Саморепликация заводов

TL;DR

  • Концепция: Каждый завод строит новые заводы из местных материалов
  • Темп: Саморепликация за ~3 недели/завод, но практический рост 1 → 1000 занимает ~4 года (узкое место: доставка витаминов с Земли)
  • Ключ: Энергетическая независимость (~151 МВт с первого дня)
  • Фазы: Bootstrap (2 мес) → Рост заводов (4 мес) → Инфраструктура (1 мес) → Зеркала (9 лет)

Обзор

Саморепликация — способность завода производить копии самого себя. Это ключевая технология для достижения экспоненциального роста производственных мощностей на Меркурии.

Энергетический Bootstrap (Фаза 0)

Проблема: Как запустить производство без энергии от Роя зеркал?

Решение: CPV-система (~10,5 т: концентраторы Kapton+Al + GaAs ячейки) даёт ~151 МВт — запас ~27 МВт сверх потребления первого завода (~124 МВт).

Расчёт энергетического запаса

Параметр Значение
Потребление 1 завода ~124 МВт
Доступно (CPV-система ~10,5 т) ~151 МВт
Запас ~27 МВт
Обеспечивает 2-3 дополнительных завода

Вывод: Завод энергетически независим с первого дня. Не нужно ждать Рой зеркал для начала репликации.

Подробнее: Производство

Фаза 0: Первый масс-драйвер (месяц 0-1)

Перед репликацией заводов нужно построить первый масс-драйвер для запуска зеркал.

Расчёт времени на первый МД (базовый 1 км)

Параметр Значение
Масса МД ~500 тонн*
Производство Al 42 т/день
Производство Fe 18 т/день**
Время на Al (~220 т) 5 дней
Время на Fe (~270 т) 15 дней
Сборка и тестирование 5-7 дней
ИТОГО первый МД (1 км) ~25 дней

*Базовый вариант 1 км. При удлинении до 2-3 км: масса 875-1300 т, время 40-60 дней.

**Пиковый режим. Штатное производство Fe — 11 т/день, пиковое для МД — 18 т/день за счёт параллельной плавки.

Подробнее: Производство масс-драйверов

Мини-Рой для энергии Меркурия

После запуска первого МД строим минимальный набор зеркал для обеспечения энергией новых заводов.

Параметр Расчёт
1 зеркало перехватывает 93 МВт
После отражения (90%) и потерь (15%) ~71 МВт на приёмнике
GaAs панели (30%) ~21 МВт электричества
КПД (зеркало → электричество) ~23%
Нужно для 10 заводов (1 240 МВт) 1 240 ÷ 21 = 59 зеркал
С запасом 10× ~590 зеркал

Производство 590 зеркал: Первый Ф-Р может производить зеркала на прокатном стане (фольга) с ручной сборкой. При ~350 зеркал/день — менее 2 дней.

Логика: 590 зеркал обеспечивают энергией 10 заводов с 10-кратным запасом. Этого достаточно для старта Фазы 1.

Фаза 1: Экспоненциальный рост заводов (месяцы 2-6)

Заводы-репликаторы (Ф-Р) строят новые заводы. Сначала — новые Ф-Р (для экспоненциального роста), затем — зеркальные заводы (Ф-З) (для производства зеркал). При 100% аллокации Ф-Р на репликацию:

Расчёт времени репликации (теоретический)

Неделя Заводов Примечание
0 1 Bootstrap
3 2 Удвоение
6 4
9 8
12 16
15 32
21 128
30 ~1000 ~7.5 месяцев

Темп удвоения: ~3 недели (при 100% аллокации на репликацию)

Важно: Это теоретический темп при наличии всех материалов. Практически рост 1 → 1000 занимает ~4 года из-за узкого места — доставки витаминов с Земли.

Подробнее: Масштабирование производства

Что производит Ф-Р для нового завода?

Компонент Масса Время Подробнее
Купол (8 т) 8 т 2-3 дня Сборка куполов
Оборудование (51 т) 51 т 10-15 дней Производство оборудования
Роботы (15 шт × 960 кг) 14 т 3 дня Производство роботов
Энергосистема (панели) 10 т 5 дней Производство
ИТОГО ~83 т ~3 недели

Параллельность работ: Критический путь — оборудование (10-15 дней). Купол, роботы и энергосистема производятся параллельно, поэтому общее время = время оборудования + финальная сборка (3-5 дней) ≈ ~3 недели.

