Сфера дайсона что это такое


Сфера Дайсона — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Сфе́ра Да́йсона — гипотетический астроинженерный проект, предложенный Фрименом Дайсоном[1], представляющий собой относительно тонкую сферическую оболочку большого радиуса (порядка радиуса планетных орбит) со звездой в центре. По признанию[источник не указан 28 дней] самого Фримена Дайсона, идею сферы он впервые обнаружил в фантастическом романе Олафа Стэплдона «Создатель звёзд».

Предполагается, что технологически развитая цивилизация может применять подобное сооружение для максимально возможного использования энергии центральной звезды и/или для решения проблемы жизненного пространства. Необнаружение сфер Дайсона является одним из подтверждений парадокса Ферми.

Основные причины постройки сферы фактически повторяют высказанные Константином Циолковским в «Грёзах о Земле и небе» (1895, главы 37, 43) для цепи и колец космических поселений вокруг Солнца (Дайсон, вероятно, об этом не знал)[2].

Согласно теоретическим расчётам, для сооружения сферы Дайсона вокруг Солнца необходимо вещество с массой порядка массы Юпитера.

Сфера Дайсона должна быть приведена во вращение вокруг центральной оси, чтобы центробежная сила уравновесила силу притяжения центрального светила. Однако, так как центробежная сила достигает максимума на экваторе и равна нулю на полюсах вращающегося тела, на полюсах сферы Дайсона ничто не уравновешивает силы притяжения центрального светила. В результате сфера будет неизбежно разрушена.

Станислав Лем в «Сумме технологии»[3] показал, что сооружение сферы для решения проблем жизненного пространства квадриллионов разумных существ бессмысленно с точки зрения логики и социологии, так как на алтарь «свободы неограниченного размножения» (которая непонятно почему должна остаться неприкосновенной, вместо её ограничения) нужно возложить множество других свобод (например, свободу передвижений, выбора профессии и т. п.), что в итоге привело бы к краху культурных ценностей и было бы извращением идеи прогресса, который предполагает их увеличение, а не уменьшение. Также Лем скептически настроен по отношению к возможности существования монокультуры с населением порядка нескольких квадриллионов[4]. Автор считал сферу Дайсона одним из наиболее поразительных примеров ортоэволюционной экстраполяции развития технологии (то есть относящейся к гипотезам, по которым будущее — лишь приумноженное настоящее[5]).

Иосиф Шкловский указал, что куда более простым способом получения энергии является использование водорода из газового гиганта в термоядерном синтезе. В Солнечной системе из Юпитера таким способом можно добыть около 1049эрг, что сопоставимо с энергией взрыва сверхновой звезды. Если ежесекундно освобождать мощность солнечного излучения (4*1033 эрг), предела для сферы Дайсона, то запаса энергии хватит почти на 300 млн лет. Этого более чем достаточно для дальнейшего развития цивилизации II типа по шкале Кардашёва[2].

Кольцо Нивена

Для предупреждения угрозы саморазрушения сферы, идея изменения её конструкции была развита в нескольких вариантах:

  • Жёсткое кольцо относительно небольшой ширины (порядка процентов диаметра) — см. Кольцо Нивена.
  • Жёсткое широкое экваториальное кольцо, разомкнутое вблизи полюсов и изогнутое по поверхности постоянного абсолютного значения вектора ускорения свободного падения, так что вес пробного тела одинаков в любой точке на внутренней стороне Сферы. Такая поверхность напоминает по форме игрушку-волчок с центральным утолщением. Большее притяжение звезды вблизи экватора компенсируется центробежной силой за счёт большей линейной скорости вращения в неинерциальной системе отсчёта; в высоких широтах в связи с уменьшением гравитационного воздействия звезды требуются меньшие центробежная сила и радиус сечения плоскостью, перпендикулярной к оси вращения. Данная поверхность не является эквипотенциальной для гравитационного поля (складывающегося из гравитационного поля звезды и поля центробежной силы) в собственной вращающейся системе отсчёта конструкции, поэтому сила тяжести направлена не по нормали к поверхности. Однако внутренняя сторона Сферы может быть сконструирована в виде концентрических террас, а не гладкой, так чтобы локальное отклонение силы тяжести от нормали к поверхности террасы не превышало заданного значения.
  • Раковина Покровского — модификация, предложенная советским учёным Г. И. Покровским, представляющая собой совокупность колец.
  • Структура Крисвелла — развитие идеи Сферы Дайсона, но с фрактальной поверхностью для максимизации площади, воспринимающей излучение звезды поверхности.

