Зеркала Роя

Зеркала Роя Дайсона — основной элемент проекта. ~1.1 миллиарда автономных отражателей на орбите вокруг Солнца собирают и перенаправляют солнечную энергию на Землю.

Конструкция зеркала

Физические параметры

Параметр Значение
Размер 100 × 100 м (квадрат)
Площадь 10 000 м²
Толщина фольги 4 мкм

Состав материалов

Технологическая база (2025): Промышленное производство алюминиевой фольги толщиной 4.5 мкм уже существует (Chalco). Космические паруса LightSail 2 (4.5 мкм) и NEA Scout (2.5 мкм) успешно работают на орбите. К 2030-м годам технологии позволят производить ещё более тонкие мембраны.

Бескаркасная конструкция (по принципу IKAROS)

Зеркало не имеет жёсткого каркаса. Конструкция основана на технологии японского солнечного паруса IKAROS (JAXA, 2010).

Зеркало вращается вокруг своей оси (1–2 об/мин). Центробежная сила натягивает фольгу через тросы, превращая её в жёсткий квадрат. Вращение также работает как гироскоп — стабилизирует ориентацию в пространстве.

  • Грузики (tip masses) — 4 шт по углам, создают центробежную силу и стабилизируют форму
  • Тросы — соединяют углы с центральным узлом, передают натяжение

Два типа зеркал: Мать и Дети

Рой организован в кластеры по ~1 000 зеркал. Внутри кластера — два типа зеркал с разной электроникой:

Мать-зеркало (1 на ~1 000 Детей)

Полный чип управления (~50 г), доставляемый с Земли:

  • Звёздный датчик — определение ориентации кластера
  • Бортовой процессор — расчёт команд для всех Детей
  • Лазерный передатчик — оптическая связь с Детьми
  • Радиомодуль — связь с Землёй и другими Матерями
  • Фотодиод питания — несколько см² кремния

Дети-зеркала (~999 из 1 000)

Только фотоприёмник (~2 г) — никакого процессора:

  • Фотодиод-приёмник — принимает оптические команды от Матери
  • Простой декодер — преобразует световые импульсы в сигналы электрохромики
  • Без радио, без процессора — чистая аналоговая/цифровая логика

Почему такая архитектура? При индивидуальном чипе на каждом зеркале импорт = 55 000 т. С архитектурой Мать-Дети: ~1 055 т — экономия 98%. Подробнее: Импорт с Земли.

Технологическая база (2025): Laser inter-satellite links (Китай, 2024-2025) — оптическая связь между спутниками. Leader-follower formation — управление роем через оптическую навигацию. IKAROS (2010) — электрохромика на солнечных парусах.

Управление ориентацией

Проблема

Миллиарды зеркал в космосе. Нельзя использовать обычные двигатели (топливо кончится) или маховики (тяжёлые, ломаются).

Решение: давление света + электрохромика

Технология проверена японским солнечным парусником IKAROS (JAXA, 2010).

Принцип:

  • Зеркало — это солнечный парус
  • Свет давит на поверхность (~60 мкПа на орбите Меркурия)
  • Если одна часть поверхности отражает лучше другой — возникает крутящий момент

Электрохромика:

По краям зеркала — полоски из электрохромного материала (TiO₂, оксид титана). Титан добывается на Меркурии (<1% от массы поверхности), что делает производство 100% местным:

  • Подали ток → полоска потемнела → поглотила больше света → давление на противоположной стороне стало больше → зеркало повернулось
  • Никаких двигателей, никакого топлива
  • Энергия: микроватты от встроенного фотодиода

Почему TiO₂, а не WO₃? Оксид вольфрама (WO₃) эффективнее, но вольфрам не измерялся MESSENGER и его доступность неизвестна. Титан подтверждён (~0.5%), и при миллиарде зеркал надёжность источника критична. TiO₂ менее эффективен (17% vs 60%), но производство 100% местное.

