Wie schnell könnten wir einen Dyson Swarm bauen?

es hängt vom ERoEI ( Energierückgewinnung aus investierter Energie ) des technologischen Ökosystems ab, das verwendet wird, um das System herzustellen, oder vom durchschnittlichen effektiven ERoEI

ERoEI

mechanisch elektrisch

Was sind einige Energiekosten in Technologien, die hier nützlich sein können:

• Glasproduktion, 4600 kWh pro Tonne oder rund 16,6 GJ pro Tonne
• Schmelzen von Stahlschrott, etwa 900 kWh pro Tonne, für Chargen von einigen Tonnen und mehr

Was sind einige Energieinvestitionen für die technologische Produktion? Es gibt eine Wiki-Seite zum Verhältnis von Leistung zu Gewicht . Wählen wir einige aus, die nicht schäbig in der Mitte bis zur niedrigen Seite der Stromerzeugung sind:

Heat2Mechanical

• Kolben, 1 l, 4-Takt, 74,5 kW, 100 PS, 0,44 kW/kg
• Turbowellenmotor, 9 kW 12 PS 3,67 kW/kg
• pneumatische Motoren, 0,74 kW 0,99 PS 0,44 kW/kg, Bereich 0,3-0,7 kW/kg, für Motoren mit geringer Leistung
• Photovoltaik, 9,64 W/kg

Elektromotoren/Generatoren

• Elektroauto Mittelklasse, 120 kW 160 PS 4,8 kW/kg
• Kraftwerk, 660 MW 890.000 PS 0,49 kW/kg
• Bereich im Allgemeinen von 0,29 kW/kg bis 11,56 kW/kg

Insgesamt können wir mit etwa 0,5 kW/kg für die Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Arbeit rechnen, also eine ähnliche Zahl für die Umwandlung in Elektrizität, als eine der bequemen Energieformen für den lokalen Verbrauch, aber einige Prozesse können mechanische Energie direkt ohne Umwandlung nutzen.

insgesamt für den Materialverbrauch ca. 4 kg pro 1 kW Erzeugung, für den mechanischen Teil

Effizienz, Radiatoren, Konzentratoren

Konzentratoren

Konzentratoren für Solarenergie können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, Metall, Glas, Keramik, alles, was mit einem reflektierenden Material (normalerweise Metalle) beschichtet ist.

Es ist nützlich für die Umwandlung von Wärme in Strom, wie für die Photovoltaik.

Die Vorteile der Verwendung von Glas oder Basalt oder einer anderen mineralischen Zusammensetzung bestehen darin, dass es nicht reduziert werden muss, und wenn die Herstellung von transparentem Glas ziemlich teuer ist, 4600 kWh pro Tonne, ist das Schmelzen von Basalt ein Paar mit dem Schmelzen von Metallschrott, gibt es nicht viel chemische Reaktion beteiligt.

Dank der Mikrogravitationskonstruktion müssen Reflektoren nicht besonders robust sein, es ist leicht zu sehen, wie stark die Stärke eines 0,5-mm-Weicheisenblechs sein kann, wenn es eine reflektierende Beschichtung hat, um als Reflektoren von beträchtlicher Größe zu dienen. Eine Zelle kann Hunderte mal Hunderte Meter groß sein – es gibt keinen richtigen Wind und so weiter. Es kann aus kleinen Stücken von 1 x 1 m mit einigen zusätzlichen Mitteln hergestellt werden, die für unterschiedliche Bedürfnisse verstreut sind.

Die Gesamtmenge kann 1,5 kg pro 1300-W-Solar oder etwa 1,2 kg/kW Solarenergie betragen , einige Konzentratoren auf Stein-/Mineralbasis mit Mineralfaser für spröden Widerstand.

Heizkörper

Heizkörper, die wir auch brauchen, um Abwärme abzuführen und unseren Wärmemaschinen ein kaltes Ende zu bereiten. Es braucht also etwas Arbeitsflüssigkeit, Wärmetauscherflüssigkeit.

