Освоение Солнечной: логистика будущего

Глава двадцать первая: бессовестный кларктех

Закон Кларка для субкультурного гетто

Много лет назад Артур Кларк, один из великих мастеров золотого века фантастики, успел сформулировать мысль, что достаточно развитая технология по своим возможностям и внешним эффектам для малограмотного наблюдателя приближается к магии.

С тех пор это высказывание извращали по всякому, как могли, дедушка Ленин с его мемасиком про кино с цирком – и тот позавидует.

Вызвало это массу ожидаемых проблем.

Последний аргумент халтурщика

Косметический эффект крутой технологии успешно превратили в обоснование любой чуши вообще. Антигравитация. Телепортация. Защитные поля. Сверхсвет. Экстрасенсорика и телепа... ну ладно, разносортную псионику Кэмпбелл по дружбе с Роном Хаббардом пропагандировал и своим авторам за деньги заказывал, как наукообразное фэнтези, изначально.

Но всё остальное-то?

Халтура. Вместо интересной работы с матчастью и футурологией – тяп-ляп, сисек звёздной принцессы докинуть, и читатель схавает. Космооперы – дело хорошее, но выдавать их за НФ путём добавления занудной наукообразности – безусловно, занятие плохое.

Как уйти от этой порочной ловушки?

Учёный против схоласта

В десяти авторских листах выше приводится масса фантастических решений, которые при этом либо действуют в пределах известной физики целиком и цитируются по библиотекам научно-технической документации в кратком пересказе, либо пребывают на той зыбкой границе, что сейчас характеризуется технически возможной. Я сознательно избегал ввода ожидаемых прорывных технологий любого типа, даже тех, что вовсю пытаются создать в железе вот прямо сейчас.

Зачем?

А затем, что даже то, что уже есть, позволяет создать интересную, физически целостную и научно достоверную картину, с которой по обе стороны лингвистического барьера в фантастике творится печальное запустение. Научно достоверный космос, без сверхсвета, терраформирования и прочей антуражной ерунды.

Сюжетное преимущество

Главная выгода такого подхода – модель будущего в первом из приближений считается на клочке бумаги самостоятельно до конкретной цифры и резко выигрывает у вброса любых волшебных технологий. Выигрывает что по достоверности, что по ограничению сюжетно-вредных последствий вымышленных технологий.

Да, наша современная наука имеет массу вопросов без ответов. Да, прецеденты ранних ответов на такие вопросы показывают, что физическая картина мира после этого сильно меняется и плохо укладывается в голове. И да, такая фигня случается каждый раз. Только вот и рамки применимости у каждого из этих уточнений довольно специфичны.

Границы поправок

Любой ввод новой модели в науку должен как-то объяснять в её рамках всё, что успешно объясняла в своих теориях прошлая модель. Объяснять без схоластических приёмов, объяснять научно – то есть, результат должен стабильно повторяться, теория должна предсказывать изменение результата в зависимости от изменения условий эксперимента, а наблюдение должно столь же стабильно подтверждать теорию на практике.

Что это значит для строительства вымышленного будущего? Что любая железка или процесс, которые мы способны описать сейчас, останутся таковыми и при следующем расширении физической модели вселенной. Строго в рамках доступного нам сейчас, при соблюдении условий, без привнесения дополнительных элементов – совершенно точно останутся.

А значит, обеспечат достоверность фантастической модели, но оставят ту фантастической достаточно, чтобы увлечь и удивить аудиторию. Что случится, если эти ограничения обойти, ну вот хотя бы на полшишечки?

Игра с допущениями

Современные настольные ролевые игры давно уже полностью узаконили манипулирование вероятностью в своей механике. Любой игрок может использовать фишку удачи персонажа, чтобы просто изменить уже случившееся игровое событие, повлиять на то, что ещё только может случиться, или вовсе описать мелкую ситуацию по умолчанию в свою пользу. Это правильно, антуражно и сюжетно оправдано, когда грязные оборванцы в токсичных лабиринтах города-улья стреляют мутантов Х-оса во славу Бога-Императора.

Но что если заменить грязные канализационные тоннели чистыми лабораториями, а вместо безумного религиозного фанатика или склонного к цветокитоводству президента галактики Зафода Библброкса делом займётся ph. d. Gordon Freeman?

Unforeseen consequences

Если мы способны по щелчку пальцами изменить вероятность, то давайте прикрутим этот выключатель к хорошему реактору! После этого его можно топить стабильным в любых нормальных условиях элементом... который перестаёт таковым быть, когда нам это надо!

Или вот гипотетический остров стабильности у сверхтяжёлых элементов. Вместо распадающихся за доли секунды короткоживущих изотопов – увесистые чушки сверхплотного Как-его-тамия – и капитальная революция что в сопромате, что в инженерном деле.

Попутно мы обосновали высокотехнологичное общество с явно выраженной героецентричной экономикой. Если угодно – бояръ-аниме или супергероику, в которой безумный учёный – главная деталь абсолютного большинства своих изделий, а в чужих руках те совершенно бесполезны. И да, понизив вероятность, можно остановить взрыв ядерной бомбы, а повысив – устроить мощное извержение вулкана или землетрясение посреди «безопасного» района.

Ничего так ход конём – из хай-тека в хай-фэнтези за одно допущение?

Урежем осетра?

Пример выше, конечно, написан с целью порвать шаблон читателя до самой полундры. Обычно в научной фантастике стараются ограничиваться куда меньшими «кларктехнологиями». Только вот и воздействие даже у самой маленькой порции кларктеха на сюжет или сеттинг примерно то же самое, что у маленькой порции Х-оса на счётчик порчи аколита Ордо Маллеус.

Второй закон термодинамики – отличный пример всё той же работы вероятностей. Система большей энтропии более вероятна, чем система с меньшей энтропией. Тепло равномерно заполняет материальный объём потому, что это наиболее вероятно. Может ли тепло собраться преимущественно (а лучше полностью!) в одной части системы? Теоретически – да. Что это значит практически? Что у нас появляется идеальный космический радиатор, эффективность которого ограничена только скоростью излучения тепла.

Мы внезапно на порядки сократили воздействие самого главного космического ограничения на любую бортовую энергетику. Попутно закрыли навсегда вопрос теплостойкости материалов ракетного двигателя. Энергетика космического транспорта возросла на порядки – за одно короткое допущение!

Вечные двигатели

Передача частицей кинетической энергии системе возможна, хотя маловероятна. Частица при этом остынет, система – придёт в движение. Комбинация из колеса-холодильника и газа, в том числе воздуха, сохраняет общее количество энергии в системе, но колесо превращает её в работу за счёт чудовищно маловероятной принудительной направленности всех ударов частиц по колесу строго в нужную сторону.

Хоба! И у нас вечный двигатель, а его фактический ресурс ограничен строго тем, насколько сопротивляется износу материал колеса. Это всё ещё игра с одним-единственным обходом законов термодинамики, но именно так она и заканчивается. Энергетика общества с диким свистом возрастает к заоблачным, почти бесконечным, значениям.

Малозаметность в космосе

Всё та же игра с термодинамикой отменяет главную причину абсолютной прозрачности космоса для наблюдения. Волшебная комбинация из описанных выше генератора и рабочего тела с изменённой в нужную сторону энтропией процесса лишает систему мусорного тепла.

Оно снова и снова идёт в работу, колесо снова и снова производит энергию, система в целом обладает малозаметностью, близкой к абсолютной.

Упс. Всё из того же нарушения физических законов только что родился идеальный космический стелс-камикадзе. Как там ваши строи космических линкоров, готовы ли к диверсиям?

Тепловая смерть вселенной отменяется!

Если скорость работы всё той же волшебной конструкции выше можно изменять в достаточно широких пределах, гипотетическое жизненное пространство человечества становится полностью автономным. Ему требуется материя для изначального строительства, но дальше новую материю в достаточно большой системе реально получать из энергии – поскольку материя и энергия связаны между собой. Раз энергия в системе из-за отмены физического закона бесконечна – материи тоже окажется сколько нужно, в любых количествах.

Надеюсь, вы под шквалом всей этой фигни ещё помните, что всё это – самые простые и очевидные следствия маленького обхода всего лишь одного известного закона физики? А у него, между тем, и социальные последствия есть!

Жыстокая голактека

Наблюдение за известной вселенной бездушно свидетельствует, что разумная жизнь в форме технологической цивилизации – штука чудовищно редкая. В своей галактике мы, скорей всего, и первые, и единственные. Существуй в ней хоть одна цивилизация, начавшая путь к звёздам хотя бы на десятки тысяч лет раньше нас – мы бы их видели. Да, на межзвёздных расстояниях. Да, почти без шансов толком выйти на связь. Но видели бы.

Из этого есть и второе бессердечное следствие. При сверхсвете «как в фантастике» жалкий миллион беспилотных зондов имеет возможность посетить все звёзды галактики за единичные тысячи лет. То есть, за срок меньше письменно документированного существования земной цивилизации. Ещё одно свидетельство нашего пока что одиночества и повод крепко задуматься о том, насколько вообще реализуемы хоть какие-то способы выйти на хотя бы медленный сверхсвет популярных фантастических типов.

Корни парадокса Ферми

Молчание галактики вызывает массу проблем с попытками как-то логически обосновать его в рамках общепринятых допущений. Если какая-то цивилизация имеет возможность обойти законы причины и следствия на том уровне, который нужен для полётов на сверхсвете, она получает эффективную машину времени – и может заниматься как ретро-освоением галактики раньше своего возникновения, так и вовсе тянуть потоки материи с энергией из далёкого прошлого галактики, времён Большого взрыва.

Достаточно всего лишь одной цивилизации подобного рода, чтобы всё стало именно так. Ограничения у этого допущения в рамках него самого отсутствуют. Значит, мы правда уникальны. Логическое же объяснение парадокса нашей уникальностью и вызывает у привычных к совсем другой фантастике людей такое раздражение.

Последствия сверхсвета

У сверхсвета есть набор и других малоприятных следствий. Червоточина классического типа, которая соединяет две точки пространства, как любой двигатель, становится очень мощным генератором и грозным оружием.

Допустим, один конец малой червоточины погружён в звезду. Оттуда струёй хлещет раскалённая до звёздных температур материя под огромным давлением. Хоть планету ей на кусочки нарезай, хоть в основание исполинского перелети-города вместо маршевого двигателя запихивай. Становится ли добыча солнечного материала в таком варианте дешевле, чем физически доступным электромагнитным насосом – вопрос интересный. Но она тоже становится возможна, как и перекачка горючего из одной звезды в другую. Она же позволяет и уводить мусорное тепло в огромный естественный холодильник любого типа.

А ведь мы добавили «популярный наукообразный сверхсвет» – всего-то навсего!

И построил он тогда скрюченный домишко...

Ограничимся порталами на сравнительно массивных объектах на постоянных орбитах? Но что мешает строить их на других телах Солнечной?

Что мешает гонять рабочее тело хотя бы просто с дневной стороны Луны на тёмную сторону всё той же Луны – из нагревателя в радиатор, через мощную турбину? Как выглядит архитектура системы Земля-Луна, если требуется один раз дотащить портал к Луне, пусть даже огромной дорогой ракетой, а потом ходить туда через ворота просто как на работу?

Последствия телепортации

В «Стар Треке» бортовой телепорт «Энтерпрайза» служил для обхода бюджетных ограничений сериала. Фиксированный бюджет на серию требовал выбирать дорогие сцены вдумчиво – и экономить на всех остальных. С точки зрения аудитории сериал от этого сильно выиграл. С точки зрения физики, достоверность вселенной изрядно пошатнулась.

История, конечно, рассказывала о далёком светлом будущем, но в ходе событий на экране приходилось изобретать самые разные ограничения «просто телепортации взведённой боеголовки на борт противника».

Но даже мирное применение – телепортация рабочего тела на борт обычной химической ракеты – уже серьёзно подрывает капитальные ограничения формулы ракетного движения Циолковского. Моментально гарантирует все преимущества двигателя высокой тяги и условно-бесконечный ресурс любых бортовых систем, включая обеспечение нужд живого экипажа.

Ну что, пора выдумывать набор бессмысленных ограничений, или всё-таки стоило удержаться от ввода фэнтези-элемента изначально?

Эффект массы

Следующее классическое допущение фантастики с массой суровейших логических последствий – различные способы отделить инерционную массу от пассивной гравитационной массы.

Отмена сопротивляемости тела разгону в какой-то гравитационной системе резко меняет доступность космоса и столь же сильно влияет на оружейную мысль внутри сеттинга только за счёт этого допущения.

Возможность создавать гравитоны искусственно, а также блокировать их воздействие, порождает антигравитацию. Очередное фантастическое допущение, которое привычно смотрится в космоопере, но имеет чудовищные логические последствия любого типа.

У Билли есть хреновина

Итак, вдохновенный фантаст вспомнил любимый гибрид трёхмерной стрелялки, виртуального кино и эмулятора свиданий, после чего добавил в свой набор фантастических допущений волшебный эффект, которому по силам влиять на инерционную массу объекта.

Что даёт фантасту эта волшебная хреновина?

Ну, для начала, малоразмерный космический транспорт любого типа. В форм-факторе каботажного пароходика, маленького самолётика, городского автобуса, а то и летающего автомобиля. Звучит дико, зато крайне похоже на то, что лезет практически с любых экранов и обложек уже которое десятилетие подряд.

Добавочная масса

Увеличение виртуальной массы какого-то объекта позволяет легко и дёшево производить искусственные чёрные дыры и зажигать микро-звёзды размером сильно меньше физически возможного минимального. Оно сильно удешевляет и упрощает работу термоядерных реакторов – которые сами по себе меняют картину доступного очень сильно и очень быстро даже в физически достоверных реализациях.