Стратегия роста:

  1. Фаза экспоненциального роста: Все Ф-Р на 100% строят новые Ф-Р (удвоение каждые 3 недели)
  2. Переключение на Ф-З: После достижения нужного числа Ф-Р (~100 шт) — переход к строительству зеркальных заводов (Ф-З)
  3. Ф-З проще Ф-Р: Не нужен WAAM/CNC, раскройный стол, сборочные стапели → комплект оборудования легче и быстрее в изготовлении

Фаза 2: Развёртывание инфраструктуры (месяцы 6-7)

После достижения 1000 заводов фокус смещается на строительство масс-драйверов.

Расчёт времени на 1000 МД (базовый 1 км)

Параметр Значение
Заводов 1000
Производство Al 42 т/день × 1000 = 42 000 т/день
Производство Fe 11 т/день × 1000 = 11 000 т/день
Масса 1 МД (1 км) ~500 т (220 т Al + 270 т Fe)
Материалов на 1000 МД 500 000 т
Время на 1000 МД ~15 дней

Вывод: 1000 заводов строят 1000 масс-драйверов за ~2 недели (базовый 1 км трек).

*При 3 км треках: масса 1300 т, время ~30 дней.

Подробнее: Производство масс-драйверов

Развёртывание роботов

Параметр Значение
Заводов 1000
Роботов на завод 60 (20 Кротов, 20 Крабов, 20 Кентавров)
ИТОГО роботов 60 000
Производство роботов 5 роботов/день × 1000 заводов = 5000 роботов/день
Время на 60 000 роботов ~12 дней

Фаза 3: Производство зеркал (месяцы 7-114)

После развёртывания инфраструктуры все 1000 заводов переключаются на производство зеркал.

Расчёт времени на 1.1 млрд зеркал

Параметр Значение
Заводов 1000
Зеркал/день на завод ~350
ИТОГО зеркал/день ~350 000
Цель 1.1 млрд зеркал
Время ~2860 дней (~8 лет)

Подробнее: Зеркала Роя

Аллокация ресурсов по фазам

gantt
    title Фазы развертывания (месяцы) — базовый 1 км
    dateFormat  YYYY-MM
    section Фаза 0: Bootstrap
    Первый МД (~25 дней)          :2025-01, 25d
    590 зеркал (~2 дня)           :2025-02, 2d
    section Фаза 1: Рост заводов
    Репликация 1→1000             :2025-02, 120d
    section Фаза 2: Инфраструктура
    1000 масс-драйверов           :2025-06, 15d
    60 000 роботов                :2025-06, 12d
    section Фаза 3: Зеркала
    Производство 1.1 млрд зеркал   :2025-07, 2555d

Критический путь Фазы 0 (базовый 1 км)

День Этап Работа
1-7 Развёртывание завода Блиц-монтаж (роботы Gen-1)
8-25 Производство первого МД Fe 15 дней, Al 4 дня, сборка 5-7 дней
26-27 Производство 590 зеркал 350 зеркал/день → ~2 дня
28+ Запуск мини-Роя Энергия на Меркурий (1 240+ МВт)

*При 3 км треке: дни 8-60, первый запуск на день ~62.

Подробнее: Дорожная карта

Узкие места и риски

Узкое место Риск Решение
Энергия для первых заводов Нехватка энергии при репликации Мини-Рой 590 зеркал обеспечивает 10 заводов
Импорт витаминов Электроника, редкие металлы Регулярные рейсы с Земли (1 раз в 3 месяца)
Поломки роботов Gen-1 Хрупкие титановые роботы Быстрый переход на Gen-2 (местные Fe/Al)
Износ оборудования МНЛЗ, прокатный стан Запасные части в первой экспедиции

Узкое место: доставка витаминов

Теоретический vs практический темп роста

Параметр Теоретически Практически
Темп саморепликации 1 завод → 2 завода за 3 недели То же (локальные материалы)
Рост 1 → 1000 ~4 месяца (экспоненциальный) ~4 года (ограничен доставкой)
Узкое место Нет (при наличии витаминов) Доставка витаминов с Земли

