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.