Как быстро мы сможем построить Dyson Swarm?

Я тороплюсь колонизировать Солнечную систему. К счастью, последняя Космическая гонка, коммерческая гонка между SpaceX, Blue Origin, Rocket Lab и другими менее известными участниками рынка, призвана значительно снизить стоимость отправки килограмма в космос с > 20 000 долларов США/кг до < 1 500 долларов США / . кг с Falcon Heavy и потенциально всего 100 долларов за кг с космическим кораблем SpaceX, который в настоящее время находится на стадии прототипа, но предназначен для полного повторного использования сотни раз. Илон Маск возмутительно заявлял, что будущая стоимость будет составлять всего 10 долларов за кг, но в моем ограниченном видении на апрель 2021 года это кажется дико оптимистичным. Прогресс был колоссальным, как показано ниже в масштабе LOG для современных испытанных в полете систем:стоимость за кг

Это, вероятно, останется важным до тех пор, пока мы не сможем разработать технологию для того, что они называют утилизацией на месте. Это означает создание космической инфраструктуры из материалов, добытых в космосе.

Справедливо предположить, что даже при оптимизме на совершенствование может уйти десятилетие или два. В конце концов, проблемы, связанные с этим, не являются тривиальными, плюс, хотя стоимость дельта-V ниже, чем с Земли, у вас меньше инфраструктуры, поэтому каждый дефект и авария поначалу намного более значимы.

Однако, как только будет создана начальная космическая инфраструктура и будут созданы и усилены достаточные возможности автоматизации и саморемонта, можно будет получить больше энергии при небольших предельных затратах на создание еще одной солнечной батареи. Больше энергии означает, что вы можете делать больше вещей, в том числе строить больше солнечных батарей, больше плавильных заводов, больше инфраструктуры запуска. Это остается верным, даже если более сложные технологии все еще должны быть отправлены с Земли (скажем, микрочипы). Это очень похоже на благотворный цикл, в котором тенденция продолжает развиваться сама по себе.

Учитывая, что солнце излучает много ватт, и что большая часть этого в настоящее время тратится впустую в пустое пространство, кажется очевидным, что даже довольно примитивная космическая цивилизация захочет начать строить структуры захвата солнечной энергии. До тех пор, пока стоимость электроэнергии превышает предельные затраты на строительство, развертывание и техническое обслуживание/замену эпсилон большего количества солнечных улавливающих массивов, эти установки будут продолжать расти. Эту энергию можно использовать на месте (представьте, что работает большой центр обработки данных) или ее можно передавать на большие расстояния с помощью микроволнового излучения или лазера с узким лучом. Вне Земли единственной заботой является поддержание прямой видимости и рассеивание луча. Некоторых потерь можно избежать, используя хорошее наведение, очень большие приемники и ретрансляторы по пути.

Итак, к вопросу. Предполагая, что мы развиваем способность строить инфраструктуру, используя космические ресурсы, используя роботизированные технологии, и предполагая (правильно?), что производство огромного количества энергии в космосе имеет экономическую ценность, как быстро мы сможем достичь точки, когда наш Рой будет захватывать значительную количество излучения, испускаемого нашим Солнцем, скажем, 0,01% от 3,846 x 10 ^ 26 Вт. Люди плохо обращаются с большими числами, так что для контекста, это около 4 x 10 ^ 22 Вт. Кардашев I гражданская имеет выходную мощность 1 x 10 ^ 16 Вт (обозначения Сагана), поэтому 0,01% солнечной энергии примерно в 1 миллион раз больше, чем Кардашев I).

Отличным ответом было бы число в годах (или диапазон), а также максимальное углубление в логистику, логику экспоненциального роста. Бонусные баллы, если у вас есть время для решения таких вопросов, как сколько массы потребуется и как быстро мы можем масштабировать нашу инфраструктуру добычи / обработки в космосе, чтобы добраться туда.

Слишком много «если» и предположений, необходимых для любого практического ответа. Честно говоря, я не верю, что вы можете объективно судить о лучшем ответе. И мне не помогает то, что это очень похоже на реальный вопрос. Мы гадаем, сколько потребуется сырья, что это будет за сырье, как быстро его можно будет добыть и доставить, как быстро его можно собрать, как быстро его можно будет доставить на место... мне кажется 100% предположение.
Это кажется относительно простой математической задачей, учитывая предположения и детали. «От 5 000 до 20 000 лет» был бы правильным ответом, если бы ваши вычисления привели к такому результату.
ага, успел, пока какие-то мудаки не закрыли, ага...
«Предполагая, что мы разработаем способность строить инфраструктуру, используя космические ресурсы, используя роботизированные технологии» — это самое большое неизвестное во всем вопросе, поскольку есть разница между «добыванием железа из астероидов» и «можем изготовить все, что мы могли бы изготовить на Земле, но в космосе".