Поток команд (Мать → Дети):

Дети-зеркала не имеют собственного процессора. Команды на электрохромику приходят от Матери через оптический канал:

Параметр Значение
Несущая частота 1-10 кГц (отфильтровывает солнечный шум)
Кодирование Manchester или FSK (помехоустойчивость)
Скорость 100-1000 бит/с
Команды 4-8 бит (16-256 состояний электрохромики)

Декодер на Ребёнке (~2 г):

  • Фотодиод + полосовой фильтр
  • Компаратор + простая цифровая логика
  • Драйверы электрохромных полосок
  • Без процессора — аппаратный декодер

Технологическая база: NASA DSOC (2024) — оптическая связь на 140 млн миль. Sprites (Cornell) — 4г спутник за $50.

Точность наведения:

Параметр Значение
Давление света ~60 мкПа
Площадь 10 000 м²
Сила ~0.6 Н
Плечо 50 м
Момент ~30 Н·м

Для зеркала массой 116 кг этого достаточно для точного позиционирования.

Скорость наведения

Зеркало и Хаб движутся по разным орбитам — успевает ли электрохромика отслеживать цель?

Синодический период (зеркало относительно Хаба): ~116 дней. За это время угол отражения меняется на ~360°.

Параметр Значение
Скорость изменения угла ~0.13°/час
Требуемая скорость наведения ~0.002°/мин
Возможная скорость (электрохромика) ~1-10°/мин
Запас 500-5000×

Вывод: Электрохромное управление поворачивает зеркало в тысячи раз быстрее, чем требуется. Отслеживание Хаба — не проблема.

Энергетика

Мощность одного зеркала

Параметр Значение
Солнечный поток (орбита Меркурия) 9 287 Вт/м²
Площадь зеркала 10 000 м²
Падающая энергия 93 МВт
КПД передачи на Землю 18%
Мощность на Земле ~17 МВт

Целевая мощность

Проект рассчитан на ~1000× мирового потребления — это ~20 петаватт (20 × 10¹⁵ Вт) электричества на Земле.

При общем КПД преобразования 18% требуется перехватить солнечную мощность:

\[ P_{солн} = \frac{20 \text{ ПВт}}{0.18} \approx 111 \text{ ПВт} \]

Сколько зеркал нужно?

\[ N = \frac{20 \times 10^{15} \text{ Вт}}{17 \times 10^6 \text{ Вт}} \approx 1.18 \times 10^{9} \approx \textbf{~1.1 миллиарда} \]

Проверка по степеням: - 1 зеркало = 17 МВт на Землю (93 МВт × 18%) - 1 000 зеркал = 17 ГВт - 1 000 000 зеркал = 17 ТВт (≈ мировое потребление) - 1 100 000 000 зеркал = ~18 ПВт (~1000× мирового)

Параметры Роя

Параметр Значение
Количество зеркал ~1.1 млрд
Общая площадь 1.1×10¹³ м² (~11 млн км²)
Общая масса ~128 млн тонн
Масс-драйверов ~1 000
Сроки производства ~9.5 лет
Отражённая мощность ~92 петаватт
Мощность на Земле ~18 петаватт (~1000×)

Энергетический каскад

Энергия проходит 8 этапов от Солнца до розетки:

flowchart LR
    SUN["☀️ Солнце"] -->|"~102 ПВт"| SWARM["Рой зеркал"]
    SWARM -->|"свет"| LSP["LSP станции<br/>(Луна, лимбы)"]
    LSP -->|"микроволны<br/>2.45 ГГц"| RECT["[Rectenna](../reference/glossary.qmd#rectenna)<br/>(Земля)"]
    RECT -->|"~18 ПВт"| GRID["Электросеть"]

    style SUN fill:#fff3cd
    style SWARM fill:#e8e8a8
    style LSP fill:#d4e8a8
    style RECT fill:#a8d4e8