Konzentratoren können auch als Basis für Heizkörper dienen, mit ähnlicher Masse 2 Wände, einige Rohrleitungen, Wärmetauscherflüssigkeit, sagen wir 4x der Konzentratormasse

Effizienz

Nehmen wir die Zahl von der Wand und betrachten nur ein paar Dinge

• Natriumschmelzpunkt 370K ​(97°C, ​208°F), erhältlich in Mond-Regolith
• 1000 K heißes Ende
• 500K kaltes Ende
• 70 % Reflektoreffizienz
• Sonneneinstrahlung 1300W/m2
• elektrische Generatoren 80% Wirkungsgrad
• mechanischer Wirkungsgrad 70 %

Insgesamt können wir also ab 1300 auf 254 W/m2 oder etwa 19 % Effizienz hoffen, also auf 20 % aufrunden

• Nicht ein überlegener Wirkungsgrad und eine bessere Optimierung könnten uns leicht in den Bereich von 30-40 % bringen, der für Kraftwerke typisch ist, und noch bessere Zahlen sind in der Realität, aber lassen Sie uns mit diesen 20 % als potenziellem Start für Curing-Setups spielen und nicht sein zu optimistisch und einige andere unvorhersehbare Verluste - Reparatur, Umschmelzen, Recycling, Produktionswerkzeuge usw. Wir haben hier also reichlich Reserven für allerlei Schnickschnack

• B. mit Radiatormasse, Arbeitstemperaturen und Energiekosten - es besteht die Notwendigkeit, diese Zahlen zu optimieren, da kleinere Radiatoren weniger Kosten bedeuten und selbst bei verringerter Effizienz besser sein können. Es gibt also ein Optimum für eine bestimmte Masse von Heizkörpern, welche Temperaturen es sein muss und welche Effizienz es sein wird - aber da es nur eine sehr grobe Darstellung des Prinzips und der möglichen Zahlen ist - wird diese Arbeit hier nicht erledigt.

ERoEI, gesamt

Lassen Sie uns zusammenfassen und sehen, auf welche Zahl wir hoffen können.

Stückliste pro 1kW Strom oder 5kW Solar oder 3,84m2:

• Geschmolzene Mineralien (Stein, Regolith, Basalt, Diabas) für Konzentratorheizkörper - 23kg
• Metalle - Eisen, Aluminium - 4kg
• Werkzeuge - Metalle, Kunststein - 0,2 kg (ziemlich zufällige Zahl, nach dem Gefühl gespielt, nur um festzustellen, dass Werkzeuge einen Bruchteil der Gesamtmenge ausmachen)

insgesamt 27 kg Material, runden Sie es auf und fügen Sie Materialien für Werkzeuge, Elektrik, Chips und anderes hinzu - 30 kg.

Teilen Sie es willkürlich auf 85 % brauchen hauptsächlich Schmelzen Gießen Walzen (1000 kW/t), 15 % brauchen Schmelzen und Reduzieren zu Metallen, nehmen wir Al2O3 als eines der teuersten als Energiemaß, 8,6 kW/kg für idealen Prozess, in der Praxis als industriellen Prozessen sind es 17kW/kg, runden wir es auf 20kW.

Sooooo, was bekommen wir als Ergebnis , für eine Produktion von 1 kW geben wir etwa 25 + 100 = 125 kWh pro 1 kW Stromerzeugung oder pro 5 kW Solarenergie aus.

Es besteht also ein Potenzial für die doppelte Stromerzeugung alle 125 Stunden oder etwa 5,2 Tage.

in einem Jahr ist es eine Multiplikation der Anfangspotenz mit 1,247906641633902×10²¹ mal

Sooo, beginnend mit einer Anfangsleistung von 100 kW können wir möglicherweise einen Dyson-Schwarm mit voller Leistung in 373 Tagen fertigstellen . Wenn wir mit einer anfänglichen Einrichtung von 1 GW beginnen, dann beenden wir sie in 304 Tagen .

