Planetary Resource Extraction and Disassembly

식민 행성계에서 인프라 건설을 위한 원자재는 다양한 출처에서 추출할 수 있다. 소행성 채굴과 외곽 오르트 구름(존재하는 경우)에서의 채굴이 특히 식민지 역사 초기에 중요하다. 또한 상층 대기로부터의 스쿱쉽 채굴과 행성 고리로부터의 물질 추출도 중요하다. 수요가 증가함에 따라 국소 가스 및 먼지 구름과 항성 채굴을 통한 항성 자체로부터 물질을 추출할 수 있다. 또한 왜행성부터 가스 거성에 이르기까지 행성체로부터의 자원 활용과 추출이 중요하다. 이 문서는 행성 활용의 장단점 일부를 논의한다.

소행성에 비해 물질 수출의 에너지 비용이 비례적으로 높기 때문에, 행성 표면은 원자재의 가장 편리한 출처가 아니다. 그럼에도 행성은 대규모 건설 프로젝트에 상당한 기여를 할 수 있는 막대한 질량을 보유하고 있다. 행성을 채굴하는 다른 이유로는 천체의 질량을 더 효율적으로 활용하는 서식지 집단을 만들기 위해서이거나, 단순히 질량을 제거하고 싶어서일 수 있다.

지구형 및 암석 세계는 착륙하고 건설할 수 있으며, 많은 세계가 중간 규모 또는 심지어 대규모 인구를 지원한다. 그러나 다른 곳에서 사용하기 위해 행성에서 물질을 추출하려면 중력을 극복해야 하며, 이를 위한 두 가지 주요 기본 방법이 있다: 직접 추력으로 질량을 추진하거나, 운동 인프라로 발사하는 것이다. 추진제 로켓은 작동이 느리고 에너지 소모가 클 수 있어 거의 사용되지 않지만, 어디서든 어떤 궤도로든 발사할 수 있다는 장점이 있다. 질량 드라이버와 같은 운동 인프라가 선호되는 방법으로, 포장된 물질을 궤도로 신속하게 지속적으로 발사할 수 있지만, 고정된 발사 방향을 가진다는 단점이 있다 - 즉 발사기가 그 순간 우주로 향하는 방향 - 그리고 대규모 고정 인프라가 필요하다.

가스 천체는 모든 행성계에서 흔한 자원 공급원이며, 그들의 밀도 높은 상층 대기는 쉽게 접근할 수 있는 자원을 제공한다. 가스 세계 주위의 타원 궤도에 스쿱쉽 인프라 배열을 배치하는 것이 일반적이며, 이 우주선들이 대기를 통과하며 물질을 추출하고 궤도의 원일점에서 방출한다. 물질은 우주선 내에서 처리되거나 처리를 위해 국소 궤도 시설로 보내질 수 있다.

완전한 분해를 위해서는 세계가 단계적인 분해 기술을 거치게 된다. 세계의 질량은 이 과정을 수행할지 결정하는 데 주요 관심사이며, 행성들은 질량과 부피가 상당히 다르므로 분해에 필요한 에너지와 시간도 다르다. 사용되는 기술은 추출을 수행하는 존재들이 물질과 전체 행성계로 무엇을 하려고 하는지에 대한 도전과제를 수용할 것이다. 한 가지 방법은 대기 속으로 내려가는 궤도 링 또는 루프 시스템을 사용하여, 물질을 압축하고 담아 중력에 반하여 들어올리는 파이프를 지지하는 것이다. 세계는 수프라셸 또는 유사한 구조로 완전히 둘러싸일 수 있으며, 셸 내부에서 아래로 뻗은 링 또는 루프 배열이 있다.

루프 추출 과정은 더 많은 에너지를 소모하는 방법으로 보완되거나 완전히 대체될 수 있다. 가스 세계는 회전 속도를 높여 적도에서의 유효 중력이 감소하도록 할 수 있으며, 이는 추출을 더 쉽게 만든다. 더 높은 속도에서는 물질이 저절로 날아가기 시작한다. 행성은 또한 집중된 열로 대기를 자극하여 "끓어오르고" 팽창하기 시작하도록 할 수 있으며, 이는 다시 더 쉬운 또는 본질적인 추출로 이어진다. 이러한 과정은 일반적으로 다른 온도로 유지되는 일련의 수프라셸들과 함께 사용되며, 이들은 추출된 물질을 수집하고 상당할 수 있는 폐열을 방출한다. 수프라셸에 부착된 질량 드라이버들 또는 편심 궤도 루프로 지지되는 것들은 먼 목적지로의 물질 전달을 촉진한다.

완전 분해에 필요한 에너지

행성을 완전히 분해하고 그 질량을 자체 중력장 밖으로 운반하려면, 그 행성의 중력 결합 에너지를 극복해야 한다. 이를 달성하는 데 필요한 에너지량은 매우 크다. 이러한 막대한 양의 에너지는 (다이슨 떼 또는 버블을 사용하여) 국소 항성의 광도를 수집하거나, 핵융합 또는 변환 기술의 사용을 통해 얻을 수 있다. 많은 경우 세 가지 전력원의 조합이 사용된다.

태양과 유사한 항성의 총 광도를 비교적 효율적으로 사용한다고 가정하면, 중력 결합 에너지가 2.18 ×10e32 줄인 지구 크기의 행성은 약 22 표준일 만에 분해될 수 있다. 목성과 같은 크기와 질량의 가스 거성 세계는 563 표준년 만에 분해될 수 있으며, 물질이 핵융합 또는 변환 반응로에서 활용될 수 있다면 이 시간 규모는 단축될 수 있다. 수성과 유사한 더 작은 세계는 몇 시간 만에 분해될 수 있다. 그러나 이는 과정의 초기 단계에서 다이슨 떼가 아직 이용 가능하지 않기 때문에 일반적으로 가능하지 않을 것이다.

실제로 다이슨 떼를 건설하는 과정은 에너지가 풍부한 국소 항성 근처의 비교적 작은 세계를 분해하는 것으로 시작할 것이다. 예를 들어, 수성 행성은 처음부터 시작하여 표면적이 기하급수적으로 증가하는 자가 복제 전력 수집 시스템을 활용하여 약 30 표준일 만에 분해될 수 있다. 이는 현재 시대에 널리 이용 가능하지만 테라젠 스피어의 역사 초기에는 아직 개발되지 않았던 종류의 매우 효율적인 기술을 가정한다.