КПД передачи энергии (через Лунные LSP станции)

Этап КПД Потери
Отражение зеркал 90% 10%
Геометрия орбиты 72% 28%
Концентрация на Луну 90% 10%
PV на лунных станциях 45% 55%
DC → Микроволны (Klystron) 90% 10%
Передача Луна → Земля 95% 5%
Прохождение атмосферы 95% 5%
Rectenna на Земле 85% 15%
Общий КПД 18% 82%

Расчёт: \(\eta = 0.90 \times 0.72 \times 0.90 \times 0.45 \times 0.90 \times 0.95 \times 0.95 \times 0.85 = 0.18\)

Архитектура передачи

Рой направляет энергию на Лунные Solar Power станции (LSP).

Рой зеркал (Меркурий) → Свет на Луну → PV → Микроволны → Земля

Почему Луна, а не орбитальный хаб? См. подробный анализ — КПД 18% vs 10%, нет радиаторов в космосе.

Распределение энергии Роя

Рой из 1,1 млрд зеркал — ёмкость ~18 ПВт на Земле. LSP Phase 1 задействует 5% Роя (~55 млн зеркал) для доставки 1 ПВт:

Назначение Мощность Примечание
Земля (Phase 1) 1 ПВт 50× текущего потребления (20 ТВт)
Луна (Phase 1) ~0,3 ПВт Локальное производство, инфраструктура
Резерв ~18-20 ПВт Масштабирование LSP, Марс, космическая экспансия

Подробнее: Распределение энергии

Прямой солнечный нагрев

Для плавки металлов на Меркурии и Луне используется прямой солнечный свет, не электричество:

Метод Этапы КПД
Прямой Отражение (90%) × концентрация (95%) ~85%
Электрический PV (45%) × управление (95%) × нагрев (95%) ~40%

Прямой нагрев в 2× эффективнее. Поэтому солнечные печи работают напрямую от концентрированного света.

Энергоснабжение Меркурия

Полярные кратеры Меркурия находятся в вечной тени. Заводы получают энергию:

  1. Концентраторы на вершинах кратеров — местные солнечные зеркала
  2. ~1 000–5 000 зеркал Роя — направляют свет на полярные заводы

Примечание: Экватор Меркурия получает 10 кВт/м² прямого солнечного света, но полярные заводы требуют внешней подсветки.

Кластеры зеркал

Зеркала организованы в локальные кластеры по ~1 000 единиц:

Параметр Значение
Размер кластера ~1 000 зеркал
Диаметр виртуальной антенны кластера ~100 км
Задержка связи внутри кластера ~0.3 мс
Расширение луча на 100 млн км ~1 км

Каждый кластер синхронизируется внутри себя и направляет отражённый свет на свой участок лунных приёмников.

Почему не единая решётка? Глобальная синхронизация миллиарда зеркал невозможна — задержка сигнала Меркурий-Земля ~670 секунд. Подробности: Риски.

График производства

TipИтог: ~9.5 лет до 1.1 млрд активных зеркал

Экспоненциальный рост заводов (1→~1 650) и масс-драйверов (1→1 000) за 4 года, затем полная мощность 219 млн зеркал/год. Подробный расчёт: Масштабирование, Дорожная карта.

Рост производственных мощностей

Год Заводов Масс-драйверов Зеркал/год
1 25 12 ~2.6 млн
2 120 80 ~17.5 млн
3 500 400 ~88 млн
4+ ~1 650 1 000 219 млн

При 1 000 масс-драйверах (полная мощность):

1 МД = 600 зеркал/день = 219 000 зеркал/год
1 000 МД = 219 млн зеркал/год
Каждый МД обслуживают ~1.7 Ф-З (350 зеркал/день × 1.7 ≈ 600)

Накопление зеркал

При сроке службы 10 лет зеркала начинают выходить из строя с года 11.