Абсолютно земную силу тяжести можно имитировать на конструкциях произвольной формы, без строгой выдержки диаметра и линейных размеров для имитации тяготения вращением. Строительство жилого пространства на заказ в космосе теряет чудовищное количество ограничений по сопромату и минимальной конструктивной сложности. Даже архитектура космического транспорта без любых последствий меняется с ракетной на корабельную – с протяжёнными горизонтальными палубами!

Отрицательная масса

Как допущение, отрицательная масса позволяет крайне многое. Даже сверхсвет. Возможность на эту массу активно влиять позволяет ещё больше. Если ракета значительно сокращает массу, но сохраняет кинетическую энергию, она крайне быстро разгоняется до совершенно бессовестных скоростей.

В суровой реальности наблюдаемой Солнечной разгон на постоянном ускорении требует огромных затрат, массива разгонных лазеров и времени. Ракета с искусственно заниженной околонулевой массой быстро и дёшево разгоняется слабым химическим двигателем к скоростям в проценты световой, а ограничен этот разгон только выносливостью экипажа. Кажется, что для сюжета это очень хорошо и удобно, поскольку на порядки всё ускоряет. Но есть у этого срезанного угла и тяжёлые последствия.

Планетоубийца дешевле грязи

Сравнительно малый и дешёвый космический транспорт с эффектом массы превращается в релятивистское оружие массового поражения. Любой, кому это по карману, становится круче ракетно-ядерной державы.

Если автору нужна социальная фантастика о тщете всего сущего – иншалла! Если же космоопера с линкорами, крейсерами и красивыми мундирами – то всё это только что проиграло контейнеру с эффектором массы, простеньким ракетным двигателем, системой управления и тонной щебёнки в головной части.

Упс.

Инерциоиды

Самое плохое, что фантаст может причинить своему выдуманному сеттингу – это ввод эффективных инерциоидов в набор авторских допущений. Разрешение на двигатели любого типа, которые позволяют размен электричества на кинетическую энергию и при этом умещают все детали в сравнительно малом бортовом объёме.

Чем меньше, дешевле, проще, доступнее и эффективнее подобный двигатель, тем больше хочется спросить какого чёрта происходит всё остальное в тексте или на экране художественного произведения.

Метко пущенный в противника чугунный утюг-камикадзе в этом варианте с чудовищным отрывом выигрывает у всего.

То есть, вот совсем.

Фотогравитика

Система, которая поглощает свет и производит силу тяжести, позволяет эффективное создание действующих моделей плоской Земли в масштабе 1 к 1.

Вместо научно достоверных космических городов вокруг Солнца можно развесить плоские диски с морями, островами, лесами и горами. Хотя достоверность подобного следствия абсолютна, из-за возмущения аудитории приходится навешивать сверху чисто косметические ухищрения.

В откровенно хорошей глобальной стратегической космооперной игре Stellaris, лучшем наборе классических сюжетных ходов эпической космооперы в современном игростроении, космические города этого типа стыдливо маскируют дизайном «я у мамы космическая база», но по сути космический город в игре как раз так и выглядит. Анимация его вращения имеет чисто косметический эффект, а направление искусственной силы тяжести в конструкции объясняется только магией.

Воздействие на постоянные

Одним из самых забавных инструментов в арсенале фантаста в жанре эпической космооперы можно заслуженно считать прямое воздействие на физические постоянные. Локальное изменение базовых физических законов позволяет обойти фундаментальные ограничения природы.

Из наших писателей этим частенько балуется популярный народный фантаст Василий Головачёв – и наглядно доказал своим творчеством, что при должной физико-математической подготовке автора персонажей вполне можно отправить на рыбалку в море Дирака, закидывать палки с кочек Парето.

Даёт ли это автору удобный инструмент для создания эпической картины вымышленного будущего? Конечно. Перестаёт ли она при этом быть научной? Да, перестаёт. В строгом определении научности фантастического допущения, научно всё то, что мы хотя бы теоретически можем проверить в рамках известной науки и получить результат, близкий к описанному – без лишних вопросов к составу курительной смеси автора.

Технические ограничения

Термояд заставляет себя ждать. Сверхпрочные материалы на базе углерода в промышленном массовом производстве тоже изрядно задерживаются. С живыми организмами на заказ пока что всё очень робко и скромно по масштабам. Компьютерные нейросети абсолютно тупы и регулярно делают смешные ошибки – но столь же регулярно отлично выполняют сложные задачи, если человек-программист упростил те до последовательности отдельных сравнительно лёгких количественных операций.

В горячих дискуссиях о границах научно-достоверной фантастики частенько вспоминают «заваленные конским дерьмом до крыш города будущего». Только вот как-то упускают в полемическом задоре тот пикантный факт, что как минимум в России это шутливое предсказание целиком сбылось в период разрухи 1919-1921. Эпизод штурма первомайской демонстрацией трёхэтажного (sic!) Монблана из дерьма, опилок и льда вполне отыщется в архивных газетных подшивках многих городов страны.

Нужен ли кларктех?

Смотря для чего. Если автору хочется наукообразной космооперной эпики – да, сравнительно простые и малые обходы известных физических границ доступного уже очень сильно раздвигают и границы ойкумены и возможности авторских персонажей.

Если автору хочется интересную модель научно-достоверного антуража будущего – значительно лучше обойтись без них.

Превратится ли это в посмешище уровня «ну тупыыые» – как превратились Жюль Верн с его подлодкой без торпед, Герберт Уэллс с настолько тяжёлой атомной бомбой, что пилот выбрасывает её за борт аэроплана двумя руками сразу и другие фантасты тех лет? Да, превратится. Лет за двести. Обратите внимание, что поздние летающие крепости всё того же Уэллса – с оружием массового поражения и полком десанта на борту вполне остались на кульманах и прошли через весь двадцатый век. А по отдельности – так и вовсю стоят на вооружении.

Как по мне, довольно приемлемый уровень фантастической достоверности. А уж производственный роман в его рамках создавать, порно с трепещущей влажной плотью или бояръ-аниме с гаремом попаданца – личное дело автора.

Главный рецепт кларктеха

Физика – это наука. Да отделяй физику от магии, а инструмент от артефакта. Лишь тогда всё будет хорошо, Аллах мне в этом свидетель!

Глава двадцать вторая: хрендостаниум

Дилемма фантаста

На одном стуле звёздные престолы дрочёны, на другом – ядерные пики точёны. На какой сам присядешь, на какой аудиторию посадишь?

Где провести эту иблисами шатаную границу?

Две большие разницы

В чём ключевое различие между хрендостаниумом и кларктехом? В фактических границах осуществимости. Если кларктех находится в рамках современной науки под вопросом, хотя явно опровергать его тоже пока рано, то вот комплекс художественных отсылкок с шуточным названием «Хрендостаниум» гораздо удобнее для фантаста.

На ближней к нам границе осуществимости вопрос обретения хрендостаниума упирается в то, сколько бабла на лопате человечество готово кидать в топки промышленности, чтобы он воплотился, наконец, в металле. На дальней – требуется огромное количество условий, вроде предварительного заселения космоса достаточным количеством трудоспособного населения и массового строительства промышленных объектов. Эти ступени технологического могущества при всех экономических, административных, политических и технологических оговорках полностью достижимы с точки зрения современной науки современными техническими и научными средствами.

Пример для наглядности

Ещё в 1960-ых аэрокосмические инженеры массово чертили многоразовый сверхтяжёлый космический транспорт поверхность-орбита-поверхность. Обычно как двухступенчатую ракету, ступени которой могли под управлением пилотов мягко сесть и обслуживались бы между стартами более-менее в самолётном темпе. Речь хотели вести о единичных пусках в неделю вместо единичных пусков в месяц – каждый год. Масса полезной нагрузки предполагалась как у маленького теплоходика – многие сотни тонн.

Почему этот гимн атомпанка в металле остался на кульманах, если в чисто количественном смысле его строительство реально буквально из корабельной стали? Из-за демилитаризации космоса. Орбитальные и лунные ракетные базы «гарантированного ядерного возмездия» угодили под международный запрет. С этого момента военным от космоса требовалось ведро с фотоаппаратом и совсем капельку другой орбитальной техники. Общая масса всего этого добра за десятилетие – меньше полётной нагрузки любого из ранних сверхтяжёлых проектов. Те могли бы и современную МКС за один старт на орбиту вывести, пусть и в сложенном виде.

Конечно, управление такой ракетой на технических средствах эпохи выглядело бы чудовищной комбинацией трубопровода высокого давления, рояля и арифмометра, а члены экипажа худели бы за вылет на фунты, пилоты высотных фоторазведчиков U-2 тому примером. Но оно бы работало! Да, тогда это осталось на кульманах. А что сейчас?

Современный пример

Нынешняя робкая попытка запустить новый виток спирали милитаризации космоса имеет все шансы осуществиться. Наличие стабильного военного заказа прекрасно мотивирует увеличивать бюджеты космических программ. Чем больше в космосе летает железа с потребностью в постоянном контроле, обслуживании, выводе на текущий ремонт и замене, тем реальнее становятся ранние космические проекты долговременных станций военного и технического назначения.

Реальны ли эти станции? Полностью. С нынешней МКС они разве что ценой различаются. Китай свою космическую станцию нового поколения исходно проектирует в том числе для текущего обслуживания и заправки большого космического телескопа.

А если вместо телескопа окажется транспортно-пусковой орбитальный ракетный контейнер, что изменится? И не один, а сразу несколько десятков? Это уже фантастика, или всё ещё дорогостоящая масштабная задача, полностью осуществимая на технологической базе даже последней трети XX века?

Ретрофантастика

В бытовом мифе в головах широких народных масс проекты заселения космоса отсутствуют. Набор аргументов против звучит примерно один и тот же. Его научная достоверность крайне мала, это больше вопрос личной веры, чем знания. На самом же деле вопрос строительства космических городов проектов О'Нила решается полностью на технологиях 1975 года.

Исходная философия проекта в том и заключалась, чтобы использовать реальные материалы и технологии эпохи. Это позволило выяснить принципиальную осуществимость строительства при условии решения космической транспортной проблемы. Её решение, как наглядно свидетельствует пример выше, могло случиться и при жизни авторов проекта.

Нужно-то было всего-ничего, чтобы в борьбе за космос военные победили дипломатов. Но для авторов проекта космический транспорт подобных масштабов шёл именно по категории хрендостаниума.

На полшишечки в будущее

Докинем туда же современную робототехнику, базы данных, компьютеры и мобильники? На выходе – полностью автономная космическая ресурсная система. Комплекс проходки – робот. Космический транспорт – беспилотник. Заправочно-ремонтная станция – автоматическая. Движки в системе – на местном химическом горючем. Всё это отсутствует в железе, но фактическая технология позволяет уже спокойно проектировать это добро на кульманах.

Задача такого рода уже решается по цене денег. Да, на воплощение изделий в металле придётся изрядно потрудиться, а денег туда улетит – дешевле город в чистом поле выстроить, но при должной мотивации и финансировании оно станет доступно. Это и есть основное достоинство хрендостаниума как художественного решения.

Модель для писателя

В арсенале писателей авантюрных жанров есть масса удобных инструментов для качественной работы. Главные из них – первичные исторические документы реального применения чего бы то ни было и справочные ТТХ всего этого добра.

При большом авторском желании уровень достоверности текста можно поднять до соответствия журналам боевых действий. Любой расклад условного поля боя можно сделать реальным при консультации нормального специалиста. Или квалификации такого специалиста в одном лице с автором – как это делает, например, исторический консультант и писатель-фантаст Андрей Уланов.

Может ли на близком уровне достоверности при желании работать космический фантаст? Да, может.

Библиотека для фантаста

Даже советская экспериментальная бумага уже частично доступна к ознакомлению в этих наших интернетах. Выбор достаточно широк, от космического транспорта двойного назначения до лунного трактора на движке внутреннего сгорания. В пыльных архивных закромах отыщется, чем удивить читателя.

Библиотека научно-технической документации НАСА и того богаче. Если всерьёз озадачиться вопросом достоверности вымышленного железа, можно с чистой совестью играть с тем, что уже посчитано реальными учёными, да ещё и в отдельной части того документа изложено так, чтобы любой понял.

Загадка дыры

Труднообъяснимый факт космической фантастики заключается в том, что между современными достаточно убогими орбитальными керосиненшлепперами и футуристическими космооперными шушвундерлюфтами зияет огромная чёрная дыра.

Заполнить эту дыру грамотным фантастическим допущением можно и нужно. Справочного материала по теме в общем доступе уже достаточно.

Табличная мощь

Выгода научного документа в том, что любая вырванная из его контекста цифра с точки зрения современной науки в указанных там границах применимости скорей всего абсолютно верна. За их пределами – да, возникают разные вопросы. А так – всё хорошо, со всем можно работать.

Двигатель на определённом физическом принципе имеет определённые физические возможности. Если он уже это может – он это может. Такой элемент гарантировано становится кирпичиком в фундаменте прочного научно-достоверного фантастического допущения.

Твой друг – справочник

Описания космических орбит любых тел верны примерно так на геологические эпохи в будущее. График движения планет верен для любой авторской даты примерно в тех же пределах. Пусковые окна. Требования к двигателям. Требования к ресурсу. Сроки перелёта.

Огромное количество рабочей информации носит чисто справочный характер и достоверно изложено даже на страницах википедии. Даже русской, хоть это и трудно себе представить. Работать с этим на результат – можно, нужно, и в целом достаточно легко.

Правило достоверности модели

Основанная на справочных данных модель окажется достоверной при достаточно скромном количестве работы автора. Подсчёт конкретной вымышленной матчасти основан прежде всего на совершенстве доступной системы двигателей и общем уровне энергетики цивилизации. Это сформирует основы экономики и местной военной мысли куда лучше и эффективнее заимствований у других авторов.

Описать развёрнутую и внутренне связную логистическую систему можно за пару недель общения с тематическими справочниками. После этого, как правило, её можно спокойно засунуть хоть в игровую механику, хоть в сюжетообразующее научно-фантастическое допущение, и чётко знать, что в избранных границах всё сработает как надо.