• Das Schmelzen von Materialien durch direktes Erhitzen erhöht die Effizienz dieses Prozesses von 20% auf etwa die Effizienz von Reflektoren, in diesem Fall habe ich 70% genommen. Und in der Mikrogravitation brauchen Sie keine komplexe, materialintensive Ofenkonstruktion - die gesamte Schmelzheizung kann zum Preis dieses Reflektors durchgeführt werden - Sie erhitzen einen Klecks im Weltraum und er wird schmelzen. In einigen Prozessen, wie dem Recycling, ist eine drastische Verbesserung des ERoEI, wenn also in unserem Fall 23 kg im Grunde schmelzen, müssen Sie dafür keinen Strom ausgeben, oder Gürtelhersteller können den Aspekt schätzen, dass sie nur eine dünne Folie aus reflektierendem etwas brauchen ( Folie) zum schweren Heben des Schmelzens eines Materialbündels bei 2-3 au

Flaschenhals

Beginnen wir mit dem, was kein Engpass ist, oder in diesem Fall, was uns nicht schleppt oder verlangsamt – zum Beispiel die Energie, die benötigt wird, um Materialien vom Mond zu liefern. Die Fluchtgeschwindigkeit für den Mond beträgt 2,38 km/s, oder wenn wir es über ein Massenantriebs-Startsystem tun, etwa 23,4 kWh/kW (30 x 0,78 kWh), also etwa 20 % der Energie, die wir aufwenden, um alle Materialien zu formen um dieses 1kW zu produzieren, und wenn wir die Differenz neu berechnen, werden 304 Tage zu 360 Tagen.

Bei Raketen kann es also anders sein, aber bei diesem Massentreiber-Ding brauchen wir uns nicht so viele Sorgen zu machen, wenn wir es bauen können. Aber Raketen sind sowieso tabu, da wir viele, viele kg Material benötigen.

Echte Engpässe beginnen bei Technologien, die verwendet werden, um Materialien in den Weltraum zu bringen, in meinem Fall schlage ich Mond- und Massentreiber vor, und es reicht nicht unbedingt für einen vollständigen Dyson-Schwarm oder 0,01% davon - es gibt keinen Unterschied.

Wir benötigen 2,304 × 10²⁴ kg Material (einen halben Planeten) für einen vollwertigen Dyson für diese Art von Konstruktionsdesign, das einen Vorrat von 73 Billionen (e12) Tonnen Material pro Sekunde erfordert, um verarbeitet zu werden, und all das, aber in der erste Ort, der im Raum gegraben und geschoben werden soll, näher am Ende des Prozesses, in einer Sekunde, ich wiederhole, in einer Sekunde, im Durchschnitt , ich wiederhole, im Durchschnitt - das heißt, es ist eine Zahl für den Prozess in der Mitte der Intensität, auch bekannt als 3,1e-6% des gesamten Dyson. Am Ende wird es so aussehen, als würde man einen Planeten im Weltraum für einen vollen Dyson-Schwarm sprengen.

Wenn Sie die Geschwindigkeit mögen, diese 5 Tage, um die Produktion zu verdoppeln, wie ich, dann machen 0,01 % keinen Unterschied, und die Technologie und die Einrichtungen, die zum Liefern von Materialien verwendet werden, werden ein Engpass sein, nicht die dafür benötigte Energie, sondern der Prozess selbst.

Seien Sie nicht gierig , machen Sie 1-10x von K1 und chillen Sie ein bisschen, es ist immer noch ein Lo-o-ot, verglichen mit dem, was wir heute haben, und nutzen Sie das, um einen festen Stand im Weltraum zu bekommen und Technologien auf die nächste Stufe zu treiben. Es gibt Möglichkeiten, Venus für diesen Zweck nützlich zu machen, also braucht es als potenzielle Technologien dafür nur Simulationen, um zu verstehen, wie man sie herstellt.

Von K1 und aufwärts muss es den Engpass berechnen, um eine Zahl in Jahren oder was auch immer zu sagen, und das hängt von vielen Dingen ab, aber lasst uns einige tun

Materiallieferung, Mondkoffer, Massdriver

Nehmen wir an, wir starten 100-t-Pakete mit einer guten Beschleunigung von 1 g, dann brauchen wir eine Strecke von 283 km Länge. Nicht so sehr, da 1g machbar ist, nichts super fantastisches hier.

man kann davon einen Strom starten, sagen wir einmal pro Sekunde, es ist eine Frage der bereitgestellten Energie und des Systemdesigns.