Год Произведено Заменено Всего Отражённая На Земле (18%) × мирового
1 2.6 млн — 2.6 млн 0.24 ПВт 0.04 ПВт 2×
2 17.5 млн — 20 млн 1.9 ПВт 0.34 ПВт 17×
3 88 млн — 108 млн 10 ПВт 1.8 ПВт 90×
4 219 млн — 327 млн 30 ПВт 5.5 ПВт 275×
5 219 млн — 546 млн 51 ПВт 9.1 ПВт 455×
6 219 млн — 765 млн 71 ПВт 12.8 ПВт 640×
7 219 млн — 984 млн 92 ПВт 16.5 ПВт 825×
8 219 млн — 1.20 млрд 112 ПВт 20.1 ПВт 1005×
9 219 млн — 1.42 млрд 132 ПВт 23.8 ПВт 1190×
10 219 млн — 1.64 млрд 153 ПВт 27.4 ПВт 1370×
11 219 млн 2.6 млн 1.86 млрд 173 ПВт 31.1 ПВт 1555×
12 219 млн 17.5 млн 2.06 млрд 192 ПВт 34.5 ПВт 1725×

Мировое потребление энергии (2023): ~0.02 ПВт (20 ТВт). Источник: IEA World Energy Outlook.

В первый год проект отражает 0.24 ПВт — на Земле это 0.04 ПВт (2× мирового потребления).

Примечание: «Отражённая» = зеркал × 84 МВт. «На Земле» = × 0.18 (КПД цепочки LSP). «Заменено» = зеркала, вышедшие из строя через 10 лет. Всего = предыдущий итог + произведено − заменено.

Ключевые вехи

  • Год 1: 0.27 ПВт солнечной (0.04 на Земле) — 2× мирового потребления
  • Год 8: ~102 ПВт солнечной (~18 на Земле) — 1000× мирового потребления, ~1.1 млрд активных зеркал
  • Год 11+: рост замедляется из-за замены

Долгосрочный баланс

После года 11 чистый прирост = 219 млн − (производство 10 лет назад). К году 15 выходим на плато ~2.2 млрд зеркал (~40 ПВт на Земле), когда замена равна производству (219 млн/год).

Почему 1.1 миллиарда? ~20 ПВт на Земле = ~1000× мирового потребления — покрывает все энергетические нужды цивилизации, включая терраформирование Марса, синтез топлива и межзвёздные миссии.

Орбита Роя

Расположение

Рой зеркал находится на гелиоцентрических орбитах — вокруг Солнца, а НЕ вокруг Меркурия.

Параметр Значение
Расстояние от Солнца ~57.9 млн км (орбита Меркурия)
Тип орбиты Гелиоцентрическая
Конфигурация Плотное облако ~1.1 млрд зеркал

Как зеркала попадают на орбиту

  1. Масс-драйвер запускает зеркало со скоростью 4.3 км/с
  2. Зеркало уходит на гелиоцентрическую орбиту
  3. Никакой “ловли” не требуется — стандартная баллистическая траектория
  4. Зеркало самостоятельно разворачивается и занимает своё место в Рое

Раскрутка и запуск

Ключевое решение: Раскрутка происходит на масс-драйвере, а НЕ в космосе.

Этап Где Процесс
1 Масс-драйвер Контейнер устанавливается на вращающуюся платформу
2 Масс-драйвер Платформа раскручивает контейнер до ~60-120 об/мин
3 Масс-драйвер Выстрел — контейнер уже вращается
4 Космос Контейнер раскрывается (пружинный механизм)
5 Космос Центробежная сила разворачивает мембрану через тросы
6 Космос Грузики стабилизируют форму, электроника включается

Время развёртывания: ~30-40 минут после выхода из масс-драйвера.