Расчет узкого места

Потребность в витаминах: - На 1 завод: ~2 т (электроника, Cu, редкоземы) - На 1000 заводов: 2000 т

Ограничения доставки: - Время полета Земля → Меркурий: 3-12 месяцев - Темпы пусков: 200-275 пусков/год (пиковая мощность всех космодромов) - Грузоподъёмность: 30-70 т/пуск на траекторию к Меркурию

Реалистичный сценарий (из delivery.qmd): - Год 7: 25 заводов (800 т груза, 16-32 пуска) - Год 8: 120 заводов (2,200 т, 44-88 пусков) - Год 9: 500 заводов (7,200 т, 144-288 пусков) - Год 10: 1000 заводов (11,600 т, 232-464 пуска)

Вывод: Экспоненциальный рост 1 → 1000 за 4 месяца ТЕХНИЧЕСКИ возможен (локальные материалы есть), но ЛОГИСТИЧЕСКИ ограничен доставкой витаминов и растягивается на ~4 года.

Стратегия оптимизации

Вариант 1: Складирование витаминов - Отправить 3000 т витаминов ДО начала роста - Требует ~100 пусков за год до начала репликации - Позволяет достичь теоретического темпа 4 месяца - Проблема: слишком большая предварительная инвестиция

Вариант 2: Параллельная доставка (базовый сценарий) - Рост заводов синхронизирован с доставкой витаминов - ~4 года от 1 до 1000 заводов - ~2,400 т общего груза (благодаря 99.998% локализации) - Преимущество: распределение инвестиций во времени

Вариант 3: Гибридный - Первые 100 заводов: быстрый рост (складируем витамины заранее) - Далее: синхронизация с доставкой - Компромисс: 1 → 100 за ~1 год, 100 → 1000 за 3 года

Материальный баланс саморепликации

Потребление материалов (1 завод за 3 недели):

Материал Потребление Источник
Алюминий (Al) ~50 т Переработка реголита
Железо (Fe) ~30 т Переработка реголита
Кремний (Si) ~10 т Переработка реголита
Импорт (электроника, Cu) ~2 т Земля

Локализация: ~97% по массе

Производительность системы

После Фазы 1 (1000 заводов)

Параметр Значение
Производство Al 42 000 т/день
Производство Fe ~11 000 т/день
Производство зеркал ~350 000 шт/день
Производство роботов 5 000 шт/день
Потребление энергии ~124 ГВт (~124 МВт × 1000)

Энергообеспечение: 590 зеркал мини-Роя покрывают первые 10 заводов. Далее требуется постоянное наращивание Роя параллельно с ростом заводов.

Финальные цифры

Этап Срок (практический) Заводы/МД/Роботы ЗЕРКАЛА (главная цель)
Фаза 0 2 месяца 1 завод + 1 МД 590 зеркал (мини-Рой для энергии)
Фаза 1 ~4 года 1 → 1000 заводов ~143 млн зеркал (50% мощности на репликацию, 50% на зеркала)
Фаза 2 1-2 месяца 1000 МД + 60 000 роботов ~25 млн зеркал (параллельно с МД)
Фаза 3 ~7 лет Инфраструктура готова ~832 млн зеркал (100% мощности на зеркала)
ИТОГО ~11 лет Полная инфраструктура ~1.1 млрд зеркал в Рое

Ключевой момент: Зеркала - ГЛАВНАЯ ЦЕЛЬ проекта. Они производятся с самого начала, а не только в Фазе 3: - Фаза 1: Заводы растут И производят зеркала (50/50 аллокация) - Фаза 2: Строим МД И продолжаем производить зеркала - Фаза 3: ВСЯ мощность (100%) на производство зеркал

Примечание: Фаза 1 растягивается с 4 месяцев (теоретически) до 4 лет (практически) из-за узкого места - доставки “витаминов” (электроники, редких материалов) с Земли. Темп саморепликации (~3 недели на завод) ограничен не локальными материалами, а логистикой импорта.

Расчёт зеркал в Фазе 1: - Средний завод во время роста: ~500 заводов (от 1 до 1000) - Производительность: 500 заводов × 350 зеркал/день × 50% = ~88,000 зеркал/день - За 4 года (1460 дней): ~88,000 × 1460 = ~128 млн зеркал (расчётное) - С учётом резерва на брак и потери (+12%): ~143 млн зеркал

См. также