Die Erweiterung des Startsystems zur Leistungssteigerung hat auch seinen ERoEI für die Stromerzeugung und die entsprechende Startbahn, die die Energie nutzt, und ist schwieriger zu berechnen und spezifisch für das Design. Aber Prinzip gleich.

Lassen Sie uns mit der gleichen Effizienz gehen, 20 % für die Stromerzeugung und 50 % für den Start, dann 10 % insgesamt für das Startsystem und die Stromerzeugung, dann für den Fall, dass die Startstrecke 283 GW Strom verbraucht und eine Fläche von 7,3 km x 283 km einnimmt.

Ein 100 km breiter Ring um den Mond kann aufgrund von Tag-Nacht-Zyklen die Hälfte des Maximums starten, kann gelöst werden (oder doppelt so breit sein), und wir erhalten ungefähr 500 solcher Segmente und 50.000 Tonnen pro Sekunde.

Und die Materialien können in Richtung einiger der Lagrange-Punkte, nämlich L1 und L2 der Erde-Sonne, geschleudert werden

• Ja, ich weiß, dass sie nicht langfristig stabil sind, aber es gibt Möglichkeiten, damit umzugehen, ohne an Masse zu verlieren, wenn wir über große Installationen sprechen.

Dann können wir die K1-Stromerzeugung (5,7789 × 10¹⁵ kg im Raum) in 3,7 Jahren fertigstellen und installieren. Nehmen wir an, ein paar Jahre für die Ringerweiterung, keine unangemessene Zahl, und dann können etwa 5-6 Jahre für K1 ausreichen

• Es gibt alle möglichen Probleme mit der Umlaufbahnposition, die alle möglichen Lösungen haben, aber konzentrieren Sie sich auf das, was Ihnen sofort in den Sinn kommt - das Fangen dieser Nutzlasten und hier sind Lagrange-Punkte gut, weil die Umlaufgeschwindigkeit dort um die Erde relativ langsam ist 130 m/s, und Rohstoffe liefern reaktive Masse, wenn es eines der Mittel ist, um am Anfang Sachen zu fangen, kalte Vertrauensleute können 800 m/s drücken . Da alles Zeit braucht, können Ionenmotoren und Variationen dort auch beim Fangen von Jobs, bei Korrekturen, dem richtigen Einfügen in Fänger usw. arbeiten. Es gibt also alle möglichen Optionen bei diesen Geschwindigkeiten.

  Die Geschwindigkeitszahl ist nicht schwer, sondern nur eine grobe Annäherung. Orbitalprozesse sind in diesem Fall ziemlich schwierig und hängen von einer Reihe von Faktoren ab.

K1 ist also relativ einfach, K2 ist schwieriger, aber ich sehe, dass Sie das Thema ausgraben und dann auch in diese Antwort eintauchen können, es ist langwierig und ein bisschen zu alt und kann verbessert werden, wie ich es jetzt sehe, aber es berührt immer noch Einige Technologien, die Sie möglicherweise für 0,01-100% von K2 benötigen - sowie wo und warum Sie die Materialien erhalten.

warum dieser mechanische Ansatz und keine Lust auf Photovoltaik und andere großartige Technologien.

Der Hauptgrund ist einfach, es gibt zwei davon.

Der erste ist, dass es einfacher ist, ERoEI zu berechnen, einfacher das System, einfacher die Berechnungen, also gibt es vielleicht bessere Wege oder ausgefallenere Technologien, die noch einfacher und effizienter sind, aber woher bekommen Sie die Zahlen dafür.

Die zweite ist - einfachere Prozesse, weniger von ihnen involviert, um Dinge einfacher zu machen, Automatisierung dieser Prozesse. Und wenn es einfacher ist, Gehirne für den Prozess auf Vakuumröhren herzustellen, stellen Sie sie auf Vakuumröhren her, und sobald Sie mit dem umfangreichen Teil der Erweiterung / des Aufbaus des Systems fertig sind, können Sie die Materialien verwenden, um sie komplizierter und komplizierter zu formen ausgeklügelte und effiziente Wege. Masseneffizienz und Perfektion der Technologien sind für das Ding nicht so wichtig im Vergleich zu ERoEI des Prozesses.