Преимущества: - Нет газового двигателя на зеркале — проще конструкция - Нет баллона — экономия массы - Энергия раскрутки от солнечных панелей завода - Меньше точек отказа - Вращение бесконечно в вакууме (нет трения)

Преимущества

  • Не создаёт угрозы для спутников на околоземной орбите (LEO)
  • Максимальная близость к Солнцу = максимальная солнечная энергия
  • Не зависит от орбиты Меркурия
  • Простота запуска — не нужны сложные манёвры захвата

Геометрия отражения

Проблема углов

Зеркало на орбите вокруг Солнца не всегда может эффективно отражать свет на Хаб. Эффективность зависит от положения на орбите:

         η=100%                Зеркало эффективно,
          180°                 когда Хаб "за Солнцем"
           ●                   (свет отражается "вперёд")
    210° ●   ● 150°

 240° ●───────● 120°           Зеркало неэффективно,
                               когда между Солнцем и Хабом
270° ●────☉────● 90°           (свет должен отразиться "назад")

 300° ●───────● 60°

   330° ●   ● 45°
           ●
          0°             ← Хаб (L1) в этом направлении
         η=0%

Причина: Закон отражения — угол падения равен углу отражения. Когда зеркало между Солнцем и Хабом, чтобы направить свет “назад”, зеркало должно быть почти параллельно лучу, и эффективная площадь падает до нуля.

Расчёт эффективности

Для зеркала на орбите 0.39 AU (Меркурий), отражающего на Хаб (L1, ~1 AU):

φ (позиция на орбите) Угол отражения θ Эффективность η
0° (между S и L1) 180° 0%
45° 114° 54%
90° (сбоку) 69° 83%
135° 33° 96%
180° (L1 за Солнцем) 0° 100%

Постановка задачи

Зеркало на орбите Меркурия (0.39 AU) должно отражать солнечный свет на Хаб в точке L1 (~1 AU). Эффективность отражения зависит от положения зеркала на орбите.

         Зеркало M
            ●
           /│\
          / │ \
  от     /  │  \   на
Солнца  /   │   \  Хаб
       /    │θ   \
      ☉─────┼─────○ L1 (Хаб)
   Солнце   │
            │
   θ = угол между направлениями
       "от Солнца" и "на Хаб"

Закон отражения: угол падения = угол отражения. Чтобы отразить свет от Солнца на Хаб, зеркало ориентируется под углом θ/2 к падающему лучу. Эффективная площадь:

\[ \eta = \cos\left(\frac{\theta}{2}\right) \]

Расчёт угла θ

Три точки: S (Солнце), M (зеркало, r_M = 0.39 AU), E (Хаб L1, r_E = 1 AU). Угол φ — положение на орбите (φ = 0° когда зеркало между S и E).

Расстояние от зеркала до Хаба (теорема косинусов):

\[ ME = \sqrt{r_M^2 + r_E^2 - 2 \cdot r_M \cdot r_E \cdot \cos(\phi)} \]

Угол θ при вершине M:

\[ \cos(\theta) = \frac{r_M^2 + ME^2 - r_E^2}{2 \cdot r_M \cdot ME} \]

Полная таблица расчётов

φ (градусы) ME (AU) θ (градусы) θ/2 (градусы) η = cos(θ/2)
0 0.610 180.0 90.0 0.00
15 0.631 155.8 77.9 0.21
30 0.690 133.6 66.8 0.39
45 0.775 114.2 57.1 0.54
60 0.873 97.2 48.6 0.66
75 0.975 82.3 41.1 0.75
90 1.073 68.7 34.3 0.83
105 1.164 56.1 28.1 0.88
120 1.242 44.2 22.1 0.93
135 1.305 32.8 16.4 0.96
150 1.352 21.7 10.9 0.98
165 1.380 10.8 5.4 1.00
180 1.390 0.0 0.0 1.00

Симметрия: значения для φ = 195°…345° зеркальны относительно 180°.

