà volare lo shuttle di classe Delta abbastanza presto. Finora, la fabbrica per costruire il Delta è terminata, e la costruzione dovrebbe iniziare nel primo trimestre del 2025.

Molto dipenderà dal successo dello sviluppo, della produzione e dell’operatività dello shuttle Delta e dal raggiungimento di questo obiettivo entro la fine del 2025.

Se così fosse, la valutazione molto più bassa creerebbe un’opportunità per gli investitori di acquisire azioni dell’azienda a sconto.