Ответы (3)

это зависит от ERoEI ( возврат энергии на вложенную энергию ) технологической экосистемы, которая используется для создания системы, или среднего эффективного ERoEI.

ERoEI

механический электрический

какие энергозатраты в технологиях могут быть здесь полезны:

  • производство стекла, 4600 кВтч на тонну, или около 16,6 ГДж на тонну
  • плавка стального лома, около 900 кВтч на тонну, для партий от нескольких тонн

каковы некоторые инвестиции в энергию, для технологического производства, есть некоторая вики-страница отношения мощности к весу , давайте выберем некоторые из не ветхих в средней и нижней части производства энергии:

Heat2Механический

  • поршневой, 1 л, 4 такта, 74,5 кВт, 100 л.с., 0,44 кВт/кг
  • турбовальный двигатель, 9 кВт 12 л.с. 3,67 кВт/кг
  • пневмодвигатели, 0,74 кВт 0,99 л.с. 0,44 кВт/кг, диапазон 0,3-0,7 кВт/кг, для маломощных
  • Фотогальваника, 9,64 Вт/кг

Электродвигатели/генераторы

  • электромобиль среднего класса, 120 кВт 160 л.с. 4,8 кВт/кг
  • силовая установка, 660 МВт 890 000 л.с. 0,49 кВт/кг
  • общий диапазон от 0,29 кВт/кг до 11,56 кВт/кг

в целом мы можем рассчитывать примерно на 0,5 кВт/кг для преобразования тепловой энергии в механическую работу, поэтому аналогичное число для преобразования ее в электричество, как одну из удобных форм энергии для местного потребления, но некоторые процессы могут использовать механическую энергию напрямую без преобразования.

всего расход материала около 4 кг на 1 кВт выработки, на механическую часть

КПД, радиаторы, концентраторы

Концентраторы

концентраторы для солнечной энергии могут быть изготовлены из различных материалов, металла, стекла, керамики, всего, что покрыто отражающим материалом (обычно металлом).

это полезно для преобразования тепла в электричество, а также для фотогальваники.

Преимущества использования стекла, или базальта, или другого минерального состава в том, что его не нужно восстанавливать, а при изготовлении прозрачного стекла достаточно дорого, 4600 кВтч на тонну, плавка базальта идет в паре с плавкой металлолома, нет вовлечена большая химическая реакция.

благодаря микрогравитации конструкция отражателей не должна быть особенно прочной, легко увидеть, как прочности, эквивалентной листу мягкого железа толщиной 0,5 мм, может быть достаточно, если он имеет отражающее покрытие, чтобы служить отражателями значительных размеров. Клетка может быть сотни на сто метров - настоящего ветра и прочего нет. его можно сделать из мелких кусочков 1х1м с разбросанными по ним дополнительными средствами для разных нужд.

всего может быть 1,5 кг на 1300 Вт солнечной энергии или около 1,2 кг / кВт солнечной энергии, некоторые концентраторы на каменной / минеральной основе с минеральным волокном для обеспечения хрупкости.

радиаторы

радиаторы, которые нам нужны, чтобы отбрасывать отработанное тепло и создавать холодный конец для наших тепловых машин. Так что ему нужна рабочая жидкость, теплообменная жидкость.

концентраторы могут служить основанием и для радиаторов, при одинаковой массе 2 стены, некоторые трубопроводы, теплообменная жидкость, скажем, в 4 раза больше массы концентратора

эффективность

давайте возьмем цифру со стены и рассмотрим всего несколько вещей

  • Температура плавления натрия 370K (97°C, 208°F), доступна в лунном реголите.
  • 1000K горячий конец
  • 500К холодный конец
  • 70% эффективность отражателя
  • солнечный поток 1300 Вт/м2
  • электрические генераторы КПД 80%
  • механический КПД 70%

Таким образом, в целом с 1300 мы можем надеяться на получение 254 Вт/м2 или около 19% эффективности, так что округляем до 20%.