Средняя эффективность

При равномерном распределении зеркал по орбите:

\[ \bar{\eta} = \frac{1}{2\pi} \int_0^{2\pi} \cos\left(\frac{\theta(\phi)}{2}\right) d\phi \approx 0.72 \]

Источники: ESA Solar Polar Orbiter TRS, NASA Solar Sail Trajectories, IKAROS (JAXA)

Итоговые метрики

Метрика Значение
Средняя эффективность 72%
Доля орбиты с η > 50% 78%
Доля орбиты с η > 80% 53%
“Мёртвая зона” (η < 20%) ~17%

Варианты решения

Вариант 1: Базовый (72% эффективность)

Принимаем геометрические потери как данность:

  • Зеркала остаются в плоскости эклиптики
  • Средняя эффективность 72%
  • Компенсация: увеличиваем количество зеркал на ~40%

Это учтено в расчёте КПД передачи (строка “Концентрация на Хаб” = 95% × 0.72 ≈ 68%).

Вариант 2: Orbit Cranking (улучшенный)

Зеркало — это солнечный парус. После запуска оно может само изменить наклон орбиты, используя давление солнечного света.

Параметр Значение
Начальный наклон ~5° (от выстрела масс-драйвера)
Целевой наклон 45°
Время набора 1-2 года
Ускорение паруса 4.4 мм/с²
Итоговая эффективность ~95%

Как это работает:

  1. Зеркало ориентируется так, чтобы сила света толкала его перпендикулярно плоскости орбиты
  2. На каждой полуорбите направление меняется (“вверх” → “вниз”)
  3. Накопительный эффект постепенно увеличивает наклон

Почему нельзя сразу запустить под 45°?

Зеркало на Меркурии уже летит со скоростью 47 км/с в плоскости эклиптики. Масс-драйвер добавляет только 4.3 км/с:

\[ \text{Результирующий угол} = \arctan\left(\frac{4.3}{47}\right) \approx 5° \]

Единственный способ получить 45° — orbit cranking после запуска.

Сравнение с реальными проектами: ESA изучала Solar Polar Orbiter — парус 25 000 м², достигающий наклона 83° за 4 года. Наше зеркало легче (sail loading 11.6 г/м² vs ~30 г/м²), поэтому быстрее.

Производство

Где производятся зеркала

Зеркала производятся на Меркурии из местных материалов. Но не все компоненты можно сделать на месте.

Анализ компонентов

Как добывается TiO₂: Титан (<1% в коре) извлекается из ильменита (FeTiO₃) магнитной сепарацией, затем окислительным обжигом отделяется от железа. Подробности: Линия титана.

Цепочка поставок

ЗЕМЛЯ                              МЕРКУРИЙ
  │                                    │
  │ Мать-чип (~50 г, 1 на 1000)        │ Алюминий (фольга)
  │ Дети-декодер (~2 г, годы 7-10)     │ Титан (TiO₂)
  └────────────────────────────────────┤ Железо (грузики)
                                       │ Дети-приёмник (годы 10+)
                                       ↓
                                    ЗЕРКАЛА
                                       ↓
                              LSP (Луна) → Земля

Импорт с Земли

С архитектурой Мать-Дети импорт сокращается на 98%:

Компонент Количество Масса/шт Импорт
Мать-чипы 1.1 млн 50 г 55 т
Дети-декодеры (фаза 1) ~500 млн 2 г ~1 000 т
Дети-приёмники (фаза 2) ~600 млн 0 г 0 т (местное)
ИТОГО ~1 055 т

Сравнение: - Без оптимизации: 1.1 млрд × 50 г = 55 000 т = ~1 100 Starship - С архитектурой Мать-Дети: ~1 055 т = ~21 Starship

Экономия: 98% (53× меньше запусков)

Примечание: Фаза 2 (годы 10+) использует технологию Blue Alchemist для местного производства кремниевых фотоприёмников из реголита.

