Технологии будущего из GURPS (1): вступление и про электричество

Некоторое время назад я грозился перевести интересное, но так оно и заглохло. Напоминаю суть

GURPS — система, посвященная жесточайшему симуляционизму, руллбуки которой пишутся профильными специалистами и зачастую раскрывают тему лучше, чем учебники и обычные научпоп-статьи. Потому что в интересах настольной ролевой игры требуется не просто упомянуть технологии, а очень детально описать их со стороны пользователя и расставить крючки для завязывания сюжетов, что делает книжку бесценным компедиумом фантастики ХХ века для писателя, желающего детально изобразить мир будущего.

Минусы будут:

- 2006 год написания, из которого даже наш наступающий 2025 не очень корректно угадан;

- книга на английском, переведены на русский только отдельные фрагменты.

Первое, увы, неустранимо. Второе я могу со своей стороны устранить, предложив вашему вниманию перевод-перессказ

Прошлый пост был больше про философию, теперь расскажу с примерами, какое конкретно наполнение технических уровней Стиву в 2006 виделось. Начиная с того, что многие и так знают, но мало ли вдруг чего. Напоминаю, что ТУ 9 для нас сейчас начинается, так что, есть поводы покекать. Относительно будущих ТУ, для автора фантастики это может быть хорошим вдохновением при описании бытовых деталей. Помните, что вы в своей книжке автор, и только вы решаете, чему в ней быть, а чему нет. Но не забывайте также, что когда читатель видит на обложке слово «фантастика», он ждет наличия у героев новых крутых гаджетов, которыми сам хотел бы владеть. Задача — найти баланс.

Горшочек, не вари

Если вам кажется, что конкретный гаджет может создать проблемы для сюжета, есть варианты обоснуя, почему его в мире произведения нет:

1) Его не существует и точка. Запоминайте контрзаклинание от заклепочников: «нет невыполнимой работы для человека, который не обязан делать её сам». Какие-нибудь неучтенные бултыхания привели к тому, что практическая реализация оказалась сложнее, чем кажется сегодня. Может быть, гаджет есть у достаточно развитых инопланетян или будет изобретен когда-нибудь через сто лет от действия произведения.

2) Никто не производит его. Даже если гаджет возможен и существует, на месте действия произведения большинство людей исторически предпочитает что-то другое. Например, в Норвегии стационарные газовые плиты отсутствуют как класс не потому, что норвежцы бедные, технологически отсталые или испытывают дефицит природного газа. А потому что основная генерация в стране — ГЭС, и электричество от них достаточно дешевое, чтобы тянуть газовые магистрали до домов не имело смысла.

3) Он работает, но есть нюанс. Подвариант (1), когда неучтенные бултыхания преодолены, но где-то по дороге потерялось конкурентное преимущество. Будь ГЭС или газовые трубы целиком фантастическими технологиями, вы могли бы, подкручивая их параметры, натянуть на ситуацию с примером из (2). Например:

— устройство большое, хотя, по идее, должно быть ручным;

— устройство требует дорогих ресурсов;

— электростанция на схеме условно не показана;

— радиаторы на схеме условно не показаны.

4) Он существует, но страдает детскими болезнями. Например:

— имеет неприятные побочные эффекты;

— требует мелкого ремонта после каждого использования и без него не работает;

— излишне усложнен и требует кропотливых приготовлений перед каждым использованием.

5) Он существует, но слишком дорогой или не слишком законный.

При написании длинного цикла может возникнуть и более неприятная ситуация, чем вопрос «почему волшебник не может сколдовать Y». Может быть так, что какая-то технология, введенная в ранних книгах, мешает развитию сюжета в поздних, и надо её из сеттинга удалить, избегая грубого реткона. Варианты тоже есть:

А) Внутримировые выступления моралфагов. Возмущенная толпа требует запретить гаджет как негуманный, опасный для здоровья или отдаляющий от Бога, и правительство идет у неё на поводу. Например, полицейский выстрелил из пистолета не очень точно, прострелил стену картонного дома и убил ребенка за ней. В происшествии обвиняют пистолеты и требуют отобрать их у полицейских.

Б) Отзыв продукции. В новостях распространяется сообщение, что гаджет опасен. Ранее производитель скрывал это, но теперь выяснилось, что…

Шокирующие новые исследования показывают, что загрузка эффективна только в одном из трех случаев! Через несколько лет эмуляция ума ухудшается, что приводит к массовому психозу и нестабильности. Расследование показывает, что сговор руководителей корпораций индустрии загрузки держал этот факт в секрете на протяжении десятилетий! В ближайшее время ожидаются коллективные иски, и лицам, которые были загружены, рекомендуется как можно скорее связаться с адвокатом и неврологом.

