Как мы будем апгрейдиться до цивилизации первого типа

Буквально через пару годиков есть ненулевые шансы въехать в эпоху управляемого термояда, так что самое время поговорить про то, как мы будем апгрейдиться до цивилизации первого типа по Кардашёву.

Для начала напомню, что примерно последние полвека физика плазмы считала токамаки единственно верным направлением, отсюда и попильные долгострои типа iter, оттуда же пошли мемасики про "еще 30 лет до коммерческого термояда". но если вспомнить школьную программу, то, помимо проблем со стабилизацией плазмы, вся идея токамака сводится к тому, что это по сути переусложненный магнитный термос для удержания дейтерий-тритиевой смеси, которая в процессе реакции выплевывает 80% энергии в виде потока быстрых нейтронов. эти нейтроны не просто куда-то исчезают, а превращают стенки реактора в радиоактивное решето, ограничивая срок службы и так гойски дорогих установок всего парой лет лол. но самое смешное, что вся эта оверинженерия нужна только для того, чтобы нагреть стенку, которая нагреет водичку, которая покрутит паровую турбину... то есть кпд такой схемы - дно (около 35%), и большая часть выхлопа вместо тока тупо сливается в тепловые потери. так вот, полвека эта концепция тихо пилила гранты, пока вызов не приняли частники и в итоге в гонку вступили две конкурирующие компании - helion Energy и tae technologies. в отличие от попильного мейнстрима, они вообще не лезут в дейтерий-тритиевый цикл, отрезая тем самым проблемы с нейтронным излучением. хелион делает ставку на магнитно-инерциальный синтез с импульсной компрессией, суть примерно такая: у тебя есть два плазмоида с конфигурацией обращенного поля, разогнанных магнитами навстречу друг другу, которые сталкиваются в центральной камере для сжатия; за счёт сжатия магнитным полем плотность и температура скачут до условий синтеза, а благодаря топливной паре дейтерия и гелия-3 на выходе мы получаем анейтронную реакцию в виде заряженных протонов и альфа-частиц (к слову, это станет фичей в будущей экспансии солнечной системы). что касается гелия-3, Хелион придумали способ фармить его прямо внутри реактора через побочки дейтерий-дейтерия. на этот "бесконечный" спавн топлива у них уже есть патент. tae использует ту же конфигурацию обращённого поля, но уже более квазистационарный подход: они впрыскивают пучки нейтральных частиц, чтобы раскрутить плазменное кольцо до стабильного состояния, а затем в разогретом состоянии поддерживают ток. в их случае цель даже более амбициозна - реакция протон-бор, который считается святым граалем физики, поскольку там вообще нет нейтронов, но нужен миллиард градусов температуры. а поскольку оба подхода захватывают энергию прямым преобразованием через индукцию, то они полностью убирают из уравнения тепловой цикл карно, прицеливаясь к кпд 95%. вин-вин по всем пунктам.

Если предположить, что они выйдут на рынок и начнут масштабироваться до 2030го, как, кстати говоря, и запланировали, тогда экономика мутирует необратимо из-за обвала удельной стоимости энергии практически до нулевых значений. мы впервые получим практически безлимитный источник энергии. любые ранее нерентабельные процессы станут практически бесплатными. например, опреснение воды обратным осмосом в промышленных масштабах станет копеечным, и можно будет тупо залить сахару или развернуть вертикальные километровые фермы с led-подстветкой прямо в городах. станет дефолтным массовый синтез углеводородного топлива через прямой захват CO2 из воздуха плюс электролиз воды - процесс фишера-тропша. плюс мусорная проблема решится через плазменную газификацию, так как при температурах плазменной дуги абсолютно любые отходы распадаются на атомарные составляющие, шлак витрифицируется и идет в стройку, а синтез-газ - в переработку. человечество БУКВАЛЬНО превратится в замкнутую безотходную цивилизацию, при нынешних ценах на киловатт это недоступно. для милитари и спейса последствия будут еще интереснее. компактный реактор с мегаваттной мощностью на борту эсминца даёт безлимитное питание высокоэнергетических лазеров и рельсотронов буквально в нон-стопе, без необходимости перезаряжать конденсаторы по полчаса. в космосе же технология helion открывает ветку direct fusion drive буквально из коробки. выхлоп плазмы после реакции через магнитное сопло дает удельный импульс, недостижимый для химических ракет. если химия дает в лучшем случае 450 секунд, то термоядерный привод - от 10 000 секунд и на порядок выше при приличной тяге. это сразу открывает окна для брахистохронных траекторий полета к марсу за недели с постоянным ускорением, а не за полгода по инерции. вся солнечная система до пояса койпера становится логистической зоной. и это только начало.

Касательно шкалы Кардашёва и цивилизации первого типа тут есть нюанс. формально первый тип потребляет всю энергию, падающую от звезды на планету (порядка 10^16 ватт). термояд позволяет достичь этих мощностей без постройки сферы дайсона или покрытия всей земли солнечными панелями, используя запасы дейтерия в океанах. технически мы сможем генерировать звездные объемы энергии локально, но тут вступает в игру термодинамика: всю эту энергию нужно куда-то рассеивать. если мы реально начнем производить 10^16 ватт, то есть в тысячу раз больше энергии, чем вся планета сейчас, то мы перегреем атмосферу просто тепловым сбросом, даже без парниковых газов. поэтому переход к первому типу через термояд потребует планетарной системы терморегуляции и активного охлаждения климата, иначе мы просто сваримся в собственном техногенном тепле. но это уже проблемы совсем другого порядка сложности.

Захватывает дух от наших перспектив, - десятки миллиардов роботов Илона Маска на бесплатном бесконечном электричестве смогут выполнить любую работу!
Например, качать мне чара в La2, пока я ем приготовленный роботом на бесплатном электричестве бесплатный бургер из Макзавтрака.

Осталось только немного потерпеть. Не расскачивать наш токамак.