Больше фантастики богам фантастики!

Шаг за пределы достоверного может остаться в пределах границ хрендостаниума. До его перехода в магический кларктех придётся накинуть куда больше допущений, всё более и более фантастических.

За пределами рабочих количественных решений лежат вроде бы рабочие теоретические решения. Кто сейчас видел стабильный металлический водород? Единственный лабораторный образец стабильность потерял моментально. Фиг его знает, как его стабилизировать надолго, и уж тем более – для нормальных условий вместо известных оптимальных для попытки его получения.

Но в том, что металлический водород в химическом космическом двигателе таки выдаст 1700 секунд удельного импульса при высокой тяге, и эту тягу можно дополнительно усилить за счёт частичного понижения импульса, наука уверена вот прямо сейчас. Цифры и теории это подтверждают. Модель научно достоверна. Хотя – только модель.

Инженерная задержка

Очень многое возможно посчитать на современном компьютере как гипотетический существующий материал или технологию даже без особого понимания, как реализовать эту самую технологию. Порой доходит и до анекдотов:

Ещё в 1960-ых американский высотный скоростной разведчик SR-71 упёрся в проблему добычи обычного титана. Монополистом на титан в ту эпоху был СССР, и для продажи в США держал этот без дураков стратегический материал под санкциями. На кульманах и в подсчётах замечательно всё смотрелось, а вот сам по себе обычный титан для США тогда оказался типичным хрендостаниумом, обретение которого требовало суровейших танцев с бубном. Пусть и дипломатов, а не инженеров.

Но что, если посмотреть на чисто инженерные задержки, которые одними только деньгами решаются плохо и требуют ещё и долго пронзительно думать?

Конвенционный хрендостаниум

Примеров тут полно, и они давно уже на слуху. Перспективное ракетное химическое топливо – вроде металлического водорода или азота с алмазоподобной кристаллической структурой. Сверхпрочные материалы любого типа – вроде углеродных нанотрубок. Эффективный доразгон выхлопа с высокой тягой электромагнитными средствами, для повышения удельного импульса в системе.

Продолжать список можно долго, но уже эти решения сами по себе резко меняют доступность одноступенчатого взлёта с поверхности Земли и фактическую транспортную связность любой космической программы.

Уже только по отдельности – меняют.

Том Свифт младший и...

Легендарный межавторский цикл подростковой фантастики ближнего прицела о приключениях юного изобретателя Тома Свифта младшего целиком строился на какой-то одной прорывной технологии. Многие из этих книг страдали тем, что вместо эффективного решения герой всегда предпочитал эффектное – чтобы читателю интереснее читалось.

Но это, с учётом аудитории, совершенно нормально. Книги, всё-таки, для подростков. Зато они прекрасно иллюстрировали тезис, что одна единственная технология, которая ещё вчера шла по разряду бесстыжей фантастики, сегодня уже всё радикально меняет. А ещё, что советский коммунист из Красновии – всегда шпион, но это уже вопрос психиатрии.

Научная задержка

Кривая дорожка от хрендостаниума до кларктеха включает область технологий, о которых сейчас можно сказать очень много, хотя общая связная теория их воплощения отсутствует.

Чтобы начать закидывать деньгами поиск инженерного решения, требуется решение научное. Если узаконить его без реальных обоснований, просто как фантастическое допущение, авторский замысел может уткнуться на полном ходу в самые разные последствия.

Этот волшебный хрендостаниум

В рамках бытового мифа каждое декларированное автором научно-техническое чудо срезает один угол в авторской фантастической химере. На этом его полезный эффект заканчивается, а вредный попросту отсутствует.

При логическом осмыслении допущения, у него оказывается чудовищное количество последствий. В том числе тех, что режут авторский замысел на корню. Наиболее уязвима к ним вымышленная космическая техника любого типа.

Известные случаи действительно играбельного баланса каждый раз включали огромное количество чисто балансных ограничений. В самом простом случае – очень эффективные двигатели при очень паршивых для такой энергетики лазерах.

Дальше всё становится ещё хуже:

Термоядерные чудеса

Даже паршивый термоядерный реактор превращает килограммы топлива в чудовищные объёмы энергии. Ожидаемые запасы термоядерного горючего в космосе в пределах геологической эпохи можно смело назвать безграничными. На Земле их тоже довольно много. Для первых эффективных запусков точно хватит. Что это значит?

Прежде всего – совсем другую космическую доступность. Комбинация из термоядерного реактора и петли Лофстрома – нефтепровода-переростка, в котором основным рабочим телом служит разогнанная до космической скорости мелкая дробь, уже вполне достаточна, чтобы начать строить первую широкую дорогу поверхность-орбита по цене электричества. А значит и первое рабочее орбитальное кольцо вокруг Земли построить можно сравнительно быстро и сравнительно дёшево – хоть и с поправкой на его масштабы. Освоение же космоса пойдёт с такой энергетикой и того быстрее.

Конечно, остаются вопросы минимального размера термоядерного реактора и его периферийной инфраструктуры. Но в масштабе космического города человечество устроит любой результат – даже если реактор придётся строить за пределами внешнего корпуса города. Предел ойкумены только этим допущением сразу и навсегда расширяется до единичных световых лет в любую сторону. При стабильной поставке топлива реально заселение любого камня в пространстве Солнечной.

Углеродные чудеса

От нанотрубок обычно ждут космический лифт, но парадокс в том, что космический челнок с настолько лёгким и прочным корпусом сгоняет на орбиту и обратно своим ходом в одну ступень, а множество челноков этого проекта у космического лифта из того же количества материала выигрывает с чудовищным отрывом.

Ещё смешнее выглядит проект космического города на той же основе. Его площадь в нижних расчётных границах прочности равна примерно территории РФ, а верхняя граница расчётной площади равна примерно континенту Евразии.

Настолько же серьёзно меняется и соотношение массы лазерного паруса к его максимальной площади. А вот это уже крайне серьёзно, поскольку сильно упрощает вопросы обслуживания любого космического транспорта на маршруте – от крохотных зондов до исполинских перелети-городов в плотном строю.

Одно прорывное допущение уже в разы меняет и цену освоения космоса и доступность этого освоения для любого желающего.

Компьютерные чудеса

Первую лунную ресурсную программу на базе автономных роботов в НАСА прикинули ещё на заре 1980-ых. В единичные десятки тонн уместилось крайне многое. В теории система полностью закрывала основной набор строительных материалов сама по себе.

Сложная автономная система, может с человеческой точки зрения оставаться «тупой», но в своей профессиональной области давать желаемый результат. Безлюдная программа экономически выгодного ресурсного освоения ближнего космоса при таких компьютерах реальна без единого прорыва в ракетостроении.

Поставки запчастей и расходников для автономных и телеуправляемых роботизированных промышленных комплексов гораздо дешевле затрат на содержание живого персонала в зонах повышенной биологической опасности.

Биологические чудеса

Решают проблемы создания биосфер на заказ и по-настоящему эффективных ГМО сельскохозяйственного и медицинского назначения. Они становятся эффективным решением специфических для региона проблем с питанием и здоровьем населения.

Поскольку Земля очень слабо заселена, и на данный момент насчитывает всего лишь два государства миллиардной численности, такое изобилие резко высвобождает руки и головы для любых высокотехнологичных занятий.

Конечно, остаётся вопрос достаточного уровня образования, но в целом – сытое большое человечество тратит пропорционально меньшие бюджетные средства на достижение всё тех же результатов и может позволить себе всё большие. Где-то в конце этого долгого извилистого пути и вовсе медицинское бессмертие первого рода – прекрасный аргумент за своевременную космическую экспансию.

Планетарная инженерия

Одна из диких, и, на первый взгляд, чисто космооперных идей о перелети-планете на самом деле – чисто количественное решение. Достаточно развитая космическая цивилизация может позволить себе привести в движение массивное космическое тело. Что вполне естественно для тех, кто помнит о физической возможности сравнительно просто и легко привести в движение свою звезду, но бытовой шаблон рвёт попросту в клочья.

В зависимости от заселённости планеты и того, насколько важно сохранить её без серьёзных повреждений, методов на выбор отыщется довольно много. В целом реально говорить даже о запуске плутоноподобных космических снежков в самостоятельный межзвёздный полёт. На выходе – эффективный гибрид самодостаточного жилого сообщества и эффективного живучего космического транспорта с постоянным населением хоть в сотни миллиардов жителей. Настоящий ковчег на миллион лет, которому по силам облететь регион галактики и положить начало его масштабному освоению.

Антиматерия

Дальние границы теоретически возможного, на смычке хрендостаниума и кларктеха, позволяют создание антиматерии в промышленных объёмах.

Конечно, для этого нужно застроить окрестности Солнца выделенными только для этой цели промышленными комплексами буквально космических размеров. Но и выгода более чем наглядная. Гипотетический двигатель на антиматерии позволяет скоростной полёт за пределы освоенных межзвёздных лазерных трасс, на сопоставимых космических скоростях во многие десятки процентов световой и с удивительно выгодным соотношением массы рабочего тела и массы ракеты.

Ну и с военной мыслью всё крайне пикантно становится, чего уж греха таить.

Искусственные чёрные дыры

Вот это, пожалуй, звучит наиболее дико, но лежит в границах возможного для освоившей хотя бы одну другую звезду космической цивилизации. Лазерная трасса межзвёздной протяжённости дозволяет разогнать и спрессовать рабочее тело в искусственную чёрную дыру малых размеров и массы.

В результате получается один из самых эффективных и стабильных космических двигателей и мощных источников энергии, что можно предсказать в рамках современной науки. Срок его службы ограничен только поставками нового рабочего тела в систему – и нужно этого рабочего тела удивительно мало.

Ну что, посмотрим, насколько глубока чёрная дыра?

Глава двадцать третья: искусственные чёрные дыры

Загадка дыры

Стремление утрировать что ни попадя ради пущего художественного эффекта сыграло дурную шутку с кучей народу. Чёрная дыра превратилась в какое-то хтоническое лавкрафтианское чудовище, бессмысленное и беспощадное.

В научно-достоверной реальности она же – невероятно мощный и полезный многотопливный источник энергии, а значит и хороший космический двигатель. И её вполне можно создать на заказ.

Глубина дыры

Одно из главных заблуждений – типичная глубина дыры. Массивная чёрная дыра на месте звезды обладает гораздо меньшей опасной зоной. Её радиус значительно меньше радиуса Солнца той же массы. Да, она гораздо более цепкая. Но и опасное расстояние стремительно убывает на очень малой дальности.

Откуда пошёл миф о чрезмерной опасности?

Корни заблуждения

Человечеству известны строго естественные чёрные дыры. Ранняя астрономия могла эффективно обнаружить лишь очень большой и массивный объект. Совершенство нынешних компьютеров и средств наблюдения достаточно, чтобы обнаружить их даже на очень большом расстоянии.

Благодаря наблюдениям, современные математика и физика позволили обосновать, что для чёрной дыры требуется скорее высокая плотность материи в сверхмалом объёме, чем сверхбольшая масса.

Это породило интереснейшие следствия.

Горизонт событий

Земной горизонт скрывает объекты за ним. Горизонт событий чёрной дыры скрывает всё ещё эффективнее. Сила на его границе настолько велика, что для того, чтобы вырваться изнутри, требуется двигаться быстрее света.

Обычно силу притяжения вычисляют от массы объекта, но в основном потому, что это самая частая основа большой силы притяжения в космосе. Плотно упакованная энергия справляется настолько же хорошо – «Е равно эм цэ квадрат» – помните?

Ну и насколько плотно можно упаковать массу?

Последствия сжатия

Принудительная компактификация в чёрную дыру ужмёт Юпитер примерно до размеров жилой комнаты. Землю – до размеров шарика от подшипника.

Правда, есть и проблема. Такое принудительное сжатие повышает энергию материи. Та начинает выделять огромные количества тепла. Поскольку многие очень массивные тела состоят в основном из гелия и водорода, мы получаем искусственную термоядерную реакцию. И да, один из проектов рабочих термоядерных реакторов подразумевал именно что лазерное сжатие рабочего тела подобным образом.

Можно ли это обойти?

Замена материала

Допустим, сжатию подвергается материал, который достаточно стабилен даже в таких условиях. Например, железо. Проблема в том, что достаточно перегретое железо тоже прекрасно меняет свою форму до раскалённой газообразной.

Попытка создать искусственную чёрную дыру просто завозом в одну точку пространства огромных количеств материала превратится в очень долгое занятие – с перерывами на излучение тепла между добавлением новой материи.

Железные звёзды

На закате времён допускается существование железных звёзд, которые медленно остывают перед своим окончательным коллапсом в чёрную дыру. Случится это через бессмысленные с человеческой точки зрения промежутки времени.

Принудительное формирование их аналога с целью «родить» чёрную дыру можно осуществить чуть быстрее, хотя разница с человеческой точки зрения останется слишком большой.

Впрочем, любой процесс формирования естественной чёрной дыры требует благоприятных условий.

Чёрные дыры в природе

Естественные чёрные дыры могут сформироваться примерно из одной звезды на тысячу. Достаточно массивные звёзды вообще штука удивительно редкая даже в галактических масштабах.

В силу естественного формирования они ещё и находятся сравнительно далеко от нас, в регионах скопления большой звёздной массы. Но даже там ими вполне можно пользоваться.

Как?

Посыпьте дыру мелом

Или любой другой материей. В ходе падения за горизонт событий та наберёт энергию, в процессе чего излучит порядка 6% наружу. Кажется, что мало, но если умножать каждый грамм на «цэ квадрат» – получается вполне приличная цифра. Из эргосферы вращающейся чёрной дыры можно снимать и того больше – до 40% энергии. Практически любая естественная чёрная дыра вращается очень быстро и теряет скорость вращения очень медленно.

Даже в отсутствие эффективного термояда, компактные чёрные дыры вполне способны его превзойти. Они ещё и многотопливные – им совершенно безразлично, что именно поглощать. Квадриллионы джоулей на килограмм – вполне заметный энергетический выхлоп.