  • Не превосходящая эффективность и лучшая оптимизация могли бы легко привести нас к территории 30-40%, что типично для электростанций, и даже лучшие цифры в действительности, но давайте поиграем с этими 20% как с потенциальным началом для лечения установок, а не для того, чтобы чрезмерно оптимистичен и кое-какие другие непредвиденные потери - ремонт, переплавка, утилизация, производство инструментов и т.д. Так что у нас тут вполне достаточный запас на всякие прибамбасы

  • с массой радиатора, рабочими температурами и расходами энергии - необходимо оптимизировать эти цифры, поскольку радиаторы меньшего размера могут означать меньшие расходы, и даже если они снижают эффективность, они могут быть лучше. Таким образом, существует оптимум для данной массы радиаторов, какие температуры должны быть и какой будет эффективность - но поскольку это всего лишь очень грубая иллюстрация принципа и потенциальных чисел - эта работа здесь не выполняется.

ERoEI, всего

давайте подведем итоги и посмотрим, на какое число мы можем надеяться.

Спецификация материалов на 1 кВт электроэнергии или 5 кВт солнечной энергии или 3,84 м2:

  • расплавленные минералы (камень, реголит, базальт, диабаз) для радиаторов концентраторов - 23кг
  • металлы - железо, алюминий - 4кг
  • инструменты - металлы, литой камень - 0,2 кг (довольно случайное число, играющее на ощупь, просто для того, чтобы указать, что инструменты составляют небольшую часть от общего числа)

итого 27кг материалов, округляем и добавляем материалы на инструменты, электрику, чипы и прочее - 30кг.

Условно разделим его на 85% нужна в основном плавка литейного проката (1000кВт/т), 15% нужна плавка и восстановление до металлов, возьмем Al2O3 как один из самых дорогих по показателю энергии, 8,6кВт/кг для идеального процесса, на практике как промышленные процессы 17кВт/кг, округлим до 20кВт.

Оооооооо, что мы получаем в результате , на производство 1кВт мы тратим примерно 25+100= 125кВтч на 1кВт выработки электроэнергии или на каждые 5кВт солнечной энергии.

Таким образом, существует возможность удваивать выработку электроэнергии каждые 125 часов, или примерно 5,2 дня.

через год это произведение начальной мощности в 1,247906641633902×10²¹ раз

Оооо, начиная с начальной мощности 100 кВт, мы потенциально можем закончить полноценный рой Дайсона за 373 дня . Если мы начнем с первоначальной настройки в 1 ГВт, то закончим ее за 304 дня .

  • Прямой нагрев расплава материалов повышает эффективность этого процесса с 20% примерно до эффективности отражателей, в данном случае я взял 70%. А в условиях микрогравитации вам не нужен сложный материал, требующий конструкции печи — весь плавильный нагрев можно сделать за счет этого отражателя — вы нагреваете какую-то каплю в космосе, и она расплавится. В некоторых процессах, таких как переработка, это резкое улучшение ERoEI, поэтому, когда в нашем случае 23 кг в основном плавятся, нет необходимости тратить на это электроэнергию, иначе поясники могут оценить тот аспект, что им нужен просто тонкий лист отражающего чего-то ( фольга) для тяжелого подъема плавления пачки материала на 2-3 а.е.

узкое место

Давайте начнем с того, что не является узким местом, или, в данном случае, с того, что не является узким местом, которое нас тянет или замедляет — например, с энергии, необходимой для доставки материалов с Луны. Скорость убегания для Луны составляет 2,38 км/с, или, если мы сделаем это с помощью системы запуска масс-драйвера, что-то вроде 23,4 кВтч/кВт (30x0,78 кВтч), то есть около 20% энергии, которую мы тратим на формирование всех материалов, чтобы иметь возможность чтобы произвести этот 1 кВт, и если мы пересчитаем разницу, то 304 дня станут 360 днями.

Так что с ракетами может быть по-другому, но с этим масс-драйвером нам не нужно так сильно беспокоиться, если мы сможем его построить. Но ракеты все равно сразу не идут, так как нам нужно много-много килограммов материалов.

настоящие узкие места начинаются с технологий, которые используются для доставки материалов в космос, в моем случае я предлагаю Луну и массовые драйверы, и этого не обязательно достаточно для полного роя Дайсона или 0,01% от него - разницы нет.