Или

Пластик, используемый в настоящее время для производства всех гнезд с нейроинтерфейсом, выделяет токсичные химические вещества, которые, как показали исследования, связаны с раком мозга.

Основано на реальных событиях. Конечно, удалять так жанро-образующие технологии странно, но бытовую мелочь... Возможно, через некоторое время появится ухудшенная, но безопасная версия гаджета.

Это не значит, что удаленный гаджет нельзя будет достать на черном рынке, но персонажи как минимум должны быть осторожнее в его использовании.

Накопление энергии

Итак, перейдем к интересному. Поскольку у нас адаптация под литературу, я буду опускать игровую статистику, давая описание предмета в общих чертах. И начну с главного, а главное это, конечно же, энергия. Любое оборудование полезно только до тех пор, пока оно работает, а работает оно, как правило, на электричестве. Которое в обычной жизни берется из из розетки, но герои живут необычной жизнью. Для этого есть батарейки, но питая всякое сложное и современное, они очень уж быстро садятся.

Альтернативной батарейкам могут выступать топливные ячейки, в которых водород или метанол соединяются с кислородом в химической реакции. Минусы: они сложнее, чем батарейки, включают топливный бак и микроэлектронику для управления потоком топлива. Плюсы: массовая эффективность выше по фундаментальным соображениям. Что топливо, что аккумулятор ограничены пределом энергоёмкости химической реакции ≈20-30 МДж/кг. Но в топливной ячейке сгорает все, а в аккумуляторе куча лишних атомов гоняется туда-сюда, и «работает» на килограмм раз в 10 меньше валентных электоронов.

В текущей реальности технология известная, использовалась, к примеру, в полетах «Аполлонов», но не используется по причине (2). В фантастике — может использоваться.

Более привычный для фантастики способ обойти пружинный предел — энергетические ячейки на высокотемпературных сверхпроводниках. Они могут накапливать электричество без каких-либо проблем с сопротивлением и разряжаться, когда это необходимо. Они пока не открыты в реальности, но фантасты очень ждут. Ждут, конечно, долго, но все сводится к поиску правильной формулы, и мы уже знаем случаи, когда правильный ответ находили после того, как перепробовали тысячи неправильных: угольная нить для лампы накаливания, синие светодиоды, етс.

Экзотические устройства вроде ячеек с антиматерией относятся к сверхнауке и, обычно, ТУ12.

Генерация энергии

Теперь о внешних источниках питания. Многие книги описывают быт исследовательских или военных экспедиций, у которых розетки рядом нет, или сеть разрушена. Рассмотрим ситуацию, когда вы вдали от цивилизации, но ваш гаджет слишком мощный, чтобы работать от батарейки (например, кофемашина). В текущей реальности основным выходом является бензиновый генератор. Устройство на 1 кВт помещается в небольшом чемоданчике, шумоизолируется пластиковым кожухом и, в зависимости от количества потребителей, требует ~5 л/день бензина. Его вполне достаточно, чтобы при блэкауте в вашем подъезде были свет, работающий терминал старлинка и зарядка для телефона. Масштабировать решение мешает в основном потребность в топливе. Окрестности многих поселков в Арктике, запитанных дизель-генераторами побольше, завалены пустыми ржавеющими бочками.

В фантастике подобные поселки (на ТУ 9) могут пользоваться полупортативным ядерным реактором, который помещается в кузове грузовика и обеспечивает внешнее питание в течение пяти лет до технического обслуживания и заправки топливом. В реальности проекты и даже опытные образцы транспортабельных АЭС таких габаритов мощностью ~1 МВт существовали, и продолжают разрабатываться, но там комбинация (2-4). С дальнейшим развитием технологии мы можем когда-нибудь увидеть их в массовой эксплуатации.

Существующие сейчас термоядерные устройства неэффективны как электростанции. Причина тому, во многом, реакция DT, генерирующая слишком много нейтронов, от которых надо защищать оборудование, управляющее реакцией. Стив предполагает, что на ТУ 9 DT-реакторы заработают в экономике, но миниатюризовать их не получится от слова «совсем». Зато на ТУ 10 переход к безнейтронным реакциям позволит снизить массовые требования к защите и получить те же полупортативные установки, помещающиеся в грузовике. На ТУ 11 катализ с помощью мюонов или антиматерии сможет снизить размеры до транспортабельности термоядерного реактора в рюкзаке.

