Ruimte
Herbruikbare Raketten en Hypersonisch Vervoer: Het Volgende Tijdperk van Ruimte-innovatie
Voeg Securities.io toe aan je voorkeursbronnen op Google
De Herbruikbare Revolutie
Sinds de eerste satellieten in een baan werden gebracht met Spoetnik in 1957, tot de maanlanding van 1969, het eerste ruimtestation in 1971, en de eerste ruimtetoerist in 2001, werd alle toegang tot de ruimte gedaan met eenmalige raketten.
Bron: Daily Sabah
Er waren goede technische redenen voor eenmalige raketten, van de spanning die op materialen wordt uitgeoefend bij het bereiken van de baan tot de moeilijkheden om schade te voorkomen door de extreme hitte van de terugkeer en de risico’s die gepaard gaan met de landing. Toch is dit nogal gek vanuit economisch oogpunt.
Stel je voor dat elke keer dat een passagiers- of vrachtvliegtuig van Parijs naar New York opstijgt, het hele vliegtuig wordt gesloopt voor schroot. Dit zou luchtvervoer ontoegankelijk duur maken, beperkt tot de meest zeldzame omstandigheden. En dat was waar de ruimtevaart vastliep, alleen bruikbaar voor zeer waardevolle commerciële en militaire satellieten, dure wetenschappelijke programma’s en projecten die alleen door nationaal prestige werden gerechtvaardigd.
Dit is allemaal veranderd met Elon Musk’s SpaceX (SPCX ), die deed wat men voor onmogelijk hield: betrouwbare herbruikbare raketten.
Door alleen kleine onderdelen van de raket te hoeven opknappen, wordt de kostprijs van de orbitale raketlancer over tientallen lanceringen geamortiseerd, waardoor de totale kosten lager zijn dan ooit.
Bron: ARK Research
Dit heeft ook de weg geopend voor veel andere bedrijven om het succes van SpaceX te repliceren, elk met hun eigen aanpassing van de formule van SpaceX. Het heeft ook een nieuwe ruimtewedloop tussen de grootmachten nieuw aangewakkerd, waarbij China en Rusland zich hebben verenigd tegen de VS en haar innovatieve bedrijven.
En uiteindelijk zou het de mensheid de weg moeten openen naar een echte ruimtegebaseerde wereldeconomie, met beloften van maanbases, kolonisatie van Mars en onbeperkte orbitale zonne-energie.
Hoe Herbruikbare Raketten Werken
De reden om een raket herbruikbaar te maken is vanzelfsprekend. Het meerdere keren hergebruiken verlaagt de totale kosten van de raket aanzienlijk per lancering en per kilogram naar de baan. Alle andere zaken die de raket goedkoper of makkelijker te bouwen maken, zijn uiteraard even welkom.
Hoe je dat doet is een lastigere vraag, die lange tijd onhaalbaar leek met de huidige technologie. Terwijl andere bedrijven hun eigen methode kunnen toevoegen, heeft de methode van SpaceX echt de weg vrijgemaakt voor hoe het kan worden gedaan, gebaseerd op een paar kernideeën die herbruikbare raketten tot een realiteit maakten.
Verticale Integratie
De eerste belangrijke beslissing die SpaceX nam, was in wezen op niemand te vertrouwen voor hun raketontwerp. Dus in plaats van de gebruikelijke methode van het samenstellen van technologie van verschillende bedrijven die elk gespecialiseerd zijn in raketten, brandstoftanks, elektronica, enz., besloot SpaceX om ofwel kant-en-klare componenten te kopen en zelf te assembleren in hun eigen ontwerp, of zelfs ze vanaf nul te vervaardigen.
Hoewel complexer, gaf dit een veel grotere controle over het uiteindelijke ontwerp en een diepgaand begrip van wat verbeterd kon worden of fout kon gaan.
Dit verwijderde ook veel tussenpersonen uit de economische vergelijking, waardoor de marges toenamen.
