Возможно ли покрыть пустыню самовоспроизводящимися солнечными панелями, используя только материалы, найденные в пустыне?

Песок в основном состоит из$SiO_2$, в то время как кремниевые пластины, используемые в солнечных элементах, изготавливаются из чистого Si.

Следовательно, эта штука должна поставлять энергию, необходимую для преобразования$SiO_2$в$Si$, по пути реакции$SiO_2 + \Delta H = Si + O_2$.

The $\Delta H$можно рассчитать по стандартной энтальпии образования двух компонентов, равной$1279 \ kJ/mol$

Солнечные элементы и электронные схемы содержат, помимо кремниевых чипов, также примеси III или V групп, такие как бор и фосфор, используемые для корректировки свойств кремния по мере необходимости. Ради этого упражнения, поскольку они присутствуют в следах, мы можем предположить, что их потребность в энергии для образования такая же, как у кремния.

Предполагая, что солнечная панель, произведенная таким образом, имеет эффективность, сравнимую с эффективностью современных солнечных панелей, которые мы имеем сегодня , она будет составлять около 20%, а это означает, что для производства 1 моль кремния вещь должна будет собрать$1279/0.2=6395 \ kJ/mol$.

Считая среднюю плотность мощности солнечного излучения на земле равной$800 \ W/m^2$, вещь может производить$800/1279\cdot 10^3=6 \cdot 10^{-4} mol /m^2s$.

Учитывая, что атомный вес кремния равен 28, это превратилось бы в скорость аккреции$0.017 \ g/m^2s$.

Я игнорирую тег точных наук. У нас пока нет экспертизы.

Здесь требуется солидная инженерия. Давайте сделаем это по шагам:

Шаг 1 — сделать полностью автоматизированную установку солнечных батарей. Без участия человека.

Шаг 2 — сделать автономный рудник, который сможет добывать и очищать кремний до необходимой чистоты.

Шаг 3 — сделать оба этих устройства мобильными.

Боковые нити:

Шаг 4а. Создайте машину, которая может собрать другую копию самой себя.

Шаг 4б. Создайте машину, которая при наличии подходящих ресурсов может производить все составляющие ее части.

Шаг 5. Сделайте машину 4b достаточно хорошей, чтобы сделать все части из материала, найденного в пустыне. Это вызов: он должен будет иметь возможность создавать схемы VSLI в масштабе, достаточном для поддержки собственного ИИ.

Первым успешным будет существо «улей». Многие компоненты будут неспособны к размножению — рабочие пчелы. У вас будет своего рода перерабатывающий завод, и мелкие существа будут приносить ему материалы. Материалы будут превращены в солнечные элементы, а солнечные элементы будут установлены для обеспечения энергией.

Производственный объект будет создавать детали, которые можно использовать для создания другого производственного объекта. Роботы переместятся на некоторое расстояние — 20 км или около того — и начнут сначала. Как только производственная единица изготовит несколько дочерних растений, она «стареет» в меньший завод, который производит запасные части для окружающей территории. Тем временем дочерние подразделения расширяют периметр.

ИИ должен быть достаточно умен, чтобы придумывать альтернативные методы строительства на основе того, что доступно. Я подозреваю, что много вспененного камня будет использоваться в качестве опорного материала и закаленного стекла для элементов конструкции.

Не задерживайте дыхание для первого, чтобы быть установленным.

Я собираюсь основывать свой ответ на выводах, сделанных Л.Датч. Если мы предположим, что солнечная панель может быть изготовлена ​​непосредственно из кремния без использования энергии, мы можем вычислить, сколько солнечная ферма будет генерировать «составные» панели. Солнечные батареи около $1.635 m^2$и о$18144 g$.$18144 g/ 0.017g(m^2s) = 1.07x10^6 m^2s$или$296m^2h$. Преобразование этого в часы работы солнечной панели дает нам 181 час солнечной панели для создания еще одной солнечной панели. Предполагая, что ваша пустыня темна 1/3 времени, это дает нам 272 часа на каждую солнечную панель, чтобы сделать солнечную панель. Это неплохо, но вам, возможно, придется побеспокоиться о других источниках энергии, таких как роботы, которые убирают песок с солнечных панелей.

Песок также содержит углерод (в форме карбоната кальция), который можно использовать для производства графена. Графен — гораздо более универсальное вещество, и поэтому он будет лучшим выбором. Тонкий слой графена был бы сверхпрочным, гибким, сверхпроводящим, способным накапливать электричество и более эффективным. Песок на дне океана можно было бы даже использовать для роботов, чтобы построить сверхпроводящий канал между континентами по всему миру, чтобы все пустыни мира могли продавать энергию в глобальной сверхпроводящей энергосистеме, так что пустыни во всех часовых поясах подавать энергию так, как это было наиболее эффективно. Это также обеспечит новую «золотую жилу» для стран с небольшим сельским хозяйством, позволив им собирать и продавать солнечную энергию.

В любом случае, такие разработки обеспечат НИОКР для их развертывания на других планетах и ​​лунах в Солнечной системе с максимальной солнечной эффективностью и разработкой графена, что позволит производить космические корабли на солнечной энергии с использованием огромных разворачивающихся графеновых солнечных коллекторов. Планеты могут быть быстро преобразованы в пригодные для жизни биосферы, способные вместить триллионы людей, с безграничной энергией солнечной энергии, а также термоядерного синтеза, если и когда он станет доступным. (Однако некоторые места, такие как Луна, могут зависеть от кремния в качестве материалов).