Все такие варианты уже нельзя называть «сферой», но такое общее название сохраняется исторически.

Сфера Дайсона — вариант с поверхностями постоянного абсолютного значения вектора ускорения свободного падения (модель показана с сечением).
  • Поиск сфер Дайсона — перспективное направление программы SETI. Сооружение подобных масштабов может быть обнаружено существующими астрономическими средствами по его инфракрасному излучению с нетипичным спектральным распределением (таким образом, сфера Дайсона является всенаправленным мощным излучателем). Для этих целей планируется использовать телескоп SIRTF.
  • В 2015 году несколько астрономов опубликовали результаты исследований изменений светимости звезды KIC 8462852 (звезда Табби) созвездия Лебедя по данным космического телескопа Kepler в рамках программы поиска экзопланет. Аномальные мерцания звезды некоторые исследователи пытались объяснить попыткой строительства сферы Дайсона или другого астроинженерного сооружения. Однако, впоследствие было показано, что наблюдаемые изменения светимости звезды не могут быть объяснены затемнением от объектов как искусственного, так и естественного происхождения[6].
  1. Freemann J. Dyson. Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation (англ.) // Science : journal. — 1960. — Vol. 131, no. 3414. — P. 1667—1668. — doi:10.1126/science.131.3414.1667. — Bibcode: 1960Sci...131.1667D. — PMID 17780673.
  2. 1 2 И. С. Шкловский. Вселенная, жизнь, разум. 4-е изд., доп. — М.: Наука, 1976. — С. 293, 300 (гл. 25).
  3. ↑ Станислав Лем. Сумма технологии. Примечания (VI). — 2-е изд., 1967.
  4. ↑ Вероятно, Лем имел в виду несколько квинтиллионов (1018), так как он пишет: «Поскольку внутренняя поверхность такой сферы, обращённая к Солнцу, примерно в миллиард раз больше поверхности Земли, на ней могло бы соответственно разместиться в миллиард раз больше людей, чем это возможно на Земле.», а также «рост численности живущих до миллиардов миллиардов».
  5. ↑ Станислав Лем. Сумма технологии. Предисловие к первому изданию (1963).
  6. Wright, Jason T.; Jasniewicz, G.; Chemin, L.; Zurbach, C.; Brouillet, N.; Panuzzo, P.; Sartoretti, P.; Katz, D.; Le Campion, J.-F.; Marchal, O.; Hestroffer, D.; Thévenin, F.; Crifo, F.; Udry, S.; Cropper, M.; Seabroke, G.; Viala, Y.; Benson, K.; Blomme, R.; Jean-Antoine, A.; Huckle, H.; Smith, M.; Baker, S. G.; Damerdji, Y.; Dolding, C.; Frémat, Y.; Gosset, E.; Guerrier, A.; Guy, L. P.; Haigron, R. A Reassessment of Families of Solutions to the Puzzle of Boyajian's Star (англ.) // Research Notes of the AAS : journal. — 2018. — Vol. 2, no. 1. — P. 16. — doi:10.3847/2515-5172/aaa83e. — Bibcode: 2018RNAAS...2...16W. — arXiv:1809.00693.
  • Freemann J. Dyson. Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation (англ.) // Science : journal. — 1960. — Vol. 131, no. 3414. — P. 1667—1668. — doi:10.1126/science.131.3414.1667. — Bibcode: 1960Sci...131.1667D. — PMID 17780673.
  • Шкловский И. С. Вселенная, Жизнь, Разум. — 6-е изд. дополненное. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. — 320 с.
  • Лем, Станислав. Сумма технологии = Summa Technologiae / пер. с польск. А. Г. Громовой, Д. И. Иорданского, Р. И. Нудельмана, Б. Н. Пановкина, Л. Р. Плинера, Р. А. Трофимова, Ю. А. Ярошевского; вступ. ст. акад. В. В. Парина; ред. и послесл. Б. В. Бирюкова и Ф. В. Широкова. — М. : Мир, 1968. — 608 с.