Wenn also Ihre Photovoltaik 10-mal weniger Materialien verbraucht, 2-mal effizienter ist, 30 Jahre hält, aber 10-100-mal mehr Energie benötigt (was leicht 100-mal sein kann und vielleicht ein guter Kompromiss für den Planeten ist) Aber im Vergleich zu etwas Rohem, das ein Jahr funktioniert, nehmen Sie zuerst dieses Rohteil, da das Recycling im Vergleich zur Photovoltaik fast nichts kostet und von Anfang an einen besseren ERoEI hat.

Wenn wir die aktuellen Antworten lesen, taucht ein weiterer Grund auf – wir können uns den Prozess Schritt für Schritt vorstellen, wir müssen nicht mit der Hand winken, wir können ein ziemlich gutes detailliertes Verständnis davon haben, wie die Dinge erledigt werden. was wird automatisiert, wie wird automatisiert, was brauchen wir, in welchen Mengen brauchen wir es usw.

Es handelt sich um ein quantifizierbares Problem, das mit den heutigen Technologien beschrieben werden kann.

PS

Wenn ich etwas zu erwähnen vergessen habe oder etwas hinzufügen muss, schreibe es in die Kommentare, darf es hinzufügen.

Haftungsausschluss Wenn man sich dazu entschließt, einen Businessplan zu machen, gib Mr.X ein Bier und überprüfe die Zahlen.

Ich denke, dass es viel zu ehrgeizig ist, auf 0,01 % der Solarleistung zu setzen, wenn man bedenkt, wo wir jetzt stehen. Lassen Sie uns zuerst mit dem Kardashev-I-Status zufrieden sein und daran arbeiten.

Der jährliche Energieverbrauch der Menschheit lag Anfang des 21. Jahrhunderts bei etwa$5\times10^{20}J$Jedes Jahr, während die Sonne ungefähr ausgibt$1.2×10^{34}J$pro Jahr, was bedeutet, dass wir etwa 10 Femto-Sonnen Strom verbrauchen. Für Nikolai Kardashev schien es selbstverständlich, der Sonne entgegenzugreifen. Denken Sie darüber nach: Sie haben diese immense Menge an kostenloser Energie, die in den Weltraum strömt, und im Wesentlichen ist jedes Joule davon verschwendet. Sie müssen keinen Kernreaktor bauen, Sie müssen sich keine Sorgen um Brennstoff machen. Alles, was Sie tun müssen, ist, die Hand auszustrecken und es zu nutzen. Da die Intensität der Strahlung mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, können Sie Ihre Erfassung maximieren und die für eine bestimmte Menge an Stromerzeugung benötigte Fläche minimieren, indem Sie Ihre Generatoren näher an der Quelle platzieren.

Solar Irradiance at the Planets
Planet Solar Irradiance, W/m-2

             Mean       Perihelion        Aphelion

Mercury      9116.4      14447.5            6271.1 
Venus        2611.0       2646.4            2575.7 
Earth        1366.1       1412.5            1321.7 

Es gibt eine riesige, riesige Menge an Materie im Sonnensystem, einige davon bequem außerhalb der massiven Gravitationsquellen der felsigen und riesigen Planeten, also ist es keine verrückte Vermutung zu erwarten, dass wir zuerst die Materie des Asteroidengürtels verwenden würden die noch größeren Oort-Cloud-Ressourcen. Wenn Sie jedoch Material nach innen in Richtung Sonne bringen, wird es tendenziell beschleunigt (Tänzer beim Schließen der Arme), sodass Sie tatsächlich Delta V ausgeben müssen, um dies zu tun.

Es könnte also tatsächlich kostengünstig sein, Massenantriebe auf Merkur selbst zu bauen, die Leute haben die Idee einer äquatorialen Eisenbahnlinie in Umlauf gebracht, auf der sich eine Stadt befindet, die das angenehme Zwielicht bewahrt.