И это переворачивает стол в вопросах дальних экспедиций. Ведь в чем же киллер-фича ядерной энергетики? Одной заправки топлива хватает на десятилетия. Сейчас полярным станциям нужно подвозить топливо, что даже в рамках Земли создает логистический кошмар, а представьте ситуацию с лунной базой. На более высоких ТУ эту станцию достаточно просто поставить. Останется, конечно, вопрос с едой, но потребности экспедиции в энергии будут по умолчанию закрыты.

К ТУ 11 Стив относит генераторы на антиматерии. Они еще выгоднее в смысле плотности энергии, но не факт, что массовой эффективности. Любой отказ защитной оболочки может привести к взрыву, причем не тепловому, а субъядерному. Значит, надо резервироваться, а резервирование что-то весит. В результате, антиматерия будет полезна только там, где очень высокая плотность энергии важнее, чем затраты на топливо или безопасность. У военных, короче. При этом, антиматерия — способ запасти энергию, но для этого надо потратить больше энергии, чем будет запасено. Так что, перспективы на гражданском рынке ограничены. Тем не менее, к ТУ 12 Стив относит «АМ-батарейки», помещающиеся в рюкзак.

Сбор энергии

Во многих книгах бывают ситуации, когда вы вдали от цивилизации, у вас ограничения по подвозу груза извне и вам почему-то нельзя ядерную энергию. Например, это частная астероидная база, где владелец не хочет заморачиваться с лицензией. В таких случаях безлимитна площадь, и на ней проще всего развернуть солнечные батареи. Для Стива в 2006 это была фантастика, но он уже тогда писал, что по мере развития технологий солнечная энергия станет наиболее распространенным из возобновляемых источников, т.к. она работает везде, где есть свет (в отличие от ГЭС или геотермальных, требующих привязки к местности), а производство все более тонкопленочных элементов будет удешевляться. В кои-то веки, прогноз сбылся. Сейчас, в начале ТУ 9, зарядка повербанка от солнечной батареи — относительно приемлемая опция для туристов.

В качестве интересной технологии будущего Стив анонсировал солнечную краску. По его мнению, к концу ТУ 9 появится вариант СБ, наносимый на любую поверхность с помощью кисточки. Который, конечно, генерирует меньше энергии, чем собранный на заводе. Но весит меньше и более транспортабелен.

С солнечными батареями логично упомянуть и распространенную в фантастике передачу энергии по лучу. Не обязательно с орбиты, можно и на Земле. Вы спросите, что это за ситуация, когда у вас есть прямая видимость, но нет возможности протянуть провода? А я отвечу, что речь идет о горной местности. Где может быть много домиков в нескольких соседних долинах, которые питаются от описанного выше полупортативного ядерного реактора, но чем реактор больше, тем выше его КПД. Возникает соблазн поставить вместо десяти «ваще маленьких жесть» реакторов внизу один реактор «побольше» на горе, а в домиках — приемники, куда по необходимости светят микроволнами. Стоит упомянуть и о том, что в фантастике часто встречается сверхнаучная «трансляция энергии», не требующая прямой видиомсти.

Орбитальный вариант (он же КСЭС — космическая солнечная электростанция) часто рассматривают в качестве системы двойного назначения, которая by design может быть использована как оружие. Но это не обязательно. Смысл же в чем? В космосе СБ гораздо эффективнее, т.к. собирает весь свет, в том числе блокируемый атмосферой. И переизлучает либо микроволнами, либо в инфракрасных окнах прозрачности атмосферы. Так вот, это длинные волны и большие мощности лазера. То и другое значительно осложняет фокусировку. Но нам и не надо. Если КСЭС создаст на земле пятно радиусом 300 метров, где плотность излучения раза в 2-3 больше, чем в средней полосе России, этого мало, чтобы разрушить что-то быстрее, чем служба безопасности спохватится, но вполне достаточно, чтобы запитать город-миллионник.

Как глубока кроличья нора

Закончим эту часть кратким упоминанием о том, что на ТУ 12 фантасты ожидают электростанцию на вращающихся черных дырах. Идея следующая: в ходе падения за горизонт событий вещество разгоняется, в процессе чего излучит порядка 6% набранной энергии, численно равной полной аннигиляции. Кажется, что мало, но это от mc2. Для сравнения, полный термоядерный цикл в звездах отдает порядка 1% от mc2. А диск, вращающийся вместе с черной дырой, еще и трется сам об себя, излучая свет и доводя выход до 40% энергии. Короче говоря, компактные искуственные черные дыры занимают промежуточное положение между термоядом и антиматерией, но, в отличие от термояда, работают на вообще чем угодно, а, в отличие от антиматерии, не взрываются при первой возможности.

В этом они ближе всего к сверхнаучной «сверхэнергии».