Herdefiniëren van “Space Grade”
Voor een zeer lange periode hebben ruimtevaartbedrijven zich vastgehouden aan het gebruik van uitsluitend “space-grade” componenten voor hun raketten. Dit betekent vaak op maat gemaakte onderdelen, vaak slechts in kleine aantallen geproduceerd, die niet konden profiteren van schaalvoordelen in ontwerp of productie.
Als gevolg hiervan was elk enkel onderdeel van een traditionele raket enorm duur. Een goed voorbeeld is hoe SpaceX zijn eigen radiosysteem bouwde, waardoor de prijs met 10-20 keer werd verlaagd.
“Naast het bouwen van eigen motoren, raketlichamen en capsules, ontwerpt SpaceX zijn eigen moederborden en circuits, sensoren om trillingen te detecteren, vluchtcomputers en zonnepanelen.
De kostenbesparing voor een zelfgemaakte radio is dramatisch, dalend van tussen de $50.000 en $100.000 voor de industriële apparatuur die door lucht- en ruimtevaartbedrijven wordt gebruikt tot $5.000 voor de eenheid van SpaceX.
Snel Falen, Nog Sneller Innoveren
Een andere verandering was een zeer ongebruikelijke houding ten opzichte van falen. Traditionele ruimtevaartbedrijven waren berucht conservatief, onwillig risico’s te nemen om vitale financiering en reputatie niet in gevaar te brengen.
Met niets te verliezen, zou SpaceX bereid zijn zich te houden aan een zeer snel test- en lanceringsschema, zelfs met het risico op catastrofale mislukkingen.
Deze vanuit Silicon Valley geïmporteerde bedrijfscultuur stimuleerde innovatie en creativiteit in het team en hielp ook top talenten aan te trekken die gretig waren naar een kans om meer te doen met minder bureaucratie, zelfs voor lagere salarissen.
Deze bereidheid om risico’s te nemen heeft zich vertaald in een snelle doorlooptijd voor het opknappen van de raketten na een lancering, waarbij de gemiddelde hergebruikstijd van de Falcon 9, momenteel de belangrijkste raket van SpaceX, in 2024 onder de 50 dagen lag en een record van 14 dagen bereikte voor de snelste.
Bron: ARK Research
Nieuwe Technologieën Omarmen
Uit deze tolerantie voor falen kwam ook de integratie van nieuwe concepten en technologieën. Bijvoorbeeld, 3D-printen is al vroeg omarmd door SpaceX, terwijl het in een meer gevestigde ruimtevaartmaatschappij jaren van testen en discussies zou hebben gekost.
Bron: Elon Musk
Er zijn ook verschillende brandstoffen gekozen, zoals de methaanverbrandende raketmotor op de Starship, die een perfecte keuze zal zijn voor toekomstige navulling met behulp van lokale hulpbronnen op de maan of Mars.
Terug naar de Basis
In plaats van riskante nieuwe technologie, was in sommige gevallen teruggaan naar de basis de juiste keuze. Bijvoorbeeld, de romp van de Starship is volledig gemaakt van roestvrij staal, in plaats van de meer “chique” legeringen of koolstofvezel die gewoonlijk door ruimtevaartbedrijven worden gekozen.
Dit was een keuze omdat de productie, solderen, reparatie en onderhoud van roestvrij staal een goed begrepen technologie is, die waarschijnlijk de betrouwbaarheid van het eindproduct zal verhogen.
Op een vergelijkbare manier heeft SpaceX het eenvoudige feit omarmd dat meer beter is. De grootste raket ooit, Starship, kan meer naar de baan brengen voor een lagere prijs simpelweg vanwege zijn enorme omvang. En de beste manier om hem te laten vliegen is simpelweg om niet minder dan 33 motoren tegelijk te gebruiken, in plaats van te proberen een complexere en krachtigere motor te ontwerpen.
