Освоение Солнечной: логистика будущего

Называть фотосферу «поверхностью» Солнца можно лишь потому, что это единственное, что доступно полноценному наблюдению. Она чудовищно разрежённая – примерно одна десятимиллионная от земли у нас под ногами, или в тысячу раз меньше плотности воздуха.

Расположенные над фотосферой хромосфера и корона ещё менее плотные.

Консистенция Солнца

Где-то в глубине Солнце, конечно, становится многократно плотнее, но основная доступная наблюдению часть – удивительно разреженная плазма.

Кажется, что добывать такую почти бессмысленно. Только в реальности всё наоборот – именно такое состояние верхних оболочек Солнца резко упрощает работу с местными ресурсами!

Солнечная топка

Термоядерная печь нашего светила порождает 63 мегаватта световой энергии на квадратный метр поверхности. Это примерно в шестьдесят тысяч раз больше, чем реально получить на квадратный метр на орбите Земли.

Значит ли это, что на приближении к Солнцу нужно поставить жирный крест и забыть навсегда?

Спасительный теплоотвод

Вопреки популярному заблуждению, энергию Солнца можно контролировать даже на удивительно малых дальностях от него.

Разрушение материи от нагрева случается в том случае, если тепло копится в системе. Любая возможность эффективно выводить это тепло для излучения куда-то ещё резко повышает любую живучесть даже в таких суровых условиях.

Вакуумный изолятор

Основная проблема в космосе у любых искусственных сооружений, как известно, теплоотвод. Даже крохотная МКС имеет огромные радиаторы. Поскольку тепло можно только излучить – их размер стремительно растёт, и любая космическая техника обязательно получит огромные хорошо заметные «крылья» для излучения мусорного тепла.

Как же можно защитить вероятную космическую постройку в ближних окрестностях Солнца?

Зеркальный щит

Пока техника находится вне прямого контакта с материей Солнца, она получает в основном поток фотонов. Их можно отражать.

Металлическая фольга уже достаточно хорошо рассеивает это поток. Более сложные материалы при оптимизации под задачу смогут работать и того лучше.

Отражать придётся достаточно широкий спектр энергии за пределами видимого оптического диапазона. Это потребует хитрый бутерброд из сложных материалов, но в целом задача вполне решаемая.

Эффективность зеркала

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.