Я могу только предположить, что как минимум надо преодолеть энергетический барьер, и как минимум иметь управляемый ядерный синтез. При чем с высочайшим КПД. Т.е. до его появления говорить не о чем?
Не думаю что именно энергия есть проблема. Хотя, да, очень грубо, если на Земле вам нужно 10 кВт/чел что бы поддерживать высокоразвитую цивилизацию (экологи орут что достаточно и 2 квт/чел), то ОЧЕНЬ ГРУБО в космосе, что бы поддерживать цивилизацию и биосферу к ней нужно условно на порядок больше. Под 100 квт/чел (мне попадались подобные оценки как 1 Мвт/космического скитальца).
Откуда это? Из инсоляции на поверхности Земли.
Растения очень неэффективно потребляют солнечную энергию (да и вся имеющаяся система сельского хозяйства - абсолютно энергетически ублюдочна, просто солнце задаром и никого это не волнует). Но предполагается что все-таки на порядок энергии надо больше что бы поддерживать всю пирамиду биосферы.
И тут главная и первая засада не столько энергия (на мой взгляд) сколько ОТВОД тепла.
Посмотрите на МКС. Там нет растений. Но там есть приборы. Они тоже потребляют и греют. И это набор длинных узких цилиндров-колбас (то есть отношение поверхности к объему достаточно высокая). И все равно там есть и радиатор, охлаждающий оборудование станции.
Проектировщики спутников знают что отвод тепла от работающей электронной аппаратуры это по-сути главная их головная боль.
И для космической замкнутой биосферы в голом космосе это тоже проблема (как мне кажется) номер 1.
Если вы посмотрите дизайн Стэндфордского тора, то увидите, что там помимо зеркал (смягчающих прямые лучи солнца для внутреннего потребителя), предусмотрен и огромоный такой радиатор, куда отводится тепло из тора. Интересно было бы узнать был ли термодинамический расчет у проектов О Нейла? Возможно да. Все-таки почти вся цивилизация в его цилиндрах распластана по внутренней поверхности цилиндра. То есть производитель тепла - на их поверхности. В центре просто термодинамически инертный воздух. А вот в Торе (Стендфорд) уже компоновка получше... И нужен радиатор.
И кстати.
О моем любимом Титане. Чем прекрасен собачий холод Титана (люди не понимают что это НЕГЭНТРОПИЯ! Богатство!)? Тем что именно из-за собачьего холода снаружи вы можете там надувать огромные помещения, наполняя их биосферой и освещением для нее (те самые волшебные бескрайние сады Титана ) и при этом... не сильно заботится о термоизоляции аэростатов-куполов. Начиная с определенного размера помещения (достаточно небольшого сотни метров) вам там тупо нужно отводить из объема такого искусственно освещаемого и обогреваемого помещения-теплицы столько тепла, сколько будет просачиваться через "обычную" стенку купола (из местных пластиков) обычной теплопроводностью.
В голом космосе (да и на Луне, Марсе) - это проблема (хотя на небесных телах конечно можно кое-что сливать в грунт и использовать день и ночь). Космос - термос. Теплоизолятор. Перегрев там грозит больше чем охлаждение. И если у вас мощный внутренний источник тела (те самые 100 кв/чел.) сбрасывать тепло при +20 С - это очень неприятная задача. На Титане проблема решена самой природой. Почему я и говорю что Титан - бриллиант никем не распознанный. Идеальное место для запасной/альтернативной земной цивилизации.
В общем.
Проблема номер 1 для биосферы межзвездного ковчега. Термодинамика. Отвод тепла.