Нам нужно 2,304×10²⁴ кг материалов (половина планеты) для полноценного Дайсона для такого типа инженерного проектирования, для которого требуется поставка 73 триллионов (e12) тонн материала в секунду для обработки и все такое, но в первое место, которое нужно копать и толкать в пространстве, ближе к концу процесса, во втором, повторяю, во втором, в среднем , повторяю, в среднем - это означает, что это число для процесса в середине интенсивности, также известной как 3,1e-6% от общего числа Dyson. В конце концов, это будет выглядеть как взрыв планеты в космосе для полного роя Дайсона.

Если вам нравится скорость, что 5 дней на удвоение производства, как у меня, то 0,01% не имеет значения, а технология и установки используемые для доставки материалов будут узким местом, не энергия необходимая для этого, а процесс сам.

Не жадничайте , сделайте 1-10x К1 и немного остыньте, это все равно мизер по сравнению с тем, что мы имеем сегодня, и используйте это, чтобы прочно закрепиться в космосе и вывести технологии на новый уровень. Есть способы сделать Венеру полезной для этой цели, поэтому в качестве потенциальных технологий для этого ей просто нужны симуляции, чтобы понять, как их создавать.

Начиная с K1 и выше необходимо вычислить узкое место, например, какое-то количество лет или что-то в этом роде, и это зависит от многих вещей, но давайте сделаем кое-что.

Доставка материалов, кейс Moon, массдрайвер

Допустим запускаем 100т пакеты, с хорошим ускорением 1g, тогда нам нужен трек длиной 283км. Не так много, так как 1 г выполнимо, здесь нет ничего сверхфантастического.

их можно запускать потоком, скажем, по одному в секунду, это вопрос обеспечиваемой энергии и дизайна системы.

расширение системы запуска для увеличения мощности также имеет свой ERoEI для производства энергии и соответствующий путь запуска, который использует энергию, и его сложнее рассчитать, и он специфичен для конструкции. Но принцип тот же.

Давайте пойдем с той же эффективностью, 20% для выработки электроэнергии и 50% для запуска, затем 10% всего для системы запуска и выработки электроэнергии, тогда для случая стартовая дорожка потребляет 283 ГВт электроэнергии и занимает площадь 7,3 км x 283 км.

кольцо вокруг Луны шириной 100 км может запустить половину максимума, из-за циклов день-ночь, может быть решено (или быть в два раза шире), и мы получим что-то вроде 500 таких сегментов и 50 000 тонн в секунду.

И материалы могут быть извергнуты в направлении некоторых точек Лагранжа, а именно L1 и L2 земли-солнца.

  • да, я знаю, что они нестабильны в долгосрочной перспективе, но есть способы справиться с этим без потери массы, если мы говорим о большой установке.

Затем мы можем закончить установку для производства электроэнергии К1 (5,7789×10¹⁵ кг в пространстве) за 3,7 года. Скажем, несколько лет на расширение кольца, не так уж и много, а тогда для К1 может хватить лет 5-6.

  • существуют всевозможные проблемы с орбитальным положением, которые имеют всевозможные решения, но сосредоточение внимания на том, что мгновенно приходит в голову - ловить эти полезные нагрузки, а здесь точки Лагранжа хороши, потому что скорость движения по орбите там, вокруг Земли, довольно медленная, относительно, около 130 м/с, а сырье обеспечивает реактивную массу, если это один из способов поймать что-то в начале, холодные доверчивые могут выжимать 800 м/с. Так как все это требует времени, то ионные двигатели и модификации могут там работать и по ловле, и по корректировке, и по правильному вводу в ловушки и т.д. Так что на этих скоростях есть всякие варианты.

    число скорости не является жестким, это просто грубое приближение, орбитальные процессы в этом случае довольно жесткие и будут зависеть от ряда факторов.

Итак, K1 относительно прост, K2 сложнее, но я вижу, что вы копаетесь в теме, а затем можете погрузиться и в этот ответ , он длинный и слишком старый, и его можно улучшить, как я вижу сейчас, но все же он трогает какие технологии вам могут понадобиться на 0,01-100% К2 - так же как и где и для чего вы берете материалы.

почему этот механический подход, а не причудливая фотоэлектричество и другие замечательные технологии.

Основная причина проста, их две.

Во-первых, легче рассчитать ERoEI, чем проще система, тем проще расчеты, поэтому могут быть какие-то лучшие способы или более сложные технологии, которые еще проще и эффективнее, но где взять для них цифры.