Bron: Space.com
Eigen Vraag Creëren
Omdat ruimtereizen zo duur waren, was er geen enorme vraag naar veel opeenvolgende lanceringen, elk met een massieve orbitale lading. Dit had een serieus probleem voor SpaceX kunnen worden, aangezien schaalvoordelen alleen optreden als er voldoende vraag is.
De oplossing was om eigen vraag te creëren, met de oprichting van een Low-Earth Orbit (LEO) constellatie van telecomsatellieten, Starlink. Starlink biedt hogesnelheidsinternet zelfs naar de meest afgelegen locaties.
Met lagere lanceerkosten en seriële massaproductie van de Starlink-satellieten, evenals goedkopere en lichtere componenten (antennes, halfgeleiders, zonnepanelen), daalt de kostprijs van satellietbandbreedte exponentieel.
Bron: ARK Research
Echter, uiteindelijk zal de zwaardere en grotere Starship nodig zijn om het uiteindelijke doel van een constellatie van 42.000 satellieten te beheren, aangezien de verval van hun banen een constante stroom van herlanceringen vereist, waarbij elke individuele satelliet een levensduur van 5 jaar heeft.
Gemiddeld zal er elke 2,3 dag een Starship-lancering nodig zijn, een realistisch doel aangezien dit vergelijkbaar is met de huidige lanceerfrequentie van de kleinere Falcon 9.
Bron: ARK Research
Momenteel is Starlink op weg naar 5 miljoen gebruikers, een aantal dat steeds beter wordt ondersteund door het V3 Starlink-satellietontwerp, met 10 keer de bandbreedte van de vorige versie.
In totaal zou de adresseerbare markt voor satellietconnectiviteit zo groot kunnen zijn als $130 miljard, voornamelijk gedreven door huishoudens zonder of met slechte breedbandtoegang en directe apparaatconnectiviteit, een technologie die nu succesvol door Starlink en T-Mobile aan het publiek is gebracht.
Bron: ARK Research
Potentieel van Hypersonisch Vervoer
Een andere markt die gemakkelijk orbitale en suborbitale hoogtes kan bereiken en vanaf nul kan worden gecreëerd, is hypersonisch vervoer.
Bij het reizen door de lucht gebruiken vliegtuigen zowel de atmosfeer om lift te genereren, maar worden ze ook vertraagd door wrijving, wat de maximale snelheid en de efficiëntie van supersonisch vliegen beperkt.
Dit kan gedeeltelijk worden opgelost door innovatief ontwerp, zoals bijvoorbeeld de supersonische vlucht die geen supersonische knal op het oppervlak veroorzaakt, recent getest door Boom Supersonic. Sommige nieuwe straalmotorontwerpen, zoals de Ram-Rotor Detonatie Motor (RRDE), zouden hypersonische vliegtuigen mogelijk kunnen maken, die met snelheden boven Mach 5 en meer reizen.
Een andere optie is simpelweg om hoog genoeg te vliegen zodat luchtwrijving geen probleem meer is.
In dit geval zou de Starship, met zijn 100-200 ton orbitale lading, en meer voor vluchten op lagere hoogte, een interessante optie kunnen zijn voor het vervoeren van relatief lichte menselijke passagiers.
Punt-naar-Punt Orbitale Vlucht
Door eerst in een baan te gaan voordat ze terug landen, kunnen raketten zoals Starship een rondreis van 28 uur, zoals een trans-Pacifische vlucht, omzetten in slechts een rondreis van 6 uur, waarbij waarschijnlijk meer tijd wordt besteed aan het registreren van bagage en paspoorten op de luchthaven/spaceport dan tijdens de vlucht.
Met een schatting van uiteindelijk $200/kg naar LEO met Starship, en een gemiddeld passagier + bagagegewicht van 110 kg, zou dit een rondreis naar elk punt op de wereld brengen tot $44.000.
Hoewel dit een hoge prijs is, zou het genoeg kunnen zijn om simpelweg een klein deel van de wereldwijde vluchten te veroveren en het economisch levensvatbaar te maken.