ru.wikipedia.org

История и возможности воплощения идеи / Habr

Общепринятый приоритет в изобретении концепции колоссального космического сооружения, обозначаемого термином «Сфера Дайсона», принадлежит англо-американскому ученому Фримену Дайсону. Но, как и всегда в истории, если хорошо поискать, то можно найти предшественников, излагавших нечто похожее, заложивших некие основы, опираясь на которые наш современник Дайсон смог предложить такую дерзновенную идею.

Сам Фриман Дайсон признавал, что вдохновился идеей из фантастического романа «Создатель Звезд» («The Star Maker», Olaf Stapledon), автор которого Олаф Стэпледон описал похожее сооружение (кольца вокруг звезд без планет и новые искусственные планеты) ещё в 1937 году.

Но и Олаф Стэпледон мог позаимствовать идею у ещё одного автора: Джон Десмонд Бернал ( J. D. Bernal, «The World, the Flesh, and the Devil») в статье «Мир, Плоть и Дьявол» описывал сферические космические колонии, построенные из тонких оболочек вокруг перемещенных на новые орбиты астероидов. Он также неявно намекал, что когда таких колоний станет много, то тогда они будут перехватывать большую часть энергии нашего светила.

Основоположник космонавтики, наш соотечественник Константин Эдуардович Циолковский, тоже предлагал обитаемые космические колонии, но не в форме сферы, а в форме пирамиды или конуса, развернутые прозрачным основанием в сторону Солнца (с растениями и обитателями, расположенными на стенках конуса) – так называемые «эфирные города». Причём тут сфера Дайсона? А при том, что на приведенной ниже картинке из дневника Циолковского видно, что он изображал эти конусы именно объединенными в упорядоченную сеть (чем не часть сферы Дайсона?) с помощью неких балок или тросов, проходящих через центры этих объектов (слева внизу):

Помимо этих авторов американский фантаст Раймонд З. Галлун (Raymond Z. Gallun) тоже излагал нечто похожее.
Ещё в средневековье (XV век), итальянский мыслитель XV века Марсилио Фичино, предвидя возможности человека в будущем (интуитивно ощущая, что возможности человека развиваются на основе познания, т.е. точных знаний человека о законах природы) совершенно самоуверенно (для своего времени) написал:

Человек измеряет землю и небо… Ни небо не представляется для него слишком высоким, ни центр земли слишком глубоким… А так как человек познал строй небесных светил, то кто станет отрицать, что гений человека почти такой же, как у самого творца небесных светил, и что он некоторым образом мог бы создать эти светила, если бы имел орудия и небесный материал.
Поразительные слова, как бы предвещающие дерзания будущих покорителей космоса! — замечает Лев Любимов, автор той книги по искусству (и там оказывается пишут про астрономию!), где я прочел эти строки («Небо не слишком высоко» – золотой век итальянской живописи, серия «В мире прекрасного», Лев Любимов, Москва, Детская литература, 1979).

Надо заметить, что хотя сфера Дайсона это не аналог светила — звезды или планеты, но она в некотором смысле использует первое и заменяет второе. Под сферой Дайсона можно понимать не только сферу, но любую конструкцию. Главное, чтобы эта конструкция была масштабной и перехватывала значительную часть излучения Солнца (а не тысячные доли процента, как существующие в нашей системе планеты). Конечно, итальянец Марсилио Фичино в XV веке не мог выдумать концепцию сферы Дайсона (ему не хватало знаний) и просто мечтал о создании подобия природных небесных тел, но тем не менее он смог обозначить в своем коротком тексте три из четырех основных проблем по созданию цивилизацией сферы Дайсона:

1. Метод создания – каким "некоторым образом" можно создать сферу, радиусом 50-250 миллионов километров?
2. Средства создания – какими "орудиями" можно создавать такую сферу, чтобы не навредить себе и всей своей системе?
3. Материал для создания – тот самый "небесный материал", который определяет своим наличием, количеством и качеством саму возможность создания такой сферы (а также методы и скорость строительства).
4. Место расположения – которое нужно определить заранее, до строительства, чтобы потом не оказалось, что наличие сферы в этом месте только усложняет жизнь цивилизации или просто опасно для своей системы.