Второе — проще процессы, меньшее их участие в выполнении вещей, более простая автоматизация этих процессов. И если мозги для процесса легче сделать на электронных лампах, вы делаете их на электронных лампах, и как только вы закончите с обширной частью расширения/построения системы, вы можете использовать материалы, чтобы придать им более сложную и сложную форму. изощренные и эффективные способы. Массовая эффективность и совершенство технологий не так важны для дела по сравнению с ERoEI процесса.

Итак, если ваша фотогальваника использует в 10 раз меньше материалов, в 2 раза эффективнее, служит 30 лет, но требует в 10-100 раз больше энергии (что легко быть в 100 раз, и это хороший компромисс на планете, может быть) но по сравнению с вещью, которая является сырой и работает год - вы сначала идете с этой грубой вещью, поскольку ее переработка почти ничего не стоит по сравнению с фотогальваникой, и с самого начала у нее лучше ERoEI.

читая текущие ответы, всплывает еще одна причина - мы можем представить себе процесс шаг за шагом, нам не нужно махать руками, мы можем иметь довольно хорошее детальное понимание того, как что-то делается. что автоматизировано, как автоматизировано, что нам нужно, в каком количестве нам это нужно и т. д.

это измеримая проблема, которую можно описать с помощью современных технологий.

PS

если я что-то забыл упомянуть или нужно что-то добавить, пишите в комментариях, может дополню.

Отказ от ответственности, если кто-то решит составить бизнес-план по всему этому, дайте мистеру X пива и проверьте цифры.

Я думаю, что переход на 0,01% солнечной энергии слишком амбициозен, учитывая, где мы сейчас находимся. Давайте остановимся на статусе Кардашева I и сначала поработаем над этим.

Ежегодное потребление энергии человечеством в начале 21 века составляло около 5 × 10 20 Дж Каждый год, пока солнце светит около 1,2 × 10 34 Дж в год, а это значит, что мы используем около 10 фемтосолнц мощности. Николаю Кардашеву потянуться к солнцу казалось очевидным. Подумайте об этом: у вас есть огромное количество свободной энергии, вытекающей в космос, и практически каждый ее джоуль тратится впустую. Вам не нужно строить ядерный реактор, вам не нужно беспокоиться о топливе. Все, что вам нужно сделать, это протянуть руку и использовать его. Поскольку интенсивность излучения уменьшается пропорционально квадрату расстояния, вы можете максимизировать захват и минимизировать площадь поверхности, необходимую для выработки определенного количества энергии, разместив свои генераторы ближе к источнику.

Solar Irradiance at the Planets
Planet Solar Irradiance, W/m-2

             Mean       Perihelion        Aphelion

Mercury      9116.4      14447.5            6271.1 
Venus        2611.0       2646.4            2575.7 
Earth        1366.1       1412.5            1321.7 

В Солнечной системе есть огромное, огромное количество материи, часть из которой удобно расположена за пределами массивных гравитационных колодцев каменистых и гигантских планет, поэтому не будет безумием ожидать, что мы сначала будем использовать материю Пояса астероидов, а затем еще большие облачные ресурсы Оорта. Тем не менее, перемещение материала внутрь к солнцу, как правило, ускоряет его (танцор сжимает руки), поэтому вам в любом случае нужно потратить дельту V, чтобы сделать это.

дельта-v бюджет

Так что на самом деле может быть экономически выгодно строить массовые двигатели на самом Меркурии, люди выдвинули идею экваториальной железнодорожной линии, на которой есть город, сохраняющий приятные сумерки.

Итак, давайте посмотрим, что нам нужно сделать, чтобы достичь Типа I, который грубо определяется как использование ресурсов родной планеты. Если мы возьмем годовую солнечную радиацию Земли, в 5,5 × 10 24 Дж , у нас все еще есть кривая роста в десять тысяч раз, чтобы подняться даже до достижения Типа I. Чтобы сделать упрощение Ферми, давайте предположим, что эффективность захвата составляет 100%, поэтому, если вы построили солнечные панели в перигелии Меркурия (где излучение в 10 раз превышает земной уровень) , чтобы достичь типа I с помощью солнечной энергии, вам потребуется «всего» 12 миллионов квадратных километров. панелей, что по порядку величины соответствует площади Европы. Может показаться, что это много, и для этого, несомненно, потребуется гораздо больше ресурсов, чем мы в настоящее время можем даже мечтать об использовании, но площадь сферы на орбите перигелия Меркурия составляет около 6,6x15 кв. км, так что вы построили только около 2 миллиардных доли сферы Дайсона .