Процесс производства на Меркурии

  1. Плавка алюминия — электролиз MRE в солнечной печи при 1500°C
  2. Прокат фольги — сжатие до толщины 4 мкм
  3. Производство грузиков — литьё железа или прессование реголита
  4. Производство тросов — волочение стальной проволоки
  5. Монтаж электроники — установка фотоприёмника (Дети) или полного чипа (Мать) + электрохромные полоски
  6. Складывание + упаковка — Z-fold мембраны, жёсткий контейнер для запуска

Подробнее: Завод “Точка Ноль”

Запуск масс-драйвером

Зеркала запускаются в космос электромагнитной катапультой — масс-драйвером.

Параметры запуска

Параметр Значение
Целевая скорость 5 км/с (вторая космическая Меркурия + запас)
Кинетическая энергия (116 кг) 1.45 ГДж
С учётом КПД 40% 3.6 ГДж
Ускорение 1275g (базовый)*
Время разгона ~0.4 сек
Длина тоннеля 1 км

*При снижении нагрузки: 2-3 км (425-637g). См. Теория МД.

Производительность

Параметр Значение
Цикл запуска 2-3 минуты
Запусков в сутки 600
Зеркал в сутки 600 × 116 кг = 70 тонн
Зеркал в год 219 000

На 1 000 масс-драйверов: 600 000 зеркал/день, 219 млн зеркал/год (при наличии ~1 500 Ф-З).

Для 1.1 млрд зеркал при 219 млн/год нужно ~5 лет на полной мощности. С учётом наращивания заводов и МД — ~9.5 лет до цели (деградация учтена).

Температурный режим

Выдержит ли фольга?

Параметр Значение
Солнечный поток 9 287 Вт/м²
Отражательность 95%
Поглощение 5%
Поглощённая мощность ~464 Вт/м²

По закону Кирхгофа, хороший отражатель плохо излучает тепло. Решение — чёрное покрытие тыльной стороны:

Сторона Излучательная способность (ε)
Зеркальная (алюминий) 0.05
Тыльная (чёрное покрытие) 0.8

Равновесная температура: +40°C (расчёт: σT⁴(ε_front + ε_back) = 464 → T ≈ 313 K)

Параметр Значение
Температура плавления алюминия 660°C
Расчётная температура зеркала +40°C
Запас 620°C

Срок службы и деградация

Факторы деградации

  1. Микрометеориты — до 400-800 ударов/месяц, но большинство микроскопические
  2. Солнечная радиация — потеря 2-5% КПД в год
  3. Солнечный ветер — эрозия поверхности (на Меркурии сильнее)

Оценка

Сценарий Срок до отказа Потеря КПД/год
Оптимистичный 15-20 лет 2-3%
Реалистичный 8-12 лет 5-10%

Политика: Зеркало работает до полного отказа. Новые зеркала добавляются, старые продолжают работать на сниженной мощности.

Утилизация

Проблема космического мусора

При сроке службы 10 лет и 1.1 млрд зеркал ежегодно выходят из строя ~110 млн единиц. Без механизма утилизации это может создать проблему космического мусора.

Решение: падение на Солнце

Зеркало — солнечный парус. При наклоне под углом к Солнцу создаётся тангенциальная сила, тормозящая орбитальное движение. Орбита снижается по спирали до сгорания в солнечной короне.

Параметры утилизации

Параметр Значение
Критерий утилизации Полный отказ (потеря управления)
Время падения 6-12 месяцев
Конечная точка Солнечная корона

Failsafe: Конструкция зеркала спроектирована так, что при отказе электроники оно автоматически переходит в режим торможения — через асимметричное покрытие или смещённый центр масс. Без активного управления электрохромикой зеркало начинает спирально снижаться к Солнцу.

Почему не заменяем по порогу КПД? Место в рое не ограничено. Старое зеркало на 30% КПД даёт меньше энергии, но всё ещё работает. Новое зеркало добавляется, а не заменяет старое. Утилизация происходит только при полном отказе — когда зеркало становится неуправляемым.

См. также