Sehen wir uns also an, was wir tun müssen, um Typ I zu erreichen, der grob als Nutzung der Ressourcen eines Heimatplaneten definiert wird. Wenn wir die jährliche Sonneneinstrahlung der Erde nehmen, at$5.5×10^{24}J$, haben wir immer noch eine zehntausendfache Wachstumskurve, um aufzusteigen, um sogar Typ I zu erreichen. Um eine Fermi-Vereinfachung vorzunehmen, nehmen wir eine Einfangeffizienz von 100% an, wenn Sie also Sonnenkollektoren am Perihel von Merkur bauen (wo die Einstrahlung das 10-fache der Erdniveaus beträgt) , um Typ I via Solar zu erreichen, bräuchte man „nur“ 12 Millionen Quadratkilometer. von Paneelen, was in der Größenordnung der Fläche Europas liegt. Das mag viel erscheinen, und es würde zweifellos viel mehr Ressourcen erfordern, als wir derzeit auch nur träumen können, aber die Fläche einer Kugel auf der Umlaufbahn des Perihels von Merkur beträgt etwa 6,6 bis 15 Quadratkilometer, also haben Sie nur ungefähr gebaut 2 Milliardstel einer Dyson-Sphäre .

Lassen Sie das für eine Sekunde auf sich wirken. Eine Kardashev-I-Zivilisation, die 10.000-mal energiereicher ist als wir derzeit, ist 2 Milliardstel einer Typ-II-Zivilisation. Sie können also sehen, warum die Abdeckung von 0,01 % (1/10.000 einer Dyson-Sphäre) 100.000 Zivilisationen des Typs I entsprechen würde. Nüsse.

Also, ja, Platz ist GROSS. Darüber hinaus können Sie daraus ersehen, dass Sie einen langen Weg in Richtung einer Dyson-Sphäre gehen können, bevor irgendetwas für das bloße Sehen auf der Erde überhaupt wahrnehmbar wäre, und mit einem gewissen Maß an Planung können Sie sicherstellen, dass sogar eine nahezu vollständige Dyson-Sphäre dies tut die Erde (oder die anderen Planeten) überhaupt nicht beschatten.

Wir haben einen langen Weg vor uns.

Ok, reden wir über Massenanforderungen, bei konservativen 840 Tonnen / km², (Siehe ihre Datenblätter: ~ 70,6 mg / cm ^ 2) Die Struktur, die erforderlich ist, um uns nach Kardashev zu bringen, würde ich etwa 1E13 kg wiegen. Das sind 10 Milliarden Tonnen. Offensichtlich wäre dies mit unserem besten Startsystem von heute (Raumschiff-Prototyp von SpaceX mit einer Tragfähigkeit von 100 Tonnen) exorbitant (100 Millionen Starts), aber mit einem Massentreiber auf Merkur (3,7 m / s ^ 2 Oberflächengravitation) (im Wesentlichen eine große Railgun) , könnten Sie alle paar Sekunden 1 Tonne Nutzlast senden. Die Skalierung der industriellen Kapazität wird wahrscheinlich einige Zeit dauern, also nehmen wir an, sobald wir die Fähigkeit haben, diese Railguns zu bauen, und man natürlich jedes Jahr mehr und mehr davon bauen kann. Wir können wahrscheinlich auch einige Verbesserungen in der Technologie durch die Praxis vorweisen, sodass sich sowohl die Quantität als auch die Qualität unserer Lagerbestände verbessern werden. Hier ist ein (sehr optimistisches) Szenario.

Ein relativ starker Ausbau der industriellen Infrastruktur, der in über 1000 Trägerraketen gipfelt, von denen jede alle zehn Sekunden 1 Tonne nach oben schicken könnte, wäre in der Lage, so viel Masse in etwa 15 Jahren nach oben zu schicken, wobei der größte Teil der tatsächlichen Masse in den letzten Jahren nach oben geschickt wurde 2 Jahre (wenn Sie "Jahre" nicht mögen und es unrealistisch finden, ersetzen Sie es einfach in Ihrem Kopf durch "Verdopplungsperioden").