Начнем с последней проблемы – с места расположения сферы, так как это самое важное решение, заметно влияющее на последующие. И ответ на вопрос о размещение сферы напрямую зависит от назначения сферы.

Классификация по расположению

Вариант А: Если нам нужна сфера Дайсона просто для получения максимума энергии от Солнца (без учета сохранения освещенности планет, особенно освещенности Земли), то было бы логичнее расположить сферу как можно ближе к Солнцу.

Возникают три основные проблемы:

  1. Проблема гравитационной устойчивости и стабильности — сфера не должна падать на Солнце, ломаться или деформироваться от гравитации Солнца, а также от гравитации ближайших планет (Меркурия и Венеры).
  2. Проблема охлаждения сферы — сфера не должна плавиться или деформироваться от энергии Солнца.
  3. Если проблема охлаждения решена, то остается проблема переноса массы с Солнца на сферу – солнечный ветер и коронарные выбросы будут достигать поверхности сферы, повреждать её, оседать на ней, утяжелять и заряжать её.

Вариант Б: Если нам нужна сфера как поверхность обитания для людей (со всей необходимой инфраструктурой, атмосферой, почвой, растениями и животными), то сфера должна быть прочной и располагаться там, где свет Солнца имеет примерно ту же интенсивность что и на поверхности Земли — т.е. на расстоянии орбиты Земли или даже дальше (чтобы скомпенсировать отсутствие или слабость атмосферы, магнитосферы, нужных для защиты от излучения Солнца).

Возникают три новые основные проблемы (выше изложенные проблемы Варианта А не исчезают, но уходят на второй план):

  1. Стабильность – сфера не должна задевать орбиты других планет (например Земли), не должна сильно притягиваться ими. Поэтому она должна быть далеко вне орбиты Земли (на 30-50 млн. км или на 0.2-0.3 а.е.).
  2. Прочность и толщина сферы – вопрос в том, достаточно ли прочная поверхность сферы: помимо технологии во многом это определяется составом и качеством материала Солнечной системы.
  3. Наличие материала – если его недостаточно, то и строить такую сферу не имеет смысла.

Вариант В: Если нам нужна сфера с тонкой примитивной (легко ремонтируемой) поверхностью, перехватывающей свет от Солнца, но не обязательно твердой (выдерживающей почву, людей), зато с максимальной площадью поверхности и с минимальным потоком энергии (чтобы не волноваться за перегрев сферы), то сфера должна располагаться где-то ещё дальше от светила.

Для такой сферы тоже актуальны три основные проблемы (остальные проблемы менее важны):

  1. Наличие материала – для такой огромной сферы его может и не хватить.
  2. Стабильность сферы — остается проблемой, но не такой срочной.
  3. Столкновения с астероидами, кометами и т.п. — проблема серьезнее, чем для ранее изложенных вариантов, так как поверхность такой сферы в единицу времени пересекают гораздо больше мелких небесных тел.

Классификация по назначению

Из беглого рассмотрения местоположения сферы Дайсона очевидно, что многое также определяется назначением сферы:

Назначение 1: Тесный энергетический кокон вокруг звезды

Как можно ближе к звезде создается вращающаяся (необязательно сплошная) прочная охлаждаемая оболочка с уловителями (а также преобразователями и излучателями) энергии — чтобы получить максимум энергии при минимальных объемах строительства. Как близко к Солнцу можно построить такую сферу? Если принять неопасным разогрев оболочки Солнцем до 1000 К (без специального охлаждения), то радиус будет равен около 23 млн км, что лежит внутри орбиты Меркурия (радиус его орбиты от 40 до 60 млн км) — эти расчеты взяты со списка ответов на типичные вопросы по сфере Дайсона.

