В настоящий момент человечество потребляет порядка 15 тераватт энергии ежесекундно, причем около 2.5 тераватт от этого числа приходиться на электричество. Энергетический кризис растет с каждым днём, но что, если его окончательным решением будет даже не промышленная термоядерная энергетика, способная стать экологически чистой, а ввиду наличия больших масс изотопа (подвида химического элемента, отличающегося разным количеством нейтронов в ядре атома) водорода дейтерия в океанических водах, практически неисчерпаемой альтернативой ископаемому топливу? Что, если в будущем ответом на вопрос "откуда появляется электричество в розетке" в 2090-ых будет... небо? И речь идет даже не о околоземном пространстве, а о дальнем космосе - возможно ли превратить Марс в одну гигантскую электростанцию, обеспечивающую электроэнергией все человечество и если да, то когда это произойдет?
Концепция космической солнечной энергетики существуют достаточно давно, и в общем виде она предполагает размещение на геостационарной орбите масштабных станций, оснащенных солнечными панелями и концентраторами излучения, а также системами передачи энергии, чаще всего на основе фазируемых массивов излучателей СВЧ-излучения - чего-то вроде гигантского радара, передающего поток энергии на Землю в виде микроволн. Однако сегодняшняя концепция представляет гораздо более масштабный план работ: в исследовании Джека Смитта, опубликованном в журнале Physica Scripta, предлагается окружить Марс роем спутников-концентраторов для перенаправления солнечного света на поверхность планеты с дальнейшим его преобразованием в электрическую энергию и перенаправлением её на Землю с помощью электромагнитного излучения. Данное предложение является модификацией концепции "роя Дайсона" - создания вокруг звезды роя аппаратов для сбора и утилизации всей генерируемой её энергии, т.е. полной светимости (для Солнца это значения 3.8*10^26 Вт).
В качестве "материальной базы" для постройки роя Марс был выбран не случайно: его низкая гравитация и тонкая атмосфера позволяют упростить процесс запуска концентраторов на орбиту планеты, которые предполагается производить из местных ресурсов, так как доставка даже ультралегких отражательных панелей с Земли была бы экономически нецелесообразной. Но откуда на оранжевых песках Красной планеты может появиться инфраструктура для организации производства тысяч аппаратов с зеркалами-рефлекторами? Ответ - роботы-репликаторы: их создание привело бы к революции во множестве областей, в том числе и в освоении космоса. Автономная фабрика должна производить из местных ресурсов собственные копии, подобно тому, как живые организмы проходят через цикл размножения. Основной сложностью является производство микроэлектроники, но данный аспект на начальных этапах может быть замещен поставками комплектующих с Земли, а затем - налажен на Красной планете. Послав на поверхность Марса небольшое их число, будет начата геометрическая прогрессия: репликаторы будут использовать энергию, генерируемую солнечными панелями, для собственной работы, как следствие, производя все больше собственных копий и запуска все большее количество спутников-рефлекторов.
Запуск спутников должен осуществляться при помощи электромагнитной пусковой установки: ввиду того, что первая космическая скорость для Марса составляет 3.55 км/с против 7.9 км/с у Земли, а также возможности увеличения пиковых ускорений и перегрузок при запуске автоматических систем на различные орбиты, их длина будет составлять около 631 м. Сами спутники будут иметь складные зеркала, раскрываемые после выхода на орбиту. Исследование также рассматривает вариант применения спутников с солнечными панелями, использующих бортовые лазеры для передачи энергии, но данный вариант признан менее целесообразным, чем использование спутников с отражательными панелями. Для генерации электроэнергии могут использоваться как солнечные панели, так и двигатели Стирлинга - оба метода обеспечат эффективность на уровне 30%.
Предполагается, что технологический уровень, позволяющий реализовать данный проект, может быть достигнут в конце 2030-ых годов. Значительную роль может сыграть проект SpaceX Starship, реализуемый в настоящий момент компанией SpaceX и в случае успеха, позволяющий реализовать быструю и дешевую транспортировку грузов массой в сотни тысяч тонн на Красную планету за счет полной многоразовости системы и орбитальной дозаправки. Согласно расчетам, к 2100-ому году выходная мощность роя достигнет 100 ТВт электроэнергии у потребителя на Земле. Стоит отметить, что наибольшая скорость роста выходной мощности может быть достигнута на завершающих этапах постройки роя. Потенциально, постройка небольшого роя Дайсона позволит не только обратить взоры человечества к звездам и решить экологические проблемы, но и начать плавный процесс перехода нашей цивилизации с сегодняшнего нулевого уровня сначала к типу 1, а затем и к типу 2 по шкале Кардашева (шкала классификации уровня энергопотребления инопланетных цивилизаций, разработанная советским астрофизиком Николаем Кардашевым в 1964 году), превращая нашу цивилизацию в полноценный межзвездный вид.
Если данный гипотетический проект не останется на бумаге, а вдохновит человечество на технологический подвиг, равному которому ещё не было в истории нашего вида, можно с уверенностью говорить о начале новой эры межпланетной, а возможно, и полноценной межзвездной экспансии.