Термоядерный коэффициент

В реальности, термояд проигрывает чёрным дырам примерно в шесть раз. Один процент эффективности конверсии массы в энергию вместо шести. Мы его, конечно, ждём. Его появление в ожидаемом размере сулит коренное изменение правил игры человека с миром – начиная с условно-бесконечного легкодоступного углеводородного сырья и топлива и заканчивая совсем другой энергетикой космических городов.

Но даже в этом случае термоядерная энергетика – лишь ступенька на пути к подлинному энергетическому могуществу космической цивилизации.

Малоприятное сравнение

Чёрная дыра как источник энергии достаточно развитой космической цивилизации по большому счёту выигрывает даже у звёзд. Именно потому, что куда эффективнее превращает массу в энергию.

Самые крупные и яркие звёзды взрываются после исчерпания малой части своего топлива. Малые тусклые звёзды производят мало энергии. Цивилизация на основе чёрных дыр сравнительно низкой массы рассчитывает на то же количество энергии за расход куда меньших количеств материи.

Манёвр Оберта

Помимо всего прочего, чёрная дыра предоставляет выгоды манёвра Оберта с наилучшим возможным коэффициентом. Дополнительный разгон в момент предельного сближения чёрной дыры и ракеты на пролёте мимо неё имеет самую выгодную разницу обмена потенциальной энергии рабочего тела на кинетическую энергию ракеты после работы двигателя.

При высокой скорости в проценты световой чёрная дыра позволяет сравнительно просто и быстро менять направление движения на межзвёздной трассе. Она становится важным элементом регулировки движения на дальних маршрутах.

Искусственные чёрные дыры

Естественный процесс формирования чёрных дыр медленный и требует огромную массу. Искусственный должен сравнительно быстро работать с относительно скромной массой. С точки зрения современных физических теорий это совершенно реально.

Требуется достаточно быстро и достаточно плотно утрамбовать массу так, чтобы та оказалась внутри собственного горизонта событий. Кажется, что это очень сложно, но в реальности хватит одной лазерной трассы высокой эффективности между парой соседних звёзд.

Релятивистский лом-убийца

Любимое оружие для стрельбы на межзвёздные расстояния имеет замечательное мирное применение. Встречный точный удар двух больших масс обладает достаточной энергией, чтобы сформировать искусственную чёрную дыру.

Лазерные паруса и достаточно простые бортовые системы позволяют осуществить точное наведение и достаточно эффективный собственный манёвр. Оптимизация скоростей отправления, скорей всего, позволит совместить в пространстве точно в нужный момент сразу несколько рабочих тел – и слегка упростить затраты на разгон.

Межзвёздная торговля 2.0

Скептики любят говорить о трудностях межзвёздной торговли. Но искусственная чёрная дыра – гарантированный уникальный товар двух звёздных систем. И главное – вопрос решается плотностью упаковки материи с энергией в точку пространства. У релятивистского лома под лазерным парусом с кинетической энергией на скорости близкой к световой всё просто замечательно.

Качество товара безусловно. Спрос на тысячелетия вперёд заведомо больше предложения. Основная физика процесса известна уже сейчас. Работа сводится к чисто количественной задаче, пусть и грандиозной. Кругом сплошные выгоды.

Масса дыры

При размерах типичного перелети-города, он вполне нормально себя чувствует с чёрной дырой мегатонного класса в обвесе двигательной системы. Искусственную чёрную дыру выгодно делать маленькой, а потом кормить материей для увеличения массы до нужного значения.

Подача материи

Система удержания искусственной чёрной дыры на равном удалении от конструкции и подачи материи в дыру – единое целое. Это мегаконструкция сама по себе, но именно поэтому она достаточно эффективна и достаточно надёжна.

Дыра притягивает корпус, но поток входящего материального питания удерживает её на расстоянии. Ионизация в процессе даёт возможность использовать сильные магнитные поля и дополнительно удерживать объекты там, где им положено быть.

Минимальный размер борта

Отдельно стоит запомнить, что чёрные дыры требуют удивительно большие размеры конструкции вокруг них. Это действительно полноценные космические города большого размера. При наличии сверхпрочных материалов – очень большого.

Трудности возникают с тем, чтобы опустить минимальный размер чёрной дыры ниже мегатонного класса. Для изготовления даже такой чёрной дыры в сверхмалую точку пространства нужно упаковать примерно восемнадцать авианосцев класса «Адмирал Кузнецов» на запредельной космической скорости.

И да, это только сам «двигатель».

Город в полёте

Разумеется, приличный космический город обладает куда большей массой жилого объёма. Плюс обвес. Плюс баки рабочего тела. Сцепка двух корпусов противоположной направленности вращения при радиусе в 4 километра и длине порядка 32 километров выскочит с учётом периферии к десятку гигатонн. Но даже такой полноценный космический город куда скромнее по размерам сравнительно традиционной рабочей схемы межзвёздной ракеты.

Космический город с чёрной дырой в основе двигательной и энергетической системы может отправиться в самостоятельный межзвёздный полёт и обладает достаточной энергетикой, чтобы работать центральным узлом вторичного лазерного разгона и доразгона космического транспорта меньших размеров.

Нано-дыра

Чёрная дыра габаритами с нанометр обладает массой порядка квадриллиона тонн. Её реально питать очень тонкой струйкой атомов. Она может работать эффективным двигателем очень большого перелети-города, размером буквально с континент – десятки километров радиуса на сотни километров длины.

Конечно, такой космический город требует для своей постройки сверхпрочных материалов, на основе, например, углеродных нанотрубок. А в остальном вполне возможен, и способен комфортно вместить, обеспечить и перевезти маленькую страну.

Сверхмалые чёрные дыры

Достаточно мощные звёздные лазеры теоретически способны породить сверхмалые чёрные дыры за счёт высокой плотности фотонов на единицу пространства. Для этого нужна система космических размеров, но, опять же, чисто теоретически задача решаема.

Достоинство сверхмалой чёрной дыры заключается в том, что основная часть производимой ей энергии станет излучением Хокинга. То есть, источником больших количеств доступной энергии.

Пропорция Хокинга

Достоинство испарения чёрной дыры в том, что выделение энергии находится в обратной зависимости от массы. Если чёрная дыра вдвое меньше по массе, выход энергии вчетверо больше. Если она в десять раз больше – выход энергии в сто раз меньше.

При этом срок жизни чёрной дыры находится в кубической зависимости от массы – чёрная дыра в десять раз массивнее проживёт в тысячу раз больше. Меньшие чёрные дыры испаряются быстрее. Большие – медленнее, и материи в них больше.

Естественное излучение

У сформировавшихся естественным образом чёрных дыр излучение Хокинга настолько мало и слабо, что обнаружить его можно только инструментально. Естественные чёрные дыры по этим подсчётам живут почти вечность. Для человека срок их естественного испарения – бессмысленно долог.

Искусственные куда полезнее, хотя и жизнь их заметно короче.

Дыра на мегатонну

Чёрная дыра массой в один миллион тонн проживёт 2665 лет и выдаст 356 тераватт энергии. Для сравнения, вся промышленность земного шара в 2000 году потребляла около 32 тераватт – в десять раз меньше. Дыра на десять мегатонн выдаст 3,56 тераватт и проживёт около 2,7 миллионов лет. Дыра на сто килотонн выдаст 35,6 петаватта энергии и прекратит существование в сто раз быстрее мегатонной – за 2,7 года. При этом она станет всё ярче и ярче, а в финале своей короткой жизни полыхнёт ярче Солнца.

Вроде бы мало? Но есть нюанс!

Дыра на миллион лет

Если своевременно поставлять в дыру материю, пропорционально излучённой ей энергии, она продолжит выдавать энергию, а срок жизни эффективно продлится. Стокилотонной дыре выше нужно примерно 396 граммов материи в секунду. Это примерно 34 тонны материи в сутки – любой, которую окажется удобным туда запихнуть.

Мегатонной дыре хватит 34 килограммов в сутки. Десятимегатонной – скромных 340 граммов.

Приход на миллион лет

Десятимегатонная чёрная дыра на протяжении всех этих безумных миллионов лет исправно выдаст энергию как примерно 158 электростанций «Три ущелья». Между тем, это самая крупная гидроэлектростанция мира на 2020 год.

Это изобилие длится и длится буквально астрономические сроки.

Конец вечности

Даже если поставки материи временно прерваны, это само по себе терпимо. На те самые, вполне астрономические сроки. Главное, правильно определить массу дыры – и докинуть разницу.

Вопрос стабильности

Чёрная дыра гораздо стабильнее антиматерии. До момента её взрывного испарения должно пройти огромное количество времени. Этот момент сравнительно легко вычислить на основе наблюдения дыры – и своевременно что-то предпринять.

Станции полпути 2.0

Сравнительно малые искусственные чёрные дыры на межзвёздной трассе работают прекрасными станциями полпути. Для работы им годится любая материя вообще. Они способны питать исполинские поля разгонных лазеров с высокой эффективностью.

Станции полпути с чёрной дырой в основе живут долго и удивительно хорошо.

Эффективный привод

Станции полпути способны (и регулярно должны) корректировать свою орбиту. Внутри законченной рабочей системы годится любое решение, включая лазерный парус. Но прелесть чёрной дыры как источника дешёвой энергии в том, что её энергии хватает для работы обычного мощного двигателя.

Камера для рабочего тела понадобится очень большая, а её главным назначением окажется контроль чудовищного количества мусорного тепла в системе. Грамотная траектория вброса рабочего тела в систему придаст ему огромную энергию – и приведёт в движение на примерно одной десятой g конструкцию вполне пропорциональной чёрной дыре массы. Конструкция эквивалентной массы сможет рассчитывать на тысячную g постоянной тяги.

Верхушка айсберга

Как и любой другой теоретически предсказанный хрендостаниум, чёрные дыры в основе двигателей и энергетики технологической цивилизации будущего – лишь самая очевидная верхушка айсберга доступных решений. Гадать, что ещё они сумеют изменить – почти бесполезно. Это туманная верхняя граница доступного нашему взгляду, с уровнем достоверности вряд ли сильно выше представлений Жюля Верна о подводных лодках или Герберта Уэллса о ядерных бомбах.

Но, раз уж речь зашла про оружие, давайте посмотрим и на эту сторону прогресса!

Терминальное испарение

Финальная стадия жизни чёрной дыры массой в тонну занимает долю секунды с тридцатью нулями после запятой перед единственной цифрой. Зато и светится она в это мгновение буквально ярче Солнца.

Если вам кажется, что это похоже на чертовски мощную бомбу – вам совершенно правильно кажется. В одной такой вспышке порядка 22 гигатонн тротилового эквивалента.

Парадоксы оружейника

Да, чёрная дыра обладает лучшей известной человечеству бронебойной способностью. Она проходит через всё. Проблема в том, что на космической скорости это случится настолько быстро, что фактом пробития всё и закончится.

Да, какая-то часть энергии от поглощённой в пролёте материи создаст вторичный поражающий эффект. Но – куда скромнее чем кажется. Поражение сельского дома точно в центр скорей всего даст несколько радиоактивных трупов с переломанными костями, но у него самого даже крыша и стены останутся на месте. Сквозную дыру в земле шириной в один атом получится обнаружить лишь инструментально. Хотя формально это выстрел объектом массой в тератонну на космической межзвёздной скорости.

Лучшая защита – нападение

Важное уточнение – чёрная дыра может обезвредить и остановить или хотя бы отклонить с курса другую чёрную дыру. Их столкновение между собой протекает очень быстро и очень зрелищно.

Контакт пары массивных чёрных дыр естественного происхождения наши астрономы видели на межгалактических расстояниях.

Бахнуло ярко!

Фантасты лгут

В типичной плохой фантастике искусственная миниатюрная чёрная дыра волшебным образом проваливается до центра планеты, на чём успокаивается и принимается с лютой, бешеной силой жрать эту самую планету.

Это чистейшая магия. Фэнтезня самого жалкого сорта. Корень зла – плохое знание арифметики на уровне хотя бы уверенного пользования калькулятором.

Математика апокалипсиса

Природная чёрная дыра, конечно, с удовольствием сожрёт планету. Она на многие порядки более массивна.

Только вот энергия, чтобы отправить естественную чёрную дыру в другую звёздную систему, нужна такая, что проще на её малые доли обстрелять эту систему и выжечь там до бениной мамы всё что шевелится привычными средствами.

Лабораторная диверсия

Попытка выпустить на свободу экспериментальную чёрную дыру из лаборатории вроде бы гарантирует, что дыра провалится внутрь планеты и примется метаться внутри туда-сюда, медленно поглощая массу. Но есть нюанс:

Срок разрушения планеты составляет для чёрной дыры на гигатонну примерно 10 с 28 нулями лет. Правда, она при этом излучает несколько сотен гигаватт в форме жёсткого гамма-излучения, что, мягко говоря, заметно – и позволяет вовремя придумать какое-то противодействие, или хотя бы эвакуировать основные материальные ценности.

Геноцидальное спасение

В примере выше срок поглощения чёрной дырой планеты заведомо дольше времени жизни Солнца в естественных условиях. Чёрная дыра приобретает важное хозяйственное значение и становится из опасной диверсии ценным дармовым подспорьем.

Гипотетическая Солнечная на закате времён сильно продлит срок разумной жизни любого типа именно что за счёт использования энергии чёрных дыр. Но у оружия задача вроде бы противоположная?

Вернёмся к ней.

Излучение чёрной дыры

При массе двадцать тератонн чёрная дыра излучает в световом диапазоне. Но – очень и очень слабо. Единичные микро-ватты света.

Зато она может сожрать планету за сравнительно быстрое время, а её нагрев в процессе этого поглощения достаточен, чтобы дополнительно сократить время уничтожения за счёт облака раскалённых газов вокруг чёрной дыры.