Позвольте этому погрузиться на секунду. Цивилизация Кардашева I, в 10 000 раз более энергичная, чем мы сейчас, составляет 2 миллиардных доли Типа II. Таким образом, вы можете понять, почему покрытие 0,01% (1/10 000 сферы Дайсона) будет эквивалентно 100 000 гражданских лиц типа I. Орехи.

Так что да, космос БОЛЬШОЙ. Более того, из этого вы можете видеть, что вы можете пройти долгий путь к сфере Дайсона, прежде чем что-либо вообще станет заметно невооруженным зрением на Земле, и при определенном уровне планирования вы можете гарантировать, что даже почти полная сфера Дайсона не затеняют Землю (или другие планеты) вообще.

Нам предстоит долгий путь.


Ладно, поговорим о требованиях к массе, при скромных 840 т/кв.км, (См. их листы данных: ~ 70,6 мг/см^2) структура, необходимая для того, чтобы довести нас до Кардашева I, будет весить около 1E13 кг. Это 10 миллиардов тонн. Очевидно, что с нашей лучшей на сегодняшний день системой запуска (прототип SpaceX Starship грузоподъемностью 100 тонн) это было бы непомерно (100 миллионов запусков), но с массовым приводом на Меркурии (гравитация на поверхности 3,7 м / с ^ 2) (по сути, большой рельсотрон) , вы могли бы отправлять 1 тонну полезной нагрузки каждые несколько секунд. Увеличение промышленных мощностей, вероятно, займет некоторое время, так что давайте предположим, что когда у нас появится возможность производить эти рельсотроны, естественно, можно производить их все больше и больше с каждым годом. Мы, вероятно, также можем внести некоторые улучшения в технологию на практике, так что и количество, и качество наших запасов улучшится. Вот один (весьма оптимистичный) сценарий.

введите описание изображения здесь

Таким образом, относительно мощное наращивание промышленной инфраструктуры, кульминацией которого станет более 1000 пусковых установок, каждая из которых может запускать 1 тонну каждые десять секунд, сможет отправить столько массы примерно за 15 лет, причем большая часть фактической массы будет отправлена ​​за последние 10 лет. 2 года (если вам не нравятся «годы» и вы находите их нереальными, просто замените их в уме на «периоды удвоения»).

Таким образом, ответ заключается в том, что как только у нас появится технология для создания массовых двигателей, способных запускать 1-тонную полезную нагрузку с поверхности такой планеты, как Меркурий, если вы серьезно настроены на увеличение масштабов и работу над совершенствованием технологии запуска: оптимистичный прогноз выше . вся эта масса была запущена в космос примерно через 15 лет. Более пессимистичный взгляд предполагает, что это около 150 лет. Как скоро у нас будет достаточно развитая космическая промышленность, чтобы построить ракету-носитель массой 1 тонну на Меркурии? Хороший вопрос. Технически это в пределах нашей досягаемости, это «просто» вопрос хорошей автоматизации, потенциальной установки локальных или орбитальных сред обитания для техников и максимизации возможностей самовосстановления в соответствующей инфраструктуре добычи и переработки.


Таким образом, возникает вопрос: а) как быстро мы разработаем эти кажущиеся волшебными уровни автоматизации и б) как быстро мы сможем отправить достаточно массы (и, возможно, контролировать / ремонтировать технические среды обитания на орбите или на планете), чтобы заставить их работать бррр.

а) уровни автоматизации. В настоящее время Тесла уже может самостоятельно перемещаться из пункта А в пункт Б по розничной цене > 30 тысяч долларов, большая часть которой приходится на сырье (т. е. аккумулятор), а остальное — на труд, эксплуатационные расходы и капитал. Вы можете сократить количество удобных для человека удобств, обеспечить снижение затрат на батареи на 3-4 десятилетия и расширить масштабы 3D-печати и автоматизированного производства, и, хотя транспортные средства могут не снизиться до «одноразового» уровня затрат, вы, вероятно, могли бы развернуть целый парк. за текущую стоимость одного коммерческого грузовика (+ водитель) на сегодняшний день на Земле.