Bijvoorbeeld, slechts 5% van de passagiers die eersteklas vliegen die overstappen op hypersonisch vervoer zou een markt van $35 miljard vormen. Als de helft dat zou doen, zou het een markt van $35 miljard zijn.
Bron: ARK Research
Hetzelfde type ultra-snelle vluchten wordt ook door het Pentagon overwogen voor militaire en humanitaire toepassingen, via het Rocket Cargo Program.
Investeringskansen
SpaceX
Door 10 jaar voor zijn concurrentie te staan, is het privaat genoteerde SpaceX de olifant in de kamer van bedrijven die de orbitale lanceringsmarkt willen veroveren.
Van Falcon 1 tot Falcon 9 en nu Starship, heeft SpaceX de grenzen van wat mogelijk is voor de ruimtevaartindustrie verlegd, waardoor gevestigde concurrenten zoals Boeing in het stof achterblijven.
De ambitie van het bedrijf lijkt zich te richten op de zo groot mogelijke raket die beschikbaar is, waarbij de kleine lanceerder Falcon 1 nu in wezen is verlaten, en geruchten over hetzelfde lot voor Falcon 9 wanneer Starship zijn betrouwbaarheid heeft bewezen.
Dit zal waarschijnlijk relatief snel gebeuren, aangezien Starship verschillende vangst in de lucht heeft beheerd door de “Mechazilla” landings toren.
Desondanks moeten nog enkele problemen worden opgelost, zoals geïllustreerd door de recente explosie van het tweede deel van de Starship, wat leidde tot een “snelle, ongeplande demontage”, met een andere test een maand later om het probleem dat het veroorzaakte te verhelpen.
Op de lange termijn is het uiteindelijke doel van SpaceX niet zozeer de baan om de aarde, maar bijdragen aan de Artemis-missie om een maanbasis te bouwen, en misschien zelfs daarvoor een privépoging om de eerste landing op Mars te maken, Musk’s ware levensdoel.
Deze focus op diepe ruimtemissies die in-orbit navulling vereisen, evenals het bouwen van de Starlink-constellatie, kan ruimte laten voor andere lanceerders, aangezien deze ambitieuze doelen waarschijnlijk het grootste deel van SpaceX’s lanceercapaciteit voor meerdere jaren zullen opslokken, of zelfs een decennium als Musk echt een stad op Mars wil bouwen.
Rocket Lab
RKLB Prijsgrafiek
Verreweg het meest prominente beursgenoteerde raketbedrijf, Rocket Lab (RKLB ), staat achter SpaceX, het bedrijf met de meeste lanceringen per jaar, en loopt niet alleen voor privéconcurrenten maar ook voor China en Rusland.
Het bedrijf vertrouwt momenteel op zijn kleine, gedeeltelijk herbruikbare lanceerraket Electron, een raket die ongeveer gelijkwaardig is aan SpaceX’s Falcon 1, gespecialiseerd in snelle lanceringen en zeldzame orbitale routes.
Het zou zijn nieuwe zwaardere raket, Neutron, in het komende jaar moeten lanceren, die ongeveer gelijkwaardig zal zijn aan SpaceX’s Falcon 9.
Bron: Erik Engheim
Het bedrijf ontwikkelt gelijktijdig HASTE (Hypersonic Accelerator Suborbital Test Electron), een aangepaste Electron-raket met een grote payload van 700 kg naar suborbitale hoogte om de VS te helpen nieuwe ontwerpen te testen om in te halen bij de Chinese en Russische hypersonische rakettechnologie.
Bron: Rocket Lab
Rocket Lab is ook een bouwer van satellieten en satellietcomponenten, en is het eerste “end-to-end ruimtebedrijf” voor niet-telecomsatellieten (waar SpaceX de kroon zou kunnen opeisen). Dit maakt het een belangrijke partner voor defensiecontractanten, en wetenschappelijke & telecombedrijven.