Материя раскаляется в ходе падения в чёрную дыру к температурам плазмы – и буквально взрывает планету.

Заметная атака

Космос наполнен материей. Чёрная дыра – крайне массивна. Её разгон в сторону цели требует огромных энергий, а потому – хорошо заметен сам по себе. На приближении к звёздной системе чёрная дыра всё чаще встречает материю – и та даёт хорошо заметные выплески энергии в падении за горизонт событий.

Прозрачность космоса для наблюдений сильно подрывает ценность кажущейся «вундервафли». Оценочная энергетическая стоимость разгона измеряется числом примерно с 24 нулями. Изготовление чёрной дыры ещё заметнее. Любая цивилизация, которая достаточно могущественна, чтобы её требовалось обстреливать чёрными дырами, ещё и достаточно наблюдательна, чтобы обнаружить подобную атаку на стадии подготовки.

Воевать так с цивилизацией меньшего технического могущества – всё равно что обстреливать муравейник из гаубицы.

Встречная детонация

Если отправить навстречу чёрной дыре вторую, получится классическое сложение минусов, которое в итоге даст плюс. Чёрной дыре заведомо по силам остановить другую чёрную дыру.

Их слияние – катастрофический процесс с выделением огромной энергии. Что, во-первых, даёт возможность создать эффективную «выжженную землю» в нейтральном космическом пространстве встречной отправкой чёрных дыр на перехват. Во-вторых, эффект можно использовать как оружие сам по себе.

Атака слиянием

Две сравнительно малых чёрных дыры на сходящихся курсах выделят столько гравитационных возмущений и энергии в последние мгновения своей жизни, что достаточно точным пуском можно уничтожить звезду в основе чужой звёздной системы.

Большие количества звёздной материи на высоких скоростях, выплеск радиации и вторичные разрушения окажутся достаточными, чтобы полностью вычистить местную систему от любой высокоразвитой технологической цивилизации, даже приближающейся ко второму уровню могущества по шкале Кардашева.

Правда, есть в этом и плюс.

Убить звезду-убийцу

Сравнительно малые и компактные чёрные дыры при слиянии могут уничтожить и увести с траектории звезду-убийцу или бродячую планету-гигант. Им по силам буквально спасти угрожаемую систему.

Время подготовки такой контр-атаки заметно короче звёздного манёвра двигателем Шкадова или Каплана. Да и выстрелов можно успеть подготовить сразу много – и корректировать огонь по итогам наблюдения.

В целом, хотя чёрные дыры и позволяют военное применение, как мощная силовая установка в космическом хозяйстве суперцивилизации они куда полезнее.

Давайте посмотрим, чем именно!

Глава двадцать четвёртая: освоение чёрных дыр

И животноводство!

Трудно переоценить роль чёрных дыр в народном хозяйстве. Энергетика, двигателестроение, создание исполинских обитаемых комплексов с имитацией земной силы тяжести – список длинный.

Даже чёрная дыра естественного формирования уже даёт межзвёздной цивилизации явные экономические выгоды.

До самого конца вселенной!

Массовая фантастика XX века имеет прискорбную тенденцию заканчиваться на стадии выгорания звёзд. Если вспомнить моду на «космический феодализм» 1970-1980-ых – это вполне естественно. Дикарям, которые летают по космосу на кораблях вместо ракет, а как место для жизни воспринимают исключительно планеты, на что-то другое рассчитывать сложно.

Временные рамки существования цивилизации более-менее современного типа без радикальной смены экзистенциальной парадигмы в действительности куда дольше. Исчерпание легкодоступного топлива для продления срока жизни Солнца – лишь одна ступенька на пути человечества в туманное космическое будущее.

Логичный вопрос

Если чёрные дыры вполне годятся для эффективного промышленного освоения, то какой смысл в их освоении космической цивилизацией на ранних стадиях развития?

Да самый прямой. Это банально выгодно. Любая форма получения дешёвой легкодоступной энергии выгодна для любой цивилизации. Всегда. И у чёрных дыр в этом плане есть свои большие достоинства.

Эпоха изобилия

Пока основная часть звёзд ещё горит, а планеты легкодоступны, принято считать чёрную дыру по соседству чем-то плохим. В реальности это крупная удача для местной части галактической цивилизации.

Почему так? А давайте посмотрим, что вообще понадобится достаточно большой космической цивилизации в тех границах, которые мы способны представить.

Энергетические потребности

За исключением солнечной энергии наша планета, Земля, практически самодостаточна. Любой ресурс, который нужен цивилизации для развития на данный момент – строго местный.

Но источник солнечной энергии – термоядерные процессы глубоко внутри нашей звезды. Водород превращается в гелий и выбрасывает огромное количество гамма-излучения. Его поглощение материей звезды и переизлучение через множество слоёв разной плотности и приводит к излучению видимого света и достаточно сильного инфракрасного потока.

Дальность солнечной инфраструктуры

Основные методы нашего вероятного освоения Солнца на пути до Кардашева II заключаются в сборе, утилизации и переизлучении солнечной энергии в разных формах.

Но внутри космических городов свет нужного спектра в современных проектах имитируется техническими средствами. Это значительно раздвигает границы жизненной среды.

Термоядерный синтез может раздвинуть эти границы ещё сильнее, но пока что мы далеки от любого практического эффективного стабильного термоядерного решения даже в теоретической части этого процесса.

Один процент

Эффективная работа термоядерного реактора требует достаточно редких и ценных веществ-запалов. Техническую часть процесса даже в этом случае требуется развивать и улучшать труднопредсказуемое количество времени.

И всё это затем, чтобы получить энергетический выход меньше одного процента от использованной в реакторе массы топлива. Это минус идеального термоядерного реактора – до появления которого ещё требуется дожить.

Свет тьмы

Чёрные дыры, как уже много раз упоминалось выше, гораздо эффективнее. Теория их применения гораздо проще. Рабочее тело им годится любое, в том числе – очень стабильное и общедоступное.

Точный метод превращения хтонической тьмы чёрной дыры в тёплый ламповый свет в уютном сортире зависит от доступного цивилизации могущества.

Инструментов для этого доступно много.

Самое простое решение

Когда чёрная дыра поглощает материю, вокруг неё формируется аккреционный диск. Материя диска очень сжата и вращается на большой скорости. Её трение порождает огромные количества энергии. Предполагается, что именно этот процесс лежит в основе квазаров – самых ярких космических объектов наблюдаемой вселенной.

А теперь представьте, что уменьшенная версия того же самого работает в основе энергетики местной космической цивилизации.

Идеальный утилизатор

Поскольку чёрным дырам всё равно, какую материю поглощать, они становятся идеальным приёмником любых долговечных опасных промышленных отходов.

Сбрасывать отходы ядерной промышленности на Солнце – плохая идея. Отправить те же самые отходы в чёрную дыру – вполне нормальная.

Идеальный перекрёсток

На сравнительно развитом космическом маршруте чёрная дыра становится ещё и замечательным перекрёстком. Активный манёвр в её поле тяготения сильно искривляет траекторию полёта космического транспорта.

Расходы там сравнительно малых количеств рабочего тела или внешней разгонной энергии любого типа уже достаточны, чтобы отправить ракету под большим углом в сторону от прежнего маршрута. Крутой вираж гораздо выгоднее очень плавного и очень долгого манёвра, даже когда сильно ограничен по фактической допустимой перегрузке на борту транспорта.

Выгоднее звезды

Поскольку чёрная дыра заметно меньше по размеру, чем звезда, поворот возле неё предоставляет все основные выгоды манёвра в сильном тяготении, но лишён опасностей пролёта через внешние газовые оболочки звезды – со всем прилагающимся к этому перегревом.

Достаточно крутой манёвр требует проложить курс уже через вещество звезды, что, мягко говоря, чревато фатальными последствиями. У чёрной дыры это вещество тоже надёжно сокрыто за горизонтом событий, как и всё его излучение любого типа.

Без атмосферы и солнечного ветра пролёт мимо чёрной дыры куда эффективнее манёвра даже рядом с относительно безопасными карликовыми звёздами – те страдают дефицитом массы, а значит, и низким тяготением. Плотность солнечного ветра на скорости в проценты световой тоже порождает определённые трудности. Да и на выброс карлики способны регулярно и малопредсказуемо.

Чёрная дыра лишена всех этих минусов.

На пути к чёрной дыре

Звёзды проводят сравнительно долгий срок в форме красных гигантов перед тем, как сжаться в чёрную дыру. Они настолько разрежены, что через их атмосферу можно физически пролететь. У этого факта есть огромное достоинство:

Будущая чёрная дыра приобретает своё транспортное значение задолго до того, как стать чёрной дырой!

А как?

Сверхсветовой тормоз

Основная задача перемещения на принудительном внешнем разгоне – торможение за пределами уже готовой транспортной сети. Всё рабочее тело, которое нужно потратить в новой системе, чтобы эффективно затормозить, нужно тащить при себе.

Торможение в атмосфере красного гиганта позволяет изрядно сэкономить время перелёта. Раз в них можно сбросить лишнюю скорость, отправлять строй перелети-городов в межзвёздный полёт можно на сравнительно высокой скорости при той же загрузке баков тормозных двигателей.

Дыра-сортировочная

При экспансии за пределы ближних окрестностей Солнечной красные гиганты становятся естественными первыми точками узловых маршрутов местной системы. Их освоение начинается за миллионы лет до того, как звезде наступит конец, и она примется сжиматься в чёрную дыру.

К этому времени рядом вырастет огромная космическая цивилизация. Смена тормозного значения красного гиганта на чёрную дыру, как транспортный перекрёсток освоенной местной системы в её фактической занятости мало что поменяет.

Один переезд как три пожара

Даже коллапс звезды в чёрную дыру оставляет на своих местах основную часть внешних планет системы.

Поскольку главное достоинство любых космических городов в их подвижности, цивилизация удивительно больших размеров имеет все шансы подготовиться к переезду в безопасность заранее, спокойно пожить там и вернуться, когда выжженная звёздным катаклизмом система поутихнет.

Дыра в коробке

Аккреционный диск испускает мощную гамма-радиацию. Это излучение контролируется потоком материи в системе. Значит, вполне логично расчистить ближнее к чёрной дыре космическое пространство и кормить её управляемо.

Экраны на пути лучевых выбросов создадут за собой безопасную тень и станут узловыми элементами сверхмощных космических электростанций.

Жилое пространство

Следующий пикантный нюанс освоения чёрной дыры подобным образом заключается в том, что систему вокруг дыры можно в достаточно больших пределах наращивать в её физических размерах.

При активной поддержке или доступности сверхпрочных материалов реально вести речь о создании жилого пояса, который в конечном итоге сольётся в большую жилую поверхность.

Суперпланету.

Пустотелая сфера

Чёрная дыра внутри обеспечивает тяготение. Поток материи и мощные электромагниты – геометрическую стабильность компонентов системы.

Типичная чёрная дыра в миллион раз массивнее Земли. Сфера вокруг неё окажется в тысячу раз больше радиусом, чем Земля и соответственно, в миллион раз больше поверхностью. Настоящая супер-планета.

Но, есть у неё и минусы.

Инженерные сложности

Скорость убегания для супер-Земли – чудовищные 354 км/с. Та ещё туристическая ловушка!

Сама она, скорей всего, многослойная. Внутренняя сфера занята вопросами подачи материи в чёрную дыру, производством энергии и защитой внешних слоёв от радиации. Плюс в этом один – поначалу хватит довольно скромного количества орбитальных колец, или даже отдельных станций на постоянных орбитах.

Сверхбольшие чёрные.

Звёзды-супергиганты в естественной среде формируются в больших кластерах пригодной для этого материи. Поскольку чёрные дыры прекрасно сливаются друг с другом, возможно существование объектов массой в сотни, а то и многие тысячи солнечных.

Вокруг них тоже реально выстроить сплошную оболочку с земной силой тяжести, но скорость убегания возрастёт ещё сильнее.

Растяжение времени

Поскольку большая сила тяжести замедляет ход времени, сверхмассивная чёрная дыра имеет ещё одно интересное свойство. Большая сфера вокруг чёрной дыры, которая требует набрать 1% световой для того, чтобы покинуть её гравитационный колодец, замедляет время совсем как межзвёздный транспорт, разогнанный до той же скорости.

Правда, это всего лишь 26 минут в год при массе в несколько тысяч солнечных. Чёрная дыра массой в несколько единичных солнечных и скоростью убегания в 354 км/с замедлит время на скромные 22 секунды в год. У больших дыр в ядре галактики, массой в миллионы солнечных, замедление времени куда сильнее.

Планета Бирча

Исполинская пустотелая сфера вокруг сверхмассивной чёрной дыры на миллионы солнечных масс с земным тяготением на поверхности в триллионы раз больше земной, так называемая сфера Бирча, имеет куда лучшие расчётные показатели замедления времени.

Скорость убегания для местных условий составит порядка 4% световой, а замедление времени – порядка минуты в день. Увеличить эту цифру всё ещё реально.

Вопрос масштаба

Сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики насчитывает миллионы солнечных масс. То есть, меньше процента от процента массы всех звёзд галактики. Собрать в единую ультра-массивную чёрную дыру куда большее количество материи вполне реально.

Чёрная дыра массой чуть меньше всей нашей галактики получит скорость убегания в половину световой и замедляет время настолько, что теоретически можно говорить о безопасном (хотя и безвозвратном) спуске за горизонт событий.

Насколько кому-то захочется идти на такой риск – вопрос пикантный. Основная часть местной вселенной к этому моменту всё равно окажется удивительно тёмным, холодным и мрачным пространством.

Вопрос количества

Даже при одной достаточно массивной звезде на тысячу, в нашей галактике потенциально есть материал на сто миллионов природных чёрных дыр, плюс та сверхмассивная, что находится в её центре. До неё примерно 30 000 световых лет.