Вся полученная световая энергия преобразуется в другую (например, в электрическую) и потом либо передается куда-то (например, лазером или радиоволной), либо применяется на месте. Состояние, освещенность, стабильность орбит планет и даже само их существование в расчет не принимаются – если нужно, то они разбираются на материалы для создания сферы.

Несмотря на некоторую экстремальность такого назначения сферы (нестабильность сферы надо постоянно парировать выпуском газов/солнечного ветра с разных направлений, или работой двигателей на внешней/внутренней оболочке сферы) и проблему прочности (для нашего уровня развития главной проблемой является прочности любых современных материалов) эта конструкция вполне оправдана для цивилизаций высокого уровня. Особенно если таким способом осваивается не своё светило, а чужая звезда. Это ведь не колыбель цивилизации, где разбирать или заслонять от светила планеты не поднимется рука (просто из уважения к истории своего мира), не говоря уже о нарушении стабильности орбит других планет при разборке даже одной планеты. Если такая чужая звезда имеет неудачный (с точки зрения цивилизации) спектр, не обладает пригодными для освоения и обитания планетами, то и жалеть такую систему со звездой никто особо не будет: планеты пойдут на создание сферы.

Конструкция такого вида особенно оптимальна для белых карликов: эти неактивные, медленно (миллиарды лет) остывающие остатки звезды светят стабильно: температура их поверхности остывает со средней скоростью около 10000 K за 1 миллиард лет — эта оценка основана на разнице температур нового белого карлика: от 90 000 К (оценка по линиям поглощения) или 130 000 К (оценка по рентгеновскому спектру), до температур ниже 4000 К (так называемый черный карлик) для некоторых белых карликов, остывших за 13 миллиардов лет (время жизни Вселенной). Белые карлики светят без вспышек и выбросов коронарной массы, они невелики по размерам и по светимости — вокруг них можно сделать сферу радиусом в десятки раз меньше (даже менее 1 млн. км), чем вокруг активного Солнца или других звёзд схожего размера. Но проблема прочности сферы остается.

В 2015 году двое турецких ученых рассчитали радиусы сфер Дайсона (пригодных для обитания людей на внешней прочной поверхности с комнатной температурой) для разных типов белых карликов. Результаты лежат в пределах 2-5 млн. км, а количество материала на создание такого рода сфер с толщиной оболочки около 1 м примерно равно материалу всей Луны. Эту работу заметили и в США и у нас в СМИ.

С красными карликами дело несколько сложнее: у них часто бывают вспышки, их жесткое излучение опаснее солнечного. Но и у них есть свои преимущества: их много, а их вес от 30% и вплоть до 8% от веса Солнца, значительно меньшие значения светимости и малые геометрические размеры позволяют построить сферы радиусом поменьше, чем для Солнца, а уж продолжительность их жизни далеко перекрывает и ожидаемую продолжительность жизни Солнца и время остывания белых карликов до уровня, когда получение энергии сферой уже мало.

Вывод: Данное назначение сферы Дайсона имеет смысл для определенных типов небольших звезд, но явно не для родной системы цивилизации и не для первой попытки любой цивилизации построить сферу Дайсона. Вот когда цивилизация выйдет на звездные просторы, то тогда и начнет «гасить» ближайшие звезды (особенно карлики) такими коконами, образуя тем самым в небе «пузырь Ферми» без звезд (термин Ричарда Кэрригана). В оптическом диапазоне это будет похоже на звёзды, находящимся в туманности, но при этом прилично светящиеся в ИК-диапазоне. Название «пузырь Ферми» было предложено из-за того, что подобная группа сфер Дайсона будет постепенно расширяться в соответствии предположением Энрико Ферми о скорости расширения ареала таких цивилизаций в 0,001 — 0,01 от скорости света.

Назначение 2: Огромная поверхность для заселения людьми

Самое амбициозное, трудное в создