5. Необходимая энергия и конструкция парусу

Разгон колонизатора с ускорением 1 м/с2 потребует дистанции разгона (d) 4.5 x 10¹⁴ м или 3000 астрономических единиц. Параллельность луча ограничена дисперсией волн и если передающая антенна и парус имеют сопоставимые размеры (D), то D и d связаны с длиной волны l выражением:

(8)

Следуя Форварду [2], я буду предполагать, для удобства, что передатчик работает в X-полосе (l =3 см). Для дистанции разгона в 3000 астрономических единиц диаметр паруса будет приблизительно 6000 км. Если провод сетки зеркала (покрытый металлом карбид кремния) имеет толщину в 0.3 микрона и расположены в гексагональную решетку с шагом ячейки 0.3 см, то эффективная поверхностная плотность будет около 1.7 x 10^-5 кг/м², и масса паруса составит приблизительно 4.9 x 10⁸ кг. То есть, грубо, равная массе судна.

Требуемая мощность передатчика (P_Т) определяется уравнением:

(9) (см. примечание 2 )

Где M - полная масса корабля, паруса, такелажа и топлива для торможения, a - ускорение (1 м/с²), с - скорость света, k - значение около 0.7. Для судна описанного выше приблизительная мощность 1.2 x 10¹⁸ W или 1 200 000 TW. Мы предполагаем, что корабль расстыкуются с парусом по окончанию фазы разгона как с ненужным балластом. Это сильно сэкономит массу топлива необходимого для торможения у цели. Для сравнения, мировое производство энергии составляет около 40 TW (?! вообще то даже сейчас через четверть века - 12-15TW! Прим. перев.)

6. Генератор энергии

Так как схема паруса Дайсона для разгона колонизатора использует внешний источник энергии, то эта внешняя часть системы может использоваться многократно, сокращая капитальные затраты последующих экспедиций. Это будет особенно справедливо, если источником энергии будет служить Солнце. Артур К. Кларк [14] предложил, что большой коллектор света может быть помещен очень близко к Солнцу, и снабжать энергией нужды расселяющегося по всей Солнечной системе человечества. Если мы представим такое зеркало-коллектор помещенным на расстоянии 0.1 AU (это 20 радиусов Солнца) поток солнечной энергии здесь составит 140 KW/м² . Получение 1.2 x 10⁶ ТW потребует коллектор радиусом 3700 км, если весь падающий на него солнечный свет конвертируется в микроволны с эффективностью 20% [15]. Наиболее массивный элемент станции Кларка (как мы могли бы назвать такое сооружение) скорей всего будет собирающее зеркало. Приняв эффективную поверхностную плотность зеркала в 0.002 кг/м², массу станции Кларка можно было бы оценить приблизительно в 8.8 x 10¹⁰ кг. (90 миллионов тонн).

Одним из возможных источников материалов для строительства станции могла бы служить планета Меркурий. Для доставки сырья в космос можно использовать ускоритель массы (электромагнитную пушку) подобный тому, что О'Нейли предложил разместить на поверхности Луны [16,17]. Так же как и на Луне, ускоритель запускал бы строительные материалы к строительной площадке в космосе, которая, скорей всего, должна находиться в одной из точек Лагранжа системы Солнце-Меркурий. Хотя на поверхности Меркурия сила тяжести в 2.3 раза больше чем на Луне и поэтому потребовались бы более длинные электромагнитные рельсы, но более мощный поток солнечного света на поверхности Меркурия, уменьшит площадь солнечных коллекторов, необходимых для питания этой машины. Если строительство станции Кларка растянется на 10 лет, то производительность ускорителя массы должна быть 200 кг/с. Опыт покажет, справится ли с этим одна машина, или таких устройств потребуется несколько. По окончанию строительства станция могла бы самостоятельно перейти на более низкую, рабочую орбиту, маневрируя коллектором как солнечный парусник.