Bron: Rocket Lab
Rocket Lab is belangrijk geweest in de productie van ruimtezonnepanelen, sinds de overname van SolAero Technologies in 2022. Het heeft meer dan 1000 satellieten die door deze panelen worden aangedreven en meer dan 500 satellieten gepland om de komende jaren te lanceren met Rocket Lab zonne-energie hardware, voor in totaal 4 MW aan geproduceerde zonnecellen.
De satellietoperatie levert veel cashflow aan het bedrijf, evenals een waardevolle pijplijn van lanceercontracten.
Op de lange termijn zal het succes van Rocket Lab waarschijnlijk afhangen van het vermogen van de Neutron-raket om voldoende contracten te verkrijgen om de benodigde schaalvoordelen te bereiken om oog in oog met SpaceX te kunnen concurreren.
Blue Origin
Een ander petproject van een tech-miljardair, Blue Origin, werd opgericht door Amazon (AMZN ) -oprichter Jeff Bezos. Ondanks veel grotere financiering loopt het tot nu toe enigszins achter op SpaceX wat betreft ontwikkeling.
Hoewel dit kan worden toegeschreven aan verschillende technologische keuzes, zijn de belangrijkere factoren een heel ander einddoel en een andere benadering van engineering.
Terwijl SpaceX een “breek dingen en ga snel” filosofie heeft, hebben Blue Origin (en Amazon) een “langzaam en gestaag” aanpak, weerspiegeld in hun motto “Gradatim Ferociter”, wat Latijn is voor “Stap voor stap, woest.”
Dit maakt de vergelijking tussen de twee bedrijven een mogelijke herinnering aan het verhaal van de haas en de schildpad. Het is een vergelijking die Blue Origin duidelijk omarmt, tot het hebben van een schildpad in het wapen van het bedrijf.
Bron: Ars Technica
De langverwachte succesvolle vlucht van New Glenn in januari 2025, die de eerste orbitale lanceerpoging van het bedrijf markeerde, heeft Blue Origin op spectaculaire wijze terug in de race gebracht. Dit succes kwam na een leiderschapswissel, waarbij de CEO van Blue Origin afkomstig is van Amazon, Dave Limp, die de vorige CEO Bob Smith verving, die oorspronkelijk van Honeywell kwam.
New Glenn is ook een enorme raket, groter dan zelfs Falcon Heavy en alleen overtroffen door Starship.
Bron: Technology.org
New Glenn zou in staat moeten zijn om 45 ton in een baan te brengen, een indrukwekkende capaciteit, vooral voor een eerste orbitale lancering ooit. Blue Origin is ook volledig verticaal geïntegreerd en schaalt nu de productie op van zowel de booster als de tweede trap van New Glenn.
Een ander toekomstig project voor Blue Origin is de maanlander, waarbij de Mark 1 naar verwachting ergens in 2026 zal worden gelanceerd, en de Mark 2, twee keer groter, al in voorbereiding is.
Ten slotte is het einddoel van Blue Origin ook uniek. Het is niet de maan of Mars, maar het idee om alle zware en vervuilende industrieën van de aarde te verplaatsen, en misschien zelfs het grootste deel van de wereldbevolking, naar enorme kunstmatige habitats.
Bron: Blue Origin
Uitdagingen & Risico’s
Veiligheid
Ruimte lanceervoertuigen zijn per definitie gevaarlijk, ze dragen meer dan 90% van hun gewicht in zeer reactieve en onstabiele brandstof, en gebruiken deze vervolgens voor hoge-temperatuur voortstuwing met hoge snelheid.
Dus, hoewel herbruikbaarheid op zichzelf nu een bewezen en beproefde technologie is, blijft het risico bestaan dat er tijdens revisies van slechts enkele weken mechanische spanning of verborgen kritieke fouten over het hoofd worden gezien.
Dit is al problematisch bij satellieten, maar minder draaglijk bij astronauten; en volstrekt onaanvaardbaar voor reguliere hypersonische vluchten met commerciële passagiers.
Hoe groter de raketten, hoe meer risico’s voor grondfaciliteiten en de bevolking in geval van een falen.
Dus over het algemeen, terwijl onze toekomst duidelijk in de ruimte ligt, en eerder dan gehoopt vóór SpaceX, kunnen we verwachten dat veiligheid en regelgeving ons een beetje zullen vertragen op weg naar het casual boeken van een vliegticket naar de maan of Mars.
Overheidscontracten
Tot nu toe zijn veel van SpaceX en alle andere ruimtevaartbedrijven sterk verbonden met overheidscontracten, van NASA-missies tot geheime Pentagon-contracten of de nationale belangen en wetenschappelijke & industriële beleidslijnen van de Europese, Russische en Chinese ruimteagentschappen.
Om echt een zelfstandige industrie te worden, zullen ruimtevaartbedrijven het grootste deel van hun inkomsten uit commerciële activiteiten moeten halen.
Momenteel zijn de twee meest waarschijnlijke sectoren die de honderden miljarden per jaar kunnen leveren om de voortgang van de industrie te ondersteunen, ruimtegebaseerd internet en hypersonische vluchten.
Commercialisering & Investeringsstrategie
Een andere waarschijnlijke kandidaat voor commercialisering tegen de jaren 2040 zal ruimtegebaseerde zonne-energie zijn, die uiteindelijk de aarde van een onbeperkte toevoer van voortdurend geproduceerde groene energie kan voorzien, een idee dat we in detail hebben uitgewerkt in “Space-Based Energy Solutions For Endless Clean Energy”.
Daarvoor zou ruimte-toerisme een eigen industrie kunnen worden, aangezien de ervaring van gewichtloosheid, en misschien een kort verblijf van enkele dagen in een baan, zeer gewaardeerd zou worden en zou concurreren met andere vormen van “extreme luxe avonturen” zoals het beklimmen van de Mount Everest.
Een laatste optie zou asteroïd mijnbouw kunnen zijn, een nog onontwikkelde technologie, maar die potentieel een groot deel van de $2,2 biljoen mijnindustrie zou kunnen vervangen. Echter, al deze opties zullen waarschijnlijk een decennium of twee nodig hebben voordat ze significante inkomsten genereren, wat dodelijk kan zijn voor de meeste bedrijven.
Dus ongeacht de weg naar commercialisering van de ruimte, is het waarschijnlijk dat slechts een paar sleutelproviders zullen slagen. Historisch gezien hebben kleine lanceerders een hoog faalpercentage gehad, met slechts 17 operationeel van de bijna 200 die sinds 1996 zijn gecreëerd.
Bron: ARK Research
Met de al sterke positie van private spelers zoals SpaceX en Blue Origin, en waarschijnlijk nieuwe sterke concurrenten uit China met staatssteun in de toekomst, kan dit een lastig landschap voor investeerders zijn.
Mogelijk kunnen andere vormen van ruimtebedrijven, zoals bijvoorbeeld het ontwikkelen van habitatmodules of autonome hydroponische boerderijen voor toekomstige ruimtehotels en maanbases, andere soorten winnende investeringen zijn in de toekomstige ruimte-economie.
Conclusie
De dalende kosten om de baan te bereiken veranderen de ruimte-industrie volledig, en openen een geheel nieuwe manier om geld te verdienen met het bereiken van de baan. Dit zorgt ervoor dat de sector verschuift van een door defensie en overheid gedreven industrie naar meer commercieel gerichte bedrijven.
In de nabije toekomst zal telecom waarschijnlijk de belangrijkste inkomstenbron worden, gevolgd door hypersonische vluchten en ruimte-toerisme. Op de langere termijn kunnen veel grotere industrieën zoals de energie- en mijnbouwsectoren, of zelfs de productie, ook naar de ruimte verplaatsen.
Voorlopig is SpaceX de bijna onbetwiste winnaar van deze nieuwe ruimtewedloop, dankzij het leiderschap van Elon Musk. Dit kan echter snel veranderen, met serieuze concurrenten zoals Rocket Lab en Blue Origin die inhalen, evenals toekomstige concurrenten uit China.