Die Antwort lautet also: Sobald wir die Technologie haben, um mit dem Bau von Massentreibern zu beginnen, die in der Lage sind, eine Nutzlast von 1 Tonne von der Oberfläche eines Planeten wie Merkur zu starten, wenn Sie es ernst meinen mit der Skalierung und der Perfektionierung der Starttechnologie: Die obige optimistische Prognose hat all diese Masse in etwa 15 Jahren ins All geschossen. Eine pessimistischere Sicht würde es bei etwa 150 Jahren liegen. Wie schnell werden wir die weltraumgestützte Industrie weit genug entwickelt haben, um einen 1-Tonnen-Massenwerfer auf Merkur zu bauen? Gute Frage. Technisch ist dies in unserer Reichweite, es ist „nur“ eine Frage der guten Automatisierung, der potenziellen Einrichtung lokaler oder orbitaler Lebensräume für Techniker und der Maximierung der Selbstreparaturfähigkeiten in der zugehörigen Extraktions- und Raffinerieinfrastruktur.

Es stellt sich also die Frage, a) wie schnell wir diese magisch anmutenden Automatisierungsebenen entwickeln und b) wie schnell wir genug Masse (und potenziell Supervisor/Reparatur-Tech-Habitaten im Orbit oder auf dem Planeten) schicken können, um es zum Laufen zu bringen.

a) Automatisierungsgrad – Ein heutiger Tesla kann bereits für >30.000 US-Dollar an Einzelhandelskosten von Punkt a nach Punkt b fahren, von denen der größte Teil aus Rohstoffen (z. B. Batterien) und dem Rest aus Arbeit, Betriebskosten und Kapital besteht. Sie können menschenfreundliche Annehmlichkeiten reduzieren, die Batteriekosten um 3-4 Jahrzehnte senken und den 3D-Druck und die automatisierte Fertigung skalieren, und obwohl Spediteure möglicherweise nicht gerade auf das „Wegwerf“-Kostenniveau fallen, könnten Sie wahrscheinlich eine ganze Flotte einsetzen für die aktuellen Kosten eines einzelnen Nutzfahrzeugs (+ Fahrer) von heute auf der Erde.

Ihre Materialtransporter (kann man das im Weltraum überhaupt Erz nennen?) müssen im Grunde unabhängig funktionieren, hin und her fahren können, Dinge an den richtigen Stellen abladen, nicht auf Dinge stoßen, und sie brauchen gelegentlich jemanden oder etwas, das Wartungsarbeiten durchführt . Alternativ können Motoren, Batterien, Räder, integriertes KI-/Sicht-/Entscheidungssystem und Strukturelemente im Weltraum billig genug hergestellt werden, sobald es unter ein bestimmtes Effektivitätsniveau fällt, parken Sie es einfach und bauen ein anderes. Es gibt viel Platz.

Wir haben noch keine vollautomatisierte Fabrik, daher ist es schwer zu sagen, wie weit wir von etwas mit (idealerweise) 0 oder (ansonsten) minimaler menschlicher Telepräsenz entfernt sind. Da die IOT-Kosten wie ein Stein fallen, wird alles intelligent sein und potenzielle Probleme werden erkannt und angegangen, lange bevor sie sich materialisieren. Dies wird wahrscheinlich jahrzehntelange Übung erfordern, um die Knicke zu beseitigen. Erwarten Sie also, dass die Menge an menschlicher (tele- und direkter) Präsenz anfangs hoch ist und dann allmählich gegen 0 abnimmt, wenn wir jahrzehntelange Erfahrung in der Arbeit mit solchen Systemen im Weltraum sammeln.

Je nachdem, wie gut die robotergestützte Prozessautomatisierung an dem Punkt ist, an dem wir mit dem Aufbau dieser Megastruktur beginnen möchten, können Sie das erforderliche Maß an menschlicher Präsenz erhöhen oder verringern. Selbst bei sehr guter Automatisierung würde ich erwarten, dass bis zu dem Zeitpunkt, an dem die industrielle Startfähigkeit das oben erwähnte hohe Niveau erreicht, Tausende von Menschen und Millionen von größtenteils autonomen Drohnen entweder direkt auf oder in Telepräsenzentfernung von Merkur sein würden.

b) Betrachtet man die Geschwindigkeit, mit der sich SpaceX bewegt, würde ich auf etwa 3-4 Jahrzehnte schätzen. Wir könnten also bis 2080 (optimistisch) oder 2200 (pesimistisch) Energieniveaus von Kardashev I haben. Dies alles ging davon aus, dass weltraumgestützte Energie einen wirtschaftlichen Wert hat (ich kann mir nicht vorstellen, warum dies nicht der Fall wäre, da es zum Beispiel schön und wertvoll wäre, riesige Rechenmengen im Weltraum mit geringfügig freier Energie auszuführen).