Ваши перевозчики материалов (вы можете даже назвать это рудой в космосе?) должны функционировать в основном независимо, иметь возможность ездить туда и обратно, сбрасывать вещи в нужных местах, не сталкиваться с вещами, и им иногда требуется кто-то или что-то для обслуживания. . В качестве альтернативы, если двигатели, аккумуляторы, колеса, бортовую систему ИИ/зрения/принятия решений и элементы конструкции можно сделать достаточно дешево в космосе, как только она упадет ниже заданного уровня эффективности, вы просто припаркуете ее и построите другую. Там много места.

У нас еще нет полностью автоматизированной фабрики, поэтому трудно точно сказать, насколько далеко мы находимся от чего-то с (в идеале) нулевым или (в противном случае) минимальным человеческим телеприсутствием. Поскольку затраты на Интернет вещей падают как камень, все будет продумано, а потенциальные проблемы будут выявлены и устранены задолго до того, как они материализуются. Вероятно, потребуются десятилетия практики, чтобы избавиться от недостатков, поэтому ожидайте, что уровень человеческого (теле- и прямого) присутствия будет сначала высоким, а затем постепенно уменьшится до нуля по мере накопления десятилетий опыта работы с такими системами в космосе.

В зависимости от того, насколько хороша роботизированная автоматизация процессов в точке, где мы хотим начать строить эту мегаструктуру, вы можете увеличивать или уменьшать требуемый уровень присутствия человека. Я ожидаю, что даже при очень хорошей автоматизации к тому времени, когда возможности промышленных запусков достигнут высокого уровня, упомянутого выше, тысячи людей и миллионы в основном автономных дронов будут находиться либо непосредственно на Меркурии, либо на расстоянии телеприсутствия от него.

б) Глядя на скорость, с которой движутся такие компании, как SpaceX, я бы предположил около 3-4 десятилетий. Таким образом, у нас могут быть энергетические уровни Кардашева I к 2080 году (оптимистично) или 2200 году (пессимистично). Все это предполагало, что космическая энергия имеет экономическую ценность (поскольку я не могу представить, почему это не так, поскольку, например, запуск гигантских объемов вычислений в космосе с использованием минимально свободной энергии был бы приятным и ценным).

Это игнорирование вспомогательных структур для хранения, передачи, ремонта и т. д. — вы можете увеличить мою оценку в четыре раза, если хотите, а затем еще раз утроить, если хотите принять 30%-ную эффективность, что все еще оставляет вас в пределах порядка величины первая оценка во всяком случае). Для полного роя статитов Дайсона (назовем его Окутывающей мглой Дайсона) вам потребуется как минимум 5,5E21 кг массы, что соответствует общей массе пояса астероидов, или примерно 1% массы Меркурия. Так выполнимо без разборки планет. Возможно, нам понадобится трансмутация материалов, но с таким количеством свободной энергии это не должно быть серьезной проблемой.


Теперь, что касается вопроса о том, сможет ли настоящая цивилизация Типа II построить рой Дайсона, мы не можем знать наверняка. Возможно, столь развитая цивилизация нашла гораздо менее грубые способы извлечения энергии, чем колебание электронов на пластине, обращенной к природному термоядерному реактору, сжигание сложных молекул углерода в жестяной банке или использование атомного распада для кипячения воды и использование пара, чтобы некоторые кисти вращались.

Я помню, как однажды читал, что энергии нулевой точки достаточно, чтобы вскипятить все земные океаны. И это то, о чем мы знаем. Кто знает, какие дивные трюки придумают потомки Человечества в будущем?