Самая близкая известная нам чёрная дыра находится примерно в 3000 световых лет от нас. Путешествие к ней займёт на 10% световой время, примерно сопоставимое тому, что затратила человеческая цивилизация на развитие от пещерных людей до нынешнего своего технологического уровня.

До второй ближайшей к нам чёрной дыры все 6000 световых лет. Но есть нюанс.

Ближайшие известные

Две чёрных дыры выше достаточно массивны, чтобы их оказалось легко наблюдать. Вероятно существование ещё нескольких штук ближе к нам. Если учитывать достаточно массивные звёзды по соседству, количество потенциальных чёрных дыр становится и того больше.

В объёме радиусом 3000 световых лет – несколько сотен миллионов звёзд. Несколько сотен тысяч из них – материал для формирования чёрных дыр. В пределах 100 световых лет от нас – 15 000 звёзд.

На ближайшие миллионы лет точно хватит!

Фантастически выдержанный речекряк

Название «чёрная дыра» звучит удивительно тоскливо. К счастью, оно в достаточной мере ошибочно. Примерно как называть остров «мёртвым извержением вулкана» – когда это вполне буйно цветущий уголок тропиков посреди океана – куда более пригодный к заселению, чем окрестности активного вулкана.

Проблема растёт из тех времён, когда фантастика могла себе представить лишь очень скудный набор морских аналогий в космосе. До появления современных компьютеров, развитого математического аппарата и новых теорий, которые всё поменяли, оставались ещё десятилетия.

Скорость освоения

При взрывном освоении Солнечной до ранних опытов с чёрными дырами запросто дойдёт в пределах тысячелетия с момента серьёзного выхода человечества на просторы Солнечной. Вряд ли сильно позже, очень вероятно, что слегка пораньше. Решит этот вопрос преимущественно мощная разгонная система любого типа.

Как уже написано выше, эффективного внешнего разгона достаточно, чтобы попробовать создать малую чёрную дыру на скромную тератонну материи. Это примерно масса хорошего большого астероида. После этого её можно кормить материей – и получать взамен огромные количества энергии.

Но есть и второе крупное достоинство.

Искусственная сила тяжести

Достаточно мощная чёрная дыра позволяет имитировать земную силу тяжести на поверхности искусственной сферы вокруг себя. Геометрический размер сферы земного тяготения вокруг такой дыры можно спокойной приблизить к размеру поверхности Марса. Это жизненное пространство размером с несколько полноценных континентов – с возможностью налить моря, выстроить горы, и наслаждаться всеми преимуществами жизни «как в колыбели человечества» – с поправкой на чуть меньший размер конструкции.

Скорость убегания ниже земной, так что строить любые мега-конструкции с принудительной электромагнитной поддержкой заметно проще. Вдали от Солнца именно с их поверхности можно имитировать достаточно яркое «землеподобное» дневное освещение жилого пространства внизу.

Мир 2.0

Средствами выше мы получаем физически допустимое техническое решение для имитации полноценной земной среды в достаточно сильно уменьшенном масштабе и с куда меньшими расходами на совокупную массу конструкции.

По грубым оценкам такой «Марс» примерно втрое проигрывает Земле по массе. При этом он имеет достаточные силу тяжести и магнитное поле, чтобы удерживать атмосферу и вполне прилично греет себя излучением дыры внутри и светом от её электростанций – снаружи.

Терраформинг в его классических описаниях рядом с этим техническим решением выглядит бессмысленной нелепицей. А всего-то и нужно, что слепить аккуратную чёрную дыру посреди космоса.

Солнечная 2.0

На свете есть достаточно большой корпус вычислений стабильных орбит крупных искусственных тел в Солнечной. Поскольку чёрная дыра сама по себе имеет относительно скромную массу (на фоне законченной жилой сферы) – вполне реально дотащить их на стабильные точки общей удобной орбиты в зелёном поясе Солнечной. После этого – достроить и заселить.

Вуаля! Доступное землеподобное пространство на заказ! Да, мегапроект. Да, надолго. Да, энергетически дорого. Но с этого момента свою копию Земли достойного землеподобного размера в целях биологического разнообразия может позволить себе любая звезда Галактики, в окрестностях которой на это хватит строительного материала.

То есть, любая вообще.

Маленький принц 2.0

Воспетый Антуаном Экзюпери мир его романтического героя – маленького принца, тоже вполне реален при использовании подобных технологий. На поверхности сравнительно круглого мирка радиусом порядка десятка километров и массой порядка в одну миллионную земной реально иметь аналог земной силы тяжести.

Конечно, строить его придётся из достаточно прочного материала с активной поддержкой. Атмосферу – удерживать прозрачным куполом. В остальном получится очень маленькое тело с нормальной силой тяжести и скоростью убегания порядка скорости звука.

Выглядит на первый взгляд странно, хотя для разгонных станций на лазерной трассе вполне можно построить несколько подобных объектов только в целях психологического комфорта и разнообразия жизни местных сотрудников.

Комбинированное жилое пространство

Технологически развитой цивилизации доступно строительство комбинированного землеподобного и космического жилого пространства. Если чего в космосе на ближайшие триллионы лет и есть в избытке, так это материи с энергией на такое строительство.

Подлинное могущество цивилизации Кардашева II заключается и в максимально полном освоении своей родной системы, и фактическом качестве жизни в этой системе. Промышленное освоение чёрных дыр принципиально меняет уровень этой жизни.

Навсегда.

Чуть короче вечности

Сброшенная в чёрную дыру материя останется там очень и очень надолго. Почти навсегда. Сравнительно малые чёрные дыры, скажем в одну миллионную земной массы и геометрически чуть больше размеров атома проживут изрядный кусок вечности.

Оценочно – в миллиард триллионов раз больше, чем уже существует наша вселенная. Что, в целом достаточно хорошо, если задаться мыслью, где брать энергию, когда погаснет Солнце. Но даже это – относительно краткосрочная инвестиция. Более крупные чёрные дыры живут на многие порядки дольше.

Можно ли поиграть с этой системой в точную настройку? Да!

Термодинамическое шулерство

Допустим, мы строим достаточно стабильную комбинацию из чёрных дыр так, чтобы они держались на безопасном расстоянии, но в едином строю. Самая маленькая, на 120 мегатонн, выгорит примерно одновременно с нашим Солнцем. Остальные исходно рассчитаны так, чтобы «дозревать» к проектной мощности выделения энергии пропорционально дольше этого срока.

Мы получаем способ заранее инвестировать энергию в один из самых лучших с физической точки зрения банков, что только можно придумать. На буквально астрономический срок в будущее.

Проблемы эксплуатации

Конечно, питание чёрной дыры материей выделяет огромные количества мусорного тепла. Это же касается и любого процесса, который работает на основе полученной энергии. Но они же позволяют заселить внешний пояс любой звёздной системы, и пользоваться его условиями для эффективного излучения этого тепла.

Без разницы, какую задачу выполняет чёрная дыра такого рода – обеспечивает разгон космического транспорта, или трансмутацию дешёвых общедоступных элементов в более редкие и дорогие. Всё это комфортно уместится в пределах светового года от центра системы.

Уместится с огромным запасом.

Горячая промзона

Идеальный рой Дайсона цивилизации второго типа по шкале Кардашева по этой концепции оказывается дополнительно окружён внешней горячей промышленной зоной – где миллионы искусственных чёрных дыр выполняют промышленные задачи на благо внутренней системы.

Эта же зона становится и естественным «причалом» внутренней системы. В пределах светового года от звезды резко падает количество массивных тел. Его заметно проще дополнительно вычистить на основных маршрутах лазерных разгонных трасс.

Площадь излучения тепла подобной системой растёт в тысячи раз. Поверхность внешней технической сферы снабжения роя Дайсона очень быстро превысит его собственные размеры.

Превед, Ферми!

Здесь и всплывает очередной весомый аргумент в пользу логического объяснения парадокса Ферми нашей пока что уникальностью в этой галактике. Банально потому, что инструментально заметить рой Дайсона в описанном выше обвесе ещё проще, чем просто рой Дайсона без этого технического допущения.

Вывод прост. Мы тут и вправду первые. Это наша галактика. Именно мы заселим её как хотим и трансформируем для своих нужд. Целиком. Взрывая звёзды и порождая чёрные дыры. Мы сможем приводить в движение космические города, но за ними при большой нужде последуют и планеты, и отдельные звёзды, и целые космические строи звёзд, объединённые консенсусом воли бесчисленного населения всех этих миров.

Глава двадцать пятая: кочующие звёзды

Проблема масштаба

Любой фантаст, взявшись за тему межзвёздного перелёта, довольно быстро упирается в простой факт: масштаб имеет значение. Практически любая проблема такого перелёта решается лучше, когда в распоряжении переселенцев есть запас по массе полезной нагрузки.

О крайне низкой жизнеспособности отдельного космического города успешно додумались ещё в годы Хайнлайна и Кларка. Иллюстрировали они этим в основном социальные вопросы своих лет, но факт остаётся фактом. Что-то большое всегда жизнеспособнее маленького.

К счастью, решения выше позволяют цивилизации второго типа по шкале Кардашева ну очень большое решение. Стабильную конфигурацию из кочующих звёзд в едином строю.

Долгосрочное решение

Для человечества долгосрочным планированием сейчас называют срок в несколько поколений. Космос достаточно быстро доказал, что даже в пределах Солнечной можно прийти в космонавтику юным программистом и уйти на пенсию раньше запущенного при тебе робота дальней космической разведки. После чего с печальной регулярностью давать консультации по мёртвому языку программирования, на котором эта штука всё ещё почему-то работает.

Чтобы добиться чего-то осмысленного в окончательном решении вопроса заселения галактики усилий нужно куда больше – и куда дольше. Без перебоев и отключений.

Проблема розетки

Мега-конструкции вроде лазерных межзвёздных трасс из нашего сегодня кажутся стабильными в сроках как минимум десятков тысяч лет. Это крайне много для юной человеческой цивилизации – и почти ничто с точки зрения галактики.

Жителям космических перелети-городов может оказаться крайне дискомфортно осознать себя посреди нигде в бессмысленном полёте, когда свет на их лазерных парусах угаснет по любой из мириада причин. Любая попытка это предусмотреть упирается в предел доступной энергетики. Но что если главный источник энергии космической цивилизации прихватить на всякий случай, да ещё и с запасом?

Горизонт планирования

Полёт длиной в единичные века – очень быстрое межзвёздное путешествие. В десять-двенадцать веков на скорости в 10% световой умещается полёт ко многим десяткам ближних к Солнцу звёзд.

Проблема в том, что это заведомо больше, чем прожило в стабильной форме практически любое государство на Земле. При сохранении этой прискорбной тенденции космические города в полёте имеют шансы на очень широкий спектр малоприятных сюрпризов. Например, серию коллапсов и возрождений как их родного государства, так и политических наследников любого типа на его руинах за срок заведомо короче их полёта.

Любому единству целей и стремлений в таком случае почти гарантирован бесславный конец. Но для освоения галактики важно, чтобы города в полёте долетали к своим целям – нормально, вовремя, с полноценной интеграцией в любое общее цивилизованное пространство всё более разнородных цивилизаций!

Общечеловеческая ценность

Выручает здесь одно. У любой земной цивилизации, у любого её представителя, есть главная общечеловеческая ценность:

Желание выжить.

Колонисты Шрёдинегера

Выбор обитателей перелети-города в межзвёздном перелёте удивительно простой. Или они долетят и достаточно освоят новую систему, чтобы в ней жить, и желательно – хорошо, или они погибнут. Шансы вернуться исключены. Слишком уж велики требования к минимальной инфраструктуре для отправки в обратный полёт или количеству рабочего тела на эффективный собственный манёвр того же рода.

Цивилизации Мафусаилов

Дополнительная мотивация цивилизации будущего имеет шансы сформироваться под влиянием открытий в биологии, медицине, вычислительной технике, экономике и других науках, способных в комбинации породить цивилизацию активных энергичных долгожителей.

Стабильную цивилизацию.

Стабильность – залог эффективного долгосрочного планирования и значительно снижает риск для колонистов, что питание из дома внезапно оборвётся и предоставит их собственной участи.

Цивилизация избытка

Практически любой земной цивилизационный коллапс имел серьёзные последствия для конкретно этой цивилизации... но практически нулевые – для цивилизаций остального земного шара. Чистого количественного запаса цивилизаций хватало для общего роста благосостояния человечества даже на фоне масштабных геополитических катастроф.

Избыток активных цивилизаций на пути от I до II типа по Кардашеву сделает для человечества то же самое. Даст системе запас прочности на саморемонт благодаря крупным административным, политическим и экономическим надгосударственным сообществам.

Таким большим, как зелёный пояс Солнечной... или вся она целиком.

Защита от вымирания

Даже серьёзный катаклизм угрожает цивилизации определённого технического могущества лишь пока находится заведомо выше этого могущества. Падение тунгусского метеорита на Санкт-Петербург вряд ли прикончило бы даже Российскую империю 1908 года. Падение аризонского метеорита на США 2020 года тоже станет всего лишь трагедией вместо катастрофы. Для космической цивилизации с населённым зелёным поясом Солнечной утеря Земли окажется той же самой трагедией – масштабной, но вполне подлежащей решению.

Цивилизация из нескольких звёздных систем вполне может пережить даже единомоментную катастрофическую утрату абсолютного большинства населения любой из них – включая центральную.

Маршрутка звёздных трасс

Строй космических перелети-городов выглядит тем же самым в миниатюре. Отдельные космические города вмещают от нескольких десятков тысяч до нескольких сотен тысяч жителей в зависимости от своего назначения. Они движутся в сравнительно плотном строю. Цена транспортной связности между собой для них мала. Утрата любого, даже самая катастрофическая, целиком компенсируется возможностями остальных.

При расчёте на единичный миллион человек реально говорить даже о культурном и экологическом разнообразии в пределах исторического земного ареала обитания этих людей. Ресурс доступного жилого пространства это позволит.

Но как быть, когда простой маршрутки становится мало, и требуется уже что-то серьёзное – для галактического или межгалактического полёта?

Предельные требования

Любая попытка осмыслить возможности и назначения «транспорта на миллион лет» приводит к потребности в ресурсе на миллион лет, и возможностям эффективного саморемонта и улучшения.

Дальний галактический транспорт обязан выживать астрономические сроки. Земная геологическая эпоха для него – лишь часть пути. Очень долгого по человеческим меркам пути.

Перелети-Земля

Единственное, что приходит в голову с таким ресурсом и таким запасом саморемонта – наша Земля. Она пережила разумные цивилизации, массовые вымирания, глобальные катастрофы и тотальные смены парадигмы органической жизни на своей поверхности.

Можно смело назвать подобный масштаб хорошим началом. И уже на его основе прикидывать выполнение главной задачи.

Электричество в розетке

Даже бродячая планета сильно зависит от внешнего питания. Солнце щедро одаривает Землю энергией. Без него размеры кочующей цивилизации резко сокращаются.

Ко множеству поводов привести свою звезду в движение у гипотетической цивилизации будущего прибавляется ещё один.

Деньги в тумбочке

Ключевой аспект межзвёздного перелёта сводится к его запредельной стоимости. Энергетические затраты на сравнительно малый космический транспорт примерно соответствуют нынешней глобальной экономике земного шара.

Это при скромных масштабах транспорта. Жизнеспособные перелети-города в едином строю жрут энергию в таких размерах, что хватит искусственное солнце Земли создать. Что, помимо всего прочего, ещё и порождает чудовищное световое загрязнение.

Бродячие звёзды

Строи капитальных парусников на космических трассах порождают настоящие реки света в космосе и выглядят для наблюдателей как невероятно яркие подвижные звёзды.

Очередной горячий привет сторонникам парадокса Ферми, да.

В сущности, любой космический транспорт с мощным собственным двигателем любого типа действительно настолько яркий, что его можно исчислять при оптическом наблюдении в звёздных величинах.

Даже крохотный «спейс шаттл» под тягой современные ему инструменты наблюдения увидели бы на орбите Земли с внешних планет Солнечной. Перелети-город на единичные тысячи жителей ночью окажется видно без телескопа.

Относительная стоимость

Подобные энергозатраты хочется пересчитать во что-то более доступное. Например, уровень жизни в комфортном орбитальном городе на постоянной орбите.

Результат подсчёта оказывается довольно предсказуем – разгон одного человека до релятивистских скоростей в межзвёздном полёте исчисляется многими сотнями тысяч человеко-лет комфортного домашнего существования.

Экономическое обоснование

К счастью, экспансия обладает гарантированным экономическим обоснованием. В мире, где всё давно поделено, крайне привлекательно выглядит мысль ухватить для себя и детей кусочек лучшей жизни в пустой новой системе без конкурентов.

В зависимости от амбиций и культуры, это повод зажечь новую звезду большой политики или подтвердить на практике систему альтернативных моральных ценностей. Чудовищные размеры первоначальной инвестиции целиком отбиваются вероятной прибылью основателей новой космической цивилизации.

Длинная шкала

При масштабе планирования в геологические эпохи длиной экономить на размерах бессмысленно. Чем больше система в полёте, тем лучше она решает любую проблему и тем лучше выполняет любую основную задачу.

Стоимость жизнеобеспечения даже у сравнительно малых перелети-городов составляет крохотную долю от энергетической цены их разгона и торможения. Отсюда простой вывод – лучше всего задачу выполнит огромная подвижная система, которая постоянно находится в активном полёте.

Сброс под тягой

Действительно, единожды выведенная на большую скорость огромная система позволяет себе куда больше за куда меньший счёт. Вероятных колонистов она может просто сбрасывать в отделяемом транспорте сравнительно малых размеров. После чего заниматься только его торможением – удаляясь всё дальше и дальше от него.

Такой «лазерный парашют» достаточен, чтобы привести колонистов в новую систему и достаточно сильно уравнять их орбитальные скорости и скорости движения местных перспективных космических тел.

Компенсация усилий

Расплатятся с подвижной материнской системой колонисты запуском достаточно малых и достаточно быстрых контейнеров снабжения вслед ей. На этот раз лазерное торможение сработает в другую сторону.

Местная транспортная система колонистов при этом гарантировано востребована для общения с ранее заселёнными звёздами на маршруте.

Вопрос защиты

Системы кочующих звёзд, разумеется, придётся защищать от последствий движения на релятивистской скорости. Пространство впереди наблюдать мощной системой вынесенных подвижных станций наблюдения. Обнаруженные угрозы – вычищать лазерами и кинетическими перехватчиками.

На местное жилое пространство это влияет довольно однозначно. Хотя в полёт отправляется единичная звезда, или, с какого-то момента, строй из нескольких звёзд, основную массу населения в системах размещают искусственные космические города на постоянных орбитах.

Это динамическая система, и занята она, в основном, собственной безопасностью. Чем решать вопрос разгона?

Двигатель Шкадова

Самая простая, самая известная и самая плохая разгонная система из научно достоверных. Фотонный привод, в основе которого – отражение света частью роя Дайсона в желаемом направлении.

Двигатель Шкадова обладает микроскопической тягой. Разгон Солнца до просто наблюдаемых значений с его помощью требует миллионы лет – буквально. С другой стороны, он сулит высокую конечную скорость.

Математика полёта

Для нашего Солнца массой в 2х10 с 30 нулями килограммов понадобится что-то в районе 6х10 с 36 нулями ватт энергии для того, чтобы привести его в движение на ускорении в 1g.

Разумеется, так его разгонять бессмысленно, потому что для внутренней системы на околосолнечных орбитах такая перегрузка вредна. К счастью, Солнце у нас излучает куда скромнее. Его идеальная светимость в 3,8 на 10 с 26 нулями ватт.

Реальное ускорение идеальной системы окажется в 16 миллиардов раз хуже – примерно 0,6 нанометра в секунду за секунду. Поскольку чисто конструкционно зеркальная полусфера вокруг Солнца использует лишь половину доступного света, уйдёт миллион лет на разгон Солнца до 20 м/с. Правда за миллиард лет Солнце разгонится к 20 км/с и пролетит около трети галактики.

Баланс возможностей

Более яркие звёзды выделяют больше энергии, но и выгорают куда быстрее. Тусклые карлики разгоняются дольше, но выигрывают за счёт на порядки большей продолжительности жизни.

Это достаточно однозначно свидетельствует, что гипотетическая экспансия в соседнюю галактику лучше всего пройдёт с помощью карликовых звёзд-долгожителей. Вроде той, что по чистой случайности находится в самой близкой нашему Солнцу звёздной системе.

Реактивный привод

Технология подъёма солнечной материи позволяет использовать её в огромном реактивном двигателе. Струи материи обратно в Солнце удерживают сравнительно малый двигатель на месте. Струи материи наружу – приводят систему в движение.

Эта система проигрывает в конечной предельной скорости, но сильно выигрывает по тяге. Фактически, это частный случай термоядерного факельного двигателя – святого грааля мощных движков постоянного ускорения. Да ещё и с явно выраженным контролем потока материи в системе – для размена тяги на удельный импульс и обратно.

Комбинированный двигатель

Очевидно, что грамотное сочетание первого и второго решения творит настоящие чудеса. Реактивный факельный двигатель обеспечивает сравнительно быстрый набор скорости и активные курсовые поправки.

Фотонный привод роя Дайсона отвечает за доразгон к ещё большим космическим скоростям, включая релятивистские.

Строительство роя

Выгода Солнца как основного двигателя кочующей звёздной системы в том, что главный двигатель системы, главная электростанция и главная шахта – одно и то же.

Освоение Солнца решает вопрос и строительства активного обвеса любой обоснованно достаточной численности, и его питания, и активной лазерной поддержки на маршруте.

Завершение строительства человечеством основной части роя Дайсона и первичных добывающих конструкций около Солнца уже само по себе достаточно, чтобы при нужде превратить его в звёздный двигатель. Это естественный процесс, который потребует сравнительно мелкие настройки системы перед запуском.

Дорожная карта

Второй пикантный нюанс подобного строительства заключается в том, что достаточно скромная первоначальная цивилизация первопоселенцев дорастает к полноценному рою цивилизации II типа по шкале Кардашева заведомо раньше, чем долетит к своему пункту назначения, либо пролетит большую часть кольцевого маршрута по галактике.

Её фактическое могущество позволяет и создавать вынесенные на тысячи лет вперёд передовые базы дозаправки и принимать в свой активный обвес холодные газовые планеты сравнительно малых размеров для эффективной дозаправки в пути.

Техническое обслуживание

Как уже поминалось выше, снятие звёздного нагара эффективно продляет срок жизни звезды. То же самое делает и дозаправка внешним материалом. Достаточно большой рой Дайсона способен достаточно эффективно собирать и направлять межзвёздный рассеянный водород к своей звезде.

Бесчисленные квинтиллионы переселенцев могут отправляться на освоение звёзд впереди и чуть в стороне от главного маршрута. К моменту их прибытия бесчисленные цивилизации позади строя кочующих звёзд разовьются достаточно, чтобы продолжать активные поставки строительного материала в компенсацию затрат на заселение.

Тёмная сторона

Разумеется, у звёздной кочующей схемы есть ожидаемая тёмная сторона. Всё то же самое можно дополнительно усилить добавлением в систему малых искусственных чёрных дыр на стабильных орбитах. Главного адресата почти бесполезного нагара звёздной материи.

Чёрные дыры обеспечивают вшестеро больший энергетический выхлоп, чем термоядерная реакция. При наличии волшебного материала, способного эффективно отражать гамма-излучение, они же становятся ещё и просто лучшим общедоступным космическим двигателем из гипотетически возможных.

Правда, гамма-зеркало с точки зрения современной физики – типичный бессовестный кларктех.

Очаги цивилизации

По современным подсчётам, наиболее эффективное заселение галактики целиком реально при использовании малого количества зародышей такой цивилизации в полёте до ключевых областей местного расселения.

То есть, в момент, когда Солнечная пройдёт части пути между Кардашевым I и Кардашевым II, а ближние к ней звёзды приобретут вторичные собственные цивилизации сопоставимого масштаба, окажется вполне осмысленным начать первые действительно серьёзные усилия по освоению доступного жизненного пространства.

Ресурс на маршруте

Любые строи перелети-городов обладают мизерным собственным ресурсом. Они целиком зависят от удачного освоения целевой системы перед выдвижением дальше.

Строй звёзд превосходит их по критическим возможностям на многие порядки. По времени активной жизни его ресурс можно смело приравнять ко времени формирования и угасания звёзд галактики. Приравнять во множественном числе – благодаря техническому уходу за главным источником энергии в системе – звездой, и активному пополнению её топлива.

Штатная остановка

В случае любых причин для остановки на маршруте, от утраты пассионарности текущим большинством населения системы до явной опасной зоны впереди, кочующие звёзды могут сбросить набранную скорость и перейти на постоянную безопасную орбиту вокруг центра галактики.

Во многих классических произведениях фантастов 1970-ых мотивом становился поиск забытой и потерянной Земли. Но мало кто хотя бы догадывался, что забыть и потерять можно всю чёртову Солнечную целиком. Банально потому, что регулярно пополняемое топливом на маршруте Солнце осталось жёлтым карликом, но успело поменять звёздный рукав галактики.

Альфа и Омега

Строй кочующих звёзд при грамотной организации полёта обретает возможность пересечь вселенную. То есть, вот буквально. Сначала галактику из конца в конец, а потом – и вселенную, от начала и до конца.

Остановка на полностью освоенной галактике возможна, только вот совершенно излишня. Вполне можно организоваться – и полететь осваивать ближайшие галактики. Формально строй останется построен вокруг той же старой доброй Солнечной, колыбели человеческой цивилизации... только сильно обросшей вспомогательными периферийными устройствами запредельной космической мощи!

Ближние дали

Расстояние до Магеллановых облаков – 160 и 200 тысяч световых лет. До галактики Андромеда – примерно 2,5 миллиона световых лет.

Достаточно организованные строи звёзд нашей Галактики имеют все шансы отправиться за пределы нашей галактики и в обозримые сроки принести человеческую цивилизацию даже в эти мёртвые и безжизненные галактические пустоши.

Насколько та при этом останется человеческой – вопрос тот ещё. Гадать бесполезно. Совершенно ясно одно – техническая возможность такого полёта существует, даже если все наши представления о пределах скорости полёта в наблюдаемой вселенной абсолютно верны уже сейчас. При жёстких ограничениях полёта сравнительно малыми досветовыми скоростями его реально превратить в количественную задачу с теоретически известным нам достаточно эффективным решением.

Опасные близи

Если внимательно читать описания ближних к нам галактик и звёздных скоплений, мы увидим довольно предсказуемую строчку «ожидается столкновение галактики с Млечным путём в пределах 2,4 миллиарда лет».

Что, в сущности, имеет два последствия. Во-первых, Солнце имеет все шансы повстречать небесную ось куда раньше, чем выгорит основная масса его топлива. Во-вторых, строй кочующих звёзд приобретает решающее значение для выживания цивилизации II типа по Кардашеву в долгосрочной перспективе.

Возможность разводить звёзды на безопасные орбиты в масштабном галактическом катаклизме в пределах нескольких геологических эпох станет насущной потребностью. И у человечества будут под рукой достаточные инструменты, чтобы эту потребность реализовать. Продолжая грозить кулаком галактическому центру, потягивая сок у себя на уютном диване!

Глава двадцать шестая: полный демонтаж

Оптимизация Солнечной

Как известно, любое природное жильё обладает чудовищно малой эффективностью. Из скал, которые формируют пригодный для жизни грот на маленькое племя дикарей можно выстроить целый маленький городок.

При увеличении масштабов до планетарных и космических пропорция в целом сохраняется.

Тонкий слой цивилизации

Основные события в жизни современной человеческой цивилизации проходят в ближних десятках метров от уровня земной поверхности. Проектирование «Островов» Джерарда О'Нила это учитывало в прямой однозначной форме.

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

Лучшая космическая шахта – на поверхности. Астероиды и малые луны позволяют буквально стрелять в космос из электромагнитной катапульты добытой с них материей.

Их транспортная связность заведомо выигрывает у любых сравнительно массивных объектов. И чем физически больше объект – тем больше выигрыш.

На многие порядки больше!

Оплата счетов

Даже космический полёт за счёт электричества имеет свою цену. У сравнительно малого космического тела – сравнительно малое притяжение. Для отлёта достаточно низкой тяги, а значит – и очень слабого лазерного паруса с постоянным ускорением.

То есть, космический город-миллионник позволяет себе абсолютно земные условия в жилом объёме, но чудовищно меньшие затраты на транспортную связность – как с ближними, так и с дальними соседями.

Наглядная иллюстрация

В зависимости от модели, энергия притяжения Земли исчисляется как 2 на 10 с 32 нулями джоулей. Это в триллион раз больше энергопотребления современной человеческой цивилизации или в полмиллиона раз больше секундной выдачи солнечной энергии.

Так что, когда вам показывают, как Звезда смерти разносит Альдераан на куски – именно такой порядок энергии улетает в работу за время уничтожения планеты на экране.

Ярче полумиллиона солнц

Даже построенная специально для военных нужд часть роя Дайсона, чтобы испарить планету, должна вваливать энергию точно в цель на протяжении недели.

Поскольку же любое оружие в космосе – разновидность двигателя, чисто логистические проблемы работы с планетарной материей в конечном итоге те же самые – плюс дополнительные затраты на малую эффективность процесса и его физическую длительность. Гравитационная помеха взлёту из планетарного колодца притяжения определяется в том числе временем этого взлёта.

Мусорное тепло

Ракетные двигатели, электромагнитные фонтаны и другие средства доставки материи в космос выделяют мусорное тепло. Эффективность его рассеивания планетой тоже ниже, чем у выделенного космического радиатора.

Большое количество мусорного тепла напрямую влияет на качество жизни в местных условиях. Иными словами, это ещё один аргумент в пользу жизни в космосе вместо планет.

Время теплоотвода

Процесс демонтажа землеподобной планеты без сильного роста местной температуры займёт буквально миллионы лет – при естественном излучении тепла в космос.

Поскольку испарённую планету довольно затруднительно улавливать для обработки, проще учесть в проекте траты на принудительное охлаждение и дополнительные средства рассеивания тепла. Например, за счёт большой системы орбитальных колец и электромагнитных фонтанов.

Демонтаж Юпитера

Планета в 300 раз массивнее Земли, хотя значительно менее плотная и куда большая по линейным размерам требует в 10 000 раз больше энергии. То есть, эквивалент 200 лет полной выдачи солнечной энергии. Цена за килограмм материи превысит земную в 30 раз.

А теперь посмотрим, сколько десятков тысяч юаней стоит один килограмм на околоземной низкой орбите по современным рыночным ценам – и прикинем разницу затрат в современной нам валюте.

Обратная сторона гравитации

Но есть и хорошие новости. Земная Луна формально числится в списке из 20 самых массивных объектов Солнечной. Это верхние позиции списка из буквально миллионов известных достаточно крупных тел на стабильных орбитах.

Энергетическая цена подъёма килограмма с поверхности в 20 раз дешевле земной. Или в 700 раз дешевле, чем с Юпитера.

Абсолютные тяжеловесы

Наше Солнце обладает гравитационной энергией примерно в миллиард раз выше земной. На то, чтобы демонтировать Солнце нужна примерно 1/500 всей его энергии за всё предполагаемое время существования звезды.

Для белых карликов и нейтроннных звёзд эти цифры ещё хуже. Ну и разумеется, чёрная дыра успешно проламывает верхнюю границу энергозатрат. Современная нам физика исключает возможность её демонтажа полностью.

Типичные легковесы

Астероид на 6-7 километров радиуса, типичный привлекательный центр большой космической стройки, обладает массой в миллиард раз меньше земной. Для его разборки потребуется одна миллионная часть одной миллиардной части цены демонтажа Земли. Цена за килограмм в миллион раз меньше земной.

Нужно ли после такого лишний раз уточнять, почему для полноценного освоения и заселения космоса астероиды настолько привлекательны?

Природное ограничение

Масса пояса астероидов в тысячу раз меньше земной. Основная часть этой массы находится в составе Цереры и примерно десятка прочих крупных астероидов.

Остальное размазано очень тонким слоем по миллиону других астероидов.

Процесс освоения

Разумеется, экономический процесс освоения Солнечной начинается самыми дешёвыми и доступными материалами. Это луны и астероиды. Но они – только начало.

Процесс заселения системы диктует потребность двигаться и дальше. Разбирать всё более массивные планеты. И, в какой-то момент, начать поднимать солнечную материю. Правда, есть пара оговорок.

Мелким шрифтом

Нюанс первый – энергетическая цена подъёма и денежная цена – две разных цены. Умножать что-то на современную цену за килограмм – значит, бессмысленно жонглировать цифрами. Учесть дополнительные расходы на технику, рабочие часы и проектирование систем можно лишь очень грубо и очень приблизительно.

Нюанс второй – доступность энергии. Добыча солнечной материи с поверхности Солнца, наверное, самая выгодная по доступности энергии деятельность подобного рода. Да, энергии нужна прорва, но эту самую энергию производит Солнце под боком.

Относительные цены

Запустить массу в форме ракеты на орбиту энергетически сложнее и дороже, чем выплавить из руды на Земле материалы той же массы, что и полезная нагрузка этой ракеты. На лунах это меняется. Цена плавки, очистки материала и обработки становится заметно выше местных космических транспортных расходов.

Даже огромная по меркам пояса астероидов Церера обладает скромным полукилометром в секунду скорости убегания. Это кинетическая энергия в 125 000 джоулей за килограмм. В 500 раз ниже кинетической энергии убегания с Земли.

Занимательный факт: примерно столько энергии вжарит еде домашняя микроволновка за две минуты. То есть, на порядки меньше расходов на выплавку чистого материала из его космических оксидов.

Большие порядки

Демонтаж всей Солнечной потребует чистые энергетические расходы, примерно эквивалентные выдаче солнечной энергии за единичные века. Абсолютное большинство энергии уйдёт на демонтаж Юпитера – самой массивной планеты системы.

Его масса равна половине массы всех тел, за исключением Солнца. Поэтому, Юпитер держит абсолютный гравитационный рекорд среди всех планет Солнечной. Любые другие планеты, начиная с меньших гигантов, болтаются в единичных процентах и ниже от показателя Юпитера.

Почувствуйте разницу!

За исключением прочих газовых планет-гигантов, демонтаж всех преимущественно каменных планет системы, лун, комет и астероидов целиком обойдётся примерно в месяц общей солнечной энергии.

Разумеется, это всё ради высшего блага!

Оптимизация материи

Каждый бесхозный камень солнечной есть оскорбление уважающего себя космического инженера. Его можно и нужно разобрать, обработать и пустить в дело – на строительство полностью искусственной техносферы высокой комфортности.

Даже посредственная эффективность процесса и срок работы в тысячелетия в космических масштабах теряют значение. Важен лишь итог.

Трудовые часы

Хотя автоматизация труда и сложные компьютерные системы, в том числе автономные и условно автономные заметно увеличат доступные цивилизации рабочие часы на одного жителя, скорость освоения материи Солнечной надолго окажется в зависимости от фактического количества жителей Солнечной. Оно может надолго и сильно разойтись с потенциально доступной жилой поверхностью.

Подсчёт в Землях

Да, относительно пояса астероидов наша Земля – очень большая. Но если пересчитать его в обитаемую жилую поверхность «Острова» проектов О'Нила, то мы с удивлением обнаружим, что оптимизированный для проживания людей пояс измеряется многих сотнях земных поверхностей. Если считать только в суше Земли, включая пустыни, горы и заполярье, то и того больше.

Подсчёт Дайсона

Ради оптимального использования солнечной энергии космическими городами нужно в десять миллионов раз больше массы – при условии что львиная доля пойдёт на солнечные электростанции.

В сущности, это наиболее оптимальное использование материи Солнечной как таковое. Хотя сначала, конечно, всё и сведётся к банальной гонке за самыми ценными металлами.

Оптимизация Земли

Полный демонтаж планеты даст в 60 000 раз больше жилого пространства чем вся поверхность Земли. При этом – аналогичного земному оптимальному. И это всё ещё лишь несколько стотысячных долей поглощения энергии Солнца – хотя счёт потенциального населения этой богатейшей космической цивилизации давно уже пойдёт на квинтиллионы человек.

Ключевое решение

Достаточно оптимизированное космическое жилое пространство безусловно и с огромным разрывом выигрывает у любого естественного. В масштабах Земли неолитический пещерный «город» в известняковых скалах проиграет современному городскому кварталу той же массы – что в уровне жизни, что в количестве населения.

В масштабах Солнечной космические города уделают любые терраформинги и любые колыбели человечества – с куда большим разрывом.

Больше чем сумма

Любое оптимизированное космическое пространство резко превышает сумму его природных слагаемых. Речь идёт о разнице во многие порядки, что по количеству населения, что по доступности энергии, что по фактическому уровню жизни.

Мать-природа враждебна человеку по определению. С её точки зрения, программа действий «пожрать, трахнуть самочку, подохнуть» годится человеку в той же степени, что и хомячку. Вырвать у природы своё право на долгую счастливую жизнь – главная задача цивилизации.

Демонтаж Солнечной – естественный шаг на пути к этому процессу.

Да, но...

Именно так звучит ответ на вопрос, хватит ли в Солнечной материала на строительство полноценного роя Дайсона. Всё-таки, он состоит из мириадов сравнительно малых космических объектов, и многое упирается в том, насколько малых, и какого типа.

Рой электростанций

Типичное базовое решение для ранних стадий постройки роя Дайсона – плоские тонкие солнечные электростанции. Минимум расходов по массе с высоким полезным эффектом.

Ранний подсчёт сферы Дайсона с грунтом в десяток метров глубиной требует больше массы Юпитера – это при том, что материала на твёрдую основу сферы в Юпитере слишком мало. Электростанция без любого грунта производит массу энергии, питает любое периферийное устройство и обходится без этих расходов.

Зеркальная сфера

Если разобрать преимущественно металлическое ядро Меркурия, планеты вполне хватит на первичное использование абсолютного большинства солнечной энергии – хотя и очень тонкими рабочими поверхностями.

Для солнечного зеркала речь идёт примерно о килограмме на квадратный метр как заведомо избыточном количестве. Орбита Меркурия настолько близка к Солнцу, что этого достаточно.

Разница масштабов

По массе большие зеркальные электростанции минимум в тысячи раз меньше, чем полноценные космические города. При тонкой рабочей поверхности большой металлический астероид скорей всего достаточен, чтобы настрогать с него зеркальной фольги в нужных количествах.

Количественное ограничение

Для роя Дайсона количественное ограничение минимальных расходов – светимость звезды. В десять раз тусклее – хватит в десять раз меньше строительного материала. В десять раз ярче – потребуется в десять раз больше.

Для примера – красные звёзды-карлики выдают одну десятитысячную солнечной энергии. По-настоящему крупные звёзды могут выдавать и в миллион раз больше Солнца.

Качественное ограничение

На данный момент с чистой совестью можно заявить, что на строительство базовой зеркальной части роя Дайсона материала хватит в любой звёздной системе. Варьируется количество сравнительно массивных жилых объектов. Избыточный материал системы поглотят в основном её промышленные и жилые объекты.

Облако в движении

Рой Дайсона выглядит именно как подвижное облако из мириадов искусственных орбитальных тел. Любые ограничения на постепенное и частичное строительство физически отсутствуют.

Даже сравнительно тонкий жилой пояс на экваториальной орбите звезды уже на многие порядки больше любых, без разницы, насколько больших, естественных тел в той же системе. Его выигрыш по транспортной связности и соотношению затрат внутри себя – абсолютный.

Дальние странники

Предположительно даже катапультированные из галактики бродячие звёзды-странники хотя и утратили большую часть массивных планет в ходе катаклизма, сохранили достаточно материала на строительство жилого пояса Дайсона вокруг звезды.

Это до учёта возможностей подъёма звёздной материи на утилизацию и достройку. А учитывать их придётся!

Снимай нагар!

Подъём тяжёлого солнечного «нагара» – жизненно важный процесс для светила. Он сильно продляет срок его жизни, а металлы идут на дальнейшее развитие звёздной цивилизации.

Это естественный взаимовыгодный симбиотический процесс разумной технической цивилизации и основы её энергетического благосостояния.

Как выглядит следующий шаг?

Оптимизация галактики

В какой-то момент крайне вероятно, что обустроенные подобным образом звёзды с двигателями Шкадова начнут сбиваться в оптимизированные по транспортным расходам искусственные созвездия, а между ними протянутся стабильные «реки света» местной транспортной сети.

В сравнительно малый участок космического пространства на единичные десятки парсек вполне реально «упаковать» стабильную конфигурацию звёзд вокруг некоего общего центра – и получить заведомый выигрыш по внутренней научной, культурной и транспортной связности.

От логистики Солнечной – к логистике галактики!

Как ни парадоксально, для космической цивилизации II типа по Кардашеву оптимизация галактики становится той же количественной задачей, что и до того – оптимизация Солнечной.

Достаточно сложно представить себе отдалённое геологической эпохой общество будущего, которое всерьёз оптимизирует астрономическую структуру Млечного пути. Но всё это находится целиком в границах физически возможного.

И где-то там, многократно заправленное из других светил, может ещё в этой галактике, а может уже и на пути к другой, продолжит свой звёздный путь наше Солнце в составе полностью самоходного искусственного созвездия, несущего свет цивилизации по тёмным и безлюдным галактическим пустошам.