Dies ignoriert Hilfsstrukturen für Energiespeicherung, -übertragung, -reparatur usw. - Sie können meine Schätzung vervierfachen, wenn Sie möchten, und sie dann erneut verdreifachen, wenn Sie einen Wirkungsgrad von 30 % annehmen möchten, was Sie immer noch in einer Größenordnung von lässt die erste Schätzung sowieso). Für einen vollständigen Dyson-Statitenschwarm (nennen wir es Dyson Enveloping Haze) benötigen Sie mindestens 5,5E21 kg Masse, was Sie um die kombinierte Masse des Asteroidengürtels oder etwa 1% der Masse von Merkur bringt. Also machbar ohne wirklich Planeten zu demontieren. Wir müssen vielleicht Materialien umwandeln, aber bei so viel freier Macht sollte das kein großes Problem sein.

Nun zu der Frage, ob eine echte Typ-II-Zivilisation tatsächlich einen Dyson-Schwarm bauen würde, wir können es nicht wirklich wissen. Vielleicht hat eine so fortgeschrittene Zivilisation weitaus weniger grobe Methoden gefunden, um Energie zu gewinnen als durch das Wackeln von Elektronen auf einer Platte gegenüber einem natürlichen Fusionsreaktor, durch das Verbrennen komplexer Kohlenstoffmoleküle in einer Blechdose oder durch die Verwendung von Atomzerfall zum Kochen von Wasser und die Verwendung von Dampf, um einige Bürsten drehen zu lassen.

Ich erinnere mich, einmal gelesen zu haben, dass genug Nullpunktenergie das Volumen eines normalen Bechers ist, um alle Ozeane der Erde wegzukochen. Und das ist das Zeug, von dem wir wissen. Wer weiß, auf welche wundersamen Tricks sich die Nachkommen der Menschheit in Zukunft einfallen lassen werden?

Der begrenzende Faktor ist nicht Energie, Weltraumstartkapazität oder irgendetwas anderes, was bisher erwähnt wurde. Wie Sie bemerken, besteht zwar die Möglichkeit, dass der positive Kreislauf entsteht, in dem wir unglaubliche Mengen an Materie in Maschinen umwandeln könnten, aber unsere Bevölkerung ist einfach zu gering (und erdgebunden), als dass die Menschen selbst die logistischen Verwalter dieses Unterfangens sein könnten. Und doch gibt es derzeit keinen anderen Ersatz. Wenn KI erfunden wird, wäre das Arbeiten vor Ort viel angenehmer und würde dies ermöglichen (sogar plausibel). Wenn alternativ Von Neumann-Maschinen erfunden werden, könnte dies möglicherweise auch die Lösung für die logistischen Probleme sein.

Die KI-Lösung ist so ziemlich eine „magische“ Lösung, da Menschen keine der schwierigen Antworten selbst herausfinden müssen, sondern die KI es stattdessen tun lassen. Lassen Sie uns stattdessen über die VN-Lösung sprechen. Sie müssten nicht wirklich intelligent sein, sondern nur in der Lage sein, sich selbst zu replizieren und extern befohlene Aufgaben zu erledigen. Sobald eine Bevölkerung von ein paar Dutzend/Hundert besteht, würde einer Fraktion gesagt werden, dass sie eine Schmelze bauen und betreiben soll, während die anderen weiter replizieren. Dies setzt sich fort, bis es Millionen dieser Einrichtungen im fernen Sonnensystem gibt. Sie wiederum bauen all diese Anlagen und betreiben sie. Überschüssige Einheiten könnten bei Bedarf sogar recycelt werden. Sie würden einfache Regeln wie Insektenkolonien zur Koordination befolgen, auch wenn dies nicht die optimale Effizienz ist. Eine Orchestrierung auf hohem Niveau würde von der Erde kommen.

Bis die eine oder andere dieser (möglicherweise verwandten) Technologien erfunden ist, kann die Zeitleiste nicht einmal beginnen.