ртуть не обязательно является хорошим местом или, лучше сказать, неправильной переменной для оптимизации. Учтите, что на орбите Нептуна плотность энергии настолько мала, насколько это возможно, но эффективность может быть близка к 99,9 процентам. На ртути нужно меньше материалов <strike>для рефлектросов</strike> солнечных панелей, но нужно их лучше охлаждать, падает КПД, падает разница холодного хотэнда (у вас меньше поверхность радиатора, потому что меньше площадь) - так что да, вы можете нужно меньше материалов, но у вас меньше энергии для работы. отражатели также работают с солнечными панелями, и это самая дешевая часть, луна лучше.
«Просто вопрос хорошей автоматизации». Как инженер в области автоматизации, это большое упущение.
"некоторая трансмутация материалов" - забудьте, не требуется и дорого/много неэффективно/
@jdunlop будь любезен, дай нам несколько советов, то есть - скажи больше
@MolbOrg - я не вижу ничего плохого в этом предложении в его нынешнем виде, я не думаю, что нужны дополнительные комментарии. Чрезмерное многословие вредит пониманию, особенно в спешке, когда у меня нет времени правильно его форматировать. В двух словах: заставить вещи строить вещи без присмотра сложно , даже на Земле, где мы можем пригласить человека починить их, если это необходимо.
"настолько развитая цивилизация" - действительно, поскольку она в пределах нашей досягаемости, и вы думаете в целом в правильном направлении с этой, то мы можем применить сегодняшние причины и технологии для рассуждений, чтобы создать такую, и поэтому нас не касается, если возможны и другие средства, термоядерный синтез, например, может дать нам в 10 раз больше, чем может дать солнце, консервативно-оптимистическое число, и есть задачи, где можно использовать эту энергию (развитие технологий), поэтому, если другие источники энергии не появятся в ближайшие 100 лет, то мы в принципе можем гарантировать существование такой системы в масштабе 10xK1 по крайней мере
@jdunlop Как вы думаете, может ли иметь значение то, что на земле все оптимизируется по другим причинам и разными способами, чем это может или должно быть сделано для конкретной задачи. Так что не нужно быть без присмотра, просто надзор должен быть с большим рычагом. В общем ваш комментарий, проблема не новая, и я подумал, что вы можете внести какую-то конкретную информацию
@MolbOrg - нет. На самом деле, чем менее специализированным/более многоцелевым является что-то в космосе, тем больше у него шансов выйти из строя. Специализация — это то, как вы избегаете неудач и упрощаете автоматизацию. Более того, длинная коммуникационная петля (которую, я полагаю, вы имели в виду под «большим рычагом», что, безусловно, является неправильной аналогией) может превратить незначительный надзорный вопрос во что-то катастрофическое, потому что многие такие ошибки усугубляются временем до -контрольное внимание. Автоматизация, которую мы имеем на Земле, — это лучшая автоматизация, которую мы когда-либо разрабатывали — космос никоим образом не облегчает ее.
"что-то менее специализированное/более многоцелевое в космосе есть" - в том-то и дело, мы не говорим здесь о каких-то общих фон-неймановских зондах, у них одна задача, как у штамповочного пресса, может быть, сотня процессов, операций. И производственные узлы не создают каких-то цепочек поставок гигантских размеров, а являются замкнутыми/независимыми производственными узлами в качестве основы, но их много, поэтому должна быть какая-то автоматическая реакция - типа этот робо-рука сломан, переработайте его как модуль замените его новым модулем, повторите калибровку, проверьте. Сломан этот узел - переплавляйте его целиком, делайте новый.

Ограничивающим фактором является не энергия, не космические мощности или что-то еще упомянутое. Хотя, как вы заметили, существует потенциал для возникновения благотворного цикла, в котором мы могли бы преобразовать невероятное количество материи в машины, наше население просто слишком мало (и связано с Землей), чтобы сами люди могли быть организаторами логистики в этом начинании. И все же, других заменителей на данный момент нет. Если ИИ будет изобретен, он будет гораздо более удобен для работы на месте и сделает это возможным (даже правдоподобным). В качестве альтернативы, если будут изобретены машины фон Неймана, это тоже может стать решением логистических проблем.

Решение ИИ — это в значительной степени «волшебное» решение, в котором людям не нужно самим придумывать какие-либо трудные ответы, они просто позволяют ИИ делать это вместо этого. Поэтому давайте вместо этого поговорим о решении VN. Им не нужно было бы быть по-настоящему умными, просто способными к самовоспроизведению и способными выполнять задачи, которыми управляют извне. Как только появится население в несколько десятков/сотен человек, какой-то фракции будет сказано построить плавильный завод и эксплуатировать его, в то время как другие продолжают размножаться. Это продолжается до тех пор, пока в далекой Солнечной системе не появятся миллионы таких объектов. В свою очередь, они строят все эти объекты и эксплуатируют их. При необходимости лишние единицы могут быть даже переработаны. Они будут подчиняться простым правилам, таким как колонии насекомых, для координации, даже если это не будет оптимальной эффективностью. Оркестровка высокого уровня придет с Земли.

Пока не будет изобретена одна или другая из этих (возможно, связанных) технологий, временная шкала не может даже начаться.

Звучит как машина для изготовления скрепок, лол
проблема законна, и она выглядит также в правильном общем направлении, людям нужен рычаг, чтобы управлять созданием такой инфраструктуры, но святой ИИ для всего этого излишество, нынешних мощностей более чем достаточно.