Михаил Лапиков - Освоение Солнечной: логистика будущего

Если для жизни людей достаточно сравнительно тонкой, почти символической, прослойки грунта под ногами, то вполне естественно оптимизировать космический город по этому параметру.

Тёмные глубины

Любая планета нарушает это правило. До центра Земли – многие тысячи километров. Абсолютное большинство этой материи пребывает в состоянии естественного природного хаоса.

Можно ли её упорядочить, и если да, то зачем?

Задача Дайсона

Естественные тела Солнечной улавливают ничтожную долю солнечной энергии. Даже если посчитать их все – это останется ничтожно мало. За пределами Земли даже этот свет гарантировано пропадает зря.

Солнце, тем временем, остаётся лучшим дешёвым источником энергии системы.

Одна пятидесятиквадриллионная ватта

Именно столько достаётся каждому человеку с каждого произведённого Солнцем ватта энергии. Всё остальное в основном расходуется зря, и в какой-то сильно меньшей степени тратится на различных промежуточных стадиях удовлетворения человеческих потребностей.

Как-то расточительно получается!

Проблема терраформирования

Кроме объективных технологических проблем настолько затратного и бессмысленного процесса, у терраформирования как идеи есть и ещё одна чисто логическая проблема.

Даже если заселять другую планету, это окажется чем-то сродни поиском новых пещер для племени людей неолита. Дорогостоящим и сложным процессом, в итоге которого жизненное пространство возрастёт очень мало при огромных затратах.

Именно потому, что даже будучи терраформирована, какая-нибудь Венера получит лишь крохотную долю солнечной энергии.

Пятьсот миллиардов О'Нила

Типичная масса типичного «острова» третьего проекта, на сотни тысяч или окрестности единичного миллиона жителей уже достаточно мала, чтобы получить из одной разобранной на строительные материалы космической луны от многих сотен миллионов до миллиардов космических поселений со всей окружающей их космической инфраструктурой.

Это приблизительно верно для искусственных объектов на единичный десяток гигатонн материала – или около того.

Лебенсраум

Жизненное пространство в зелёном поясе Солнечной доступно заведомо в избытке. Разумеется, если отвязать любые проекты заселения от потребности мучиться с планетами. Даже просто Л4 и Л5 системы Земля-Солнце достаточны, чтобы намного превысить население сферы Хилла Земли.

Переход к слоям роя Дайсона увеличит эту плотность населения и эффективность утилизации солнечной энергии ещё сильнее.

Тонким слоем

Занимательный факт – если распределить жителей современной нам Земли по всему пространству Солнечной до орбиты Плутона, одному человеку достанется больше пространства, чем занимает система Земля-Луна. До любого ближайшего соседа окажется порядка миллиона километров.

Вроде бы простая арифметика, но многие люди почему-то её упускают. Но если жизненного пространства в избытке, чего же может показаться мало?

Базовые потребности

Материал для строительства, энергия для работы, а также все наукоёмкие биологические, механические, электронные и прочие высокотехнологичные производства определяют возможность любого освоения космоса.

Для полноценной жизни требуется космический объект с полноценной биосферой, техносферой, средствами отвода мусорного тепла и эффективным космическим транспортом.

Его «узкое место» вполне очевидно.

Ключевые проблемы

Тепло и гравитация – пара основных физических ограничений космического строительства. Эффективными оказываются сравнительно малые (относительно планет), но крайне многочисленные космические города в составе роя Дайсона.

Они эффективно поглощают солнечную энергию, а потом столь же эффективно излучают мусорное тепло в космическую пустоту. Это главная причина высокой жизнеспособности роя Дайсона как технического решения.

Мошка в зенице господней

Облако из космических городов, бескрайних полей солнечных электростанций, лазерных массивов и прочих объектов искусственной техносферы в долгосрочной перспективе освоения Солнечной выигрывает у всего.

Даже орбиталища Бэнкса и мир-кольцо – больше стильные решения, чем практичные, они созданы правилом крутизны в противовес трезвомыслию и расчёту хотя бы в первом из приближений.

Вершина эволюции

Полноценный рой Дайсона видится логичной вершиной эволюции любой звёздной системы, пригодной к долгосрочному обитанию технологической цивилизации.

Именно поэтому разница между типами цивилизации по Кардашеву заключается в основном том, какой процент солнечной энергии доступен цивилизации на базе уже построенных индивидуальных единиц роя – от примерно всего земного на первом типе, до всего солнечного на втором и всего галактического на третьем.

В начале было облако

На заре творения Солнечная формировалась из газопылевого облака. Преимущественно водорода и гелия, но более плотные материалы сбивались в комки достаточно большого размера, чтобы обзавестись заметной гравитационной силой.

Это притяжение ускоряло формирование и рост комков материи. Они буквально вычищали орбиты – словно огромные гравитационные пылесосы.

Самый большой и тяжёлый кластер подобных объектов в какой-то момент вспыхнул Солнцем. Остальные либо упали в него, либо обрели долговременную стабильность на орбитах – как планеты, луны, кометы и астероиды.

Цена материи

Для подъёма из гравитационного колодца планеты или Солнца нужно затратить энергию. Чем больше объект, тем больше энергии отдала материя на его формирование, и тем больше нужно заплатить, чтобы оторвать килограмм обратно в космос.

Наше Солнце получило столько энергии в форме гравитации, что солнечная шахта потребует энергоёмкую и высокотехнологичную мегаструктуру только для того, чтобы начать работать.

Гравитационный разогрев

Сжатые взаимным притяжением материи планеты стремительно раскаляются. Это главная причина того, почему даже у сравнительно давно сформировавшейся Земли есть горячее до стадии жидкого расплава ядро.

Кинетическая энергия падения новых частей материи в гравитационный колодец становится тепловой.

Сила тяжести

Энергия гравитационных связей массивного объекта растёт согласно квадрату его массы. Ослабевает она с ростом его радиуса. Поскольку с увеличением радиуса масса растёт согласно его кубу, планета вдвое большего радиуса обладает восьмикратно большей массой.

Из чего простое следствие.

Шахта на поверхности