При условной 99% эффективности можно подобраться на расстояние, где Солнце в сто раз ярче, чем на Земле. Это примерно 0,01 астрономической единицы, или четверть расстояния от Солнца до Меркурия. Настолько палимой Солнцем планеты, что пребывание днём на её поверхности возможно только под сложными зеркальными щитами-отражателями на опорах из эффективных теплоизоляторов.
Контакт с короной
Одна сотая расстояния между Землёй и Солнцем уже считается верхней границей солнечной короны. Достаточно эффективный отражатель позволяет космическому аппарату скользить по её верхней границе.
Весной 2019 года солнечный зонд Паркера сумел приблизиться к Солнцу на дальность 0,25 а. е. – при запланированном предельном сближении 0,04 а. е. То есть, крайне эффективное решение доступно человечеству уже сейчас – и дальше станет лучше.
Глубокое погружение
Добиться лучшего погружения можно комбинацией двух эффективных способов. Во-первых, брать зеркало получше, с более высокими коэффициентами отражения энергии в основных диапазонах. Добиться предельно близкого к 100% отражения в одном диапазоне в лабораторных условиях смогли уже сейчас. Во многих диапазонах отражение получается разное, но повышать эффективность за счёт лучшего подбора материала на заказ можно и там.
Во-вторых, использовать активный теплоотвод. Зеркало теплового щита прекрасно обеспечивает излучение радиаторов из его тени. Чем ближе к Солнцу, тем больше конструкция похожа на гриб с большой шляпкой и короткой ножкой, потому что энергия Солнца начинает попадать в систему условно с боков конструкции. Но поначалу она только понижает эффективность теплоотвода до меньших эффективных значений.
Материальный носитель
В какой-то момент к фотонам добавятся и другие носители тепла. В короне реально угодить под выброс разреженной плазмы температурой в пару миллионов градусов Кельвина.
Столь же интересным воздействием обладает и электромагнитное поле Солнца. Оно может вызвать сильный индукционный нагрев.
Активная защита
К счастью, ионизированные частицы можно отражать активной электромагнитной защитой. Она даёт заметный выигрыш по массе и выгодна для практически любого освоения космоса на всём протяжении Солнечной.
Разумеется, питание активной защиты повышает количество мусорного тепла в системе, но конечная эффективность – вопрос баланса мусора и полезного эффекта.
Реальная возможность
Зеркальный щит, электромагнитный кокон и эффективные излучающие радиаторы для нырка в ближние окрестности Солнца целиком находятся в границах известной физики.
В чисто количественном отношении эффективное решение такого рода может защищать даже большой космический город.
Кольцо вокруг Солнца
На удалении в примерно три миллиона километров от Солнца его сила тяжести падает до земного 1g. В этих условиях реально построить защищённое от солнечного излучения кольцо вокруг Солнца и получить исполинское высокотехнологичное рабочее пространство, которое при этом находится внутри солнечной короны.
В чём его главная выгода?
Контора глубинного бурения
Добыча солнечной материи требует огромного количества энергии. У любой мегаструктуры в ближнем солнечном пространстве – что цельного кольца, что ожерелья больших космических городов, с энергией всё хорошо.
Следующий этап – мощное искусственное магнитное поле!
Электромагнитный насос
Опыты с электромагнитными насосами без движущихся частей – привычное для учёных дело. Переход от лабораторных опытов к промышленному использованию – больше вопрос практики и финансирования.
Откачка солнечной материи электромагнитным насосом вполне реальна и требует больше масштабного строительства, чем масштабного исследования. Ну и минимум двадцати миллиардов джоулей на килограмм материи, разумеется.
Важное примечание
Многие звёзды галактики сильно различаются с нашим Солнцем. Красные гиганты куда менее плотные и гораздо холоднее. Там строительство эффективной солнечной шахты решается проще и дешевле.
Впрочем, до их освоения ещё нужно дожить.
Система колец
Как и в любом другом случае масштабной добычи материала из мощного гравитационного колодца, сложная и большая система колец вокруг Солнца заметно выигрывает по эффективности.
У неё появляется и крупное достоинство – эффективная доставка холодного теплоносителя с внешних колец на внутренние. При грамотном дизайне внешнего излучающего кольца оно становится мощным холодильником.
Пикантный момент
Итак, хотя человечеству понадобится много новых инженерных решений только в силу масштаба задачи промышленного освоения Солнца, процесс этот вполне обойдётся без анекдотической «новой физики».
Сами по себе технологии подобного освоения находятся целиком в рамках действующей теоретической модели.
Что это даёт?
Заселение ради присутствия
Ближние окрестности Солнца – удивительно суровая для технических систем жизнеобеспечения среда. Но там, где техник СЖО видит головную боль, экономисты и логистики видят прибыль.
Выгоды от промышленно освоенного Солнца многократно и навсегда превосходят любые проблемы этого освоения.
Гравитационная праща
Манёвр Оберта в ближних окрестностях Солнца заметно упрощает космическую логистику, что по срокам доставки, что по доступности транспортных окон. Анекдотический бильярдный удар «в лузу рикошетом от Солнца» в космосе прекрасно работает.
Активный доразгон местными солнечными лазерами даёт крайне выгодные транспортные карты любому инвестору подобной транспортной системы. Политическим и экономическим сообществам внешних орбит Солнечной окажется выгодно инвестировать в ближнюю околосолнечную инфраструктуру, либо напрямую там присутствовать, даже при больших поначалу сроках полёта своих карманных специалистов.
Пожилой строитель мудрый...
Для работы высокотехнологичной автоматики нужно сравнительно мало людей, в основном – специалистов и наладчиков. Большой сегмент кольца около Солнца может работать под управлением сравнительно маленькой команды.
Но даже эти люди в сумме потребуют массовое строительство космических городов и на поздних стадиях освоения превратятся в безумные на современный взгляд триллионы постоянно занятых работников – без учёта семей и живого окружения.
Главная кладовая системы
Единственное, чего у Солнца меньше, чем в остальной Солнечной – это пустого места и промышленного холода. Всего остального заведомо больше.
Безумные гигаватты солнечной энергии можно излучать на огромные расстояния. Даже с низким КПД больших солнечных лазеров они всё равно остаются самыми большими и самыми дешёвыми транспортными лазерами.
Соларпанк
Даже в маловероятном случае чрезмерно долгих задержек технологии контролируемого термоядерного синтеза, вопрос освоения дальних границ солнечной можно решить достаточным количеством грубой силы: передать солнечную энергию лазером на межпланетное расстояние!
Да, это заметно поменяет ресурсную экономику внешних планет в сторону преимущественной добычи азота, фосфора и углеводородов, но даже настолько маразматическая на первый взгляд химера окажется состоятельной и жизнеспособной.
Хотя по большому счёту она где-то рядом с трёхэтажными горами лошадиного дерьма на улицах мегаполисов будущего из шуток-пугалочек урбанистов XIX века.
Внешний привод
Те же исполинские солнечные лазеры – идеальный внешний привод транспортных потоков на всём протяжении Солнечной, а с какого-то момента – и за её пределами.
Эффективность лазерного паруса ограничена в основном способностью лазерного парусника отводить тепло с рабочей поверхности и вести её текущий ремонт. У магнитоплазменного решения выше конструктивная сложность магнитной ловушки и минимальные требования к энергетике процесса, но резко лучше выигрыш по соотношению массы паруса к его площади. Даже при малых ускорениях единичные сутки разгона уже превращаются в эффективные межпланетные полёты орбита-орбита.
Стеллазер
Концепцию большого солнечного лазера – стеллазера – предложил Стив Никсон. Он заметил, что ионы железа в короне Солнца возбуждены до пары миллионов градусов Кельвина. Их энергию реально собрать в мощный зелёный луч специально подобранными зеркалами нужных отражающих свойств, чтобы сформировать основу мощного исполинского лазера.
Зеркала физически находятся за пределами слоя возбуждённого ими газа, на орбите в сравнительно высоком удалении от главной топки короны. Через слой рабочего вещества просто идёт воображаемая главная ось конструкции. Движение фотонов вдоль неё между зеркалами увеличивает поток стимулированных фотонов нужной длины волны. Отражатель в достаточно возбуждённом лазерном потоке направит часть энергии потока в нужную сторону.
Получится чудовищно дальнобойный луч, который в силу размера зеркала очень медленно теряет фокусировку и слабо рассеивается даже на межзвёздных расстояниях.
Солнечная батарея лазеров
Маленький стеллазер вполне реально построить на современной доступной технологии. Развитие технического могущества гарантировано увеличит их физические возможности.
Их реально строить фактически сколько нужно и вести эффективное излучение одновременно в разные стороны или концентрировать на общей цели посменно. Цвет (а соответственно и физические свойства луча) тоже можно изменять в достаточно широких пределах. Вышеупомянутый зелёный луч просто удобен для наглядного примера.
До каких границ можно нарастить эффективность солнечной батареи?
Луч Николла-Дайсона
В идеальном законченном рое Дайсона эффективность большого солнечного лазера при ведении огня на поражение даёт возможность стерилизовать любую планету галактики за считанные минуты воздействия. Конечно, подлётное время лазерного импульса на другой край галактики тоже достаточно велико, оно измеряется в десятках тысяч лет, но раскалить и сорвать любую атмосферу и погубить любую биосферу на межзвёздных расстояниях можно раньше, чем протикает один эволюционный срок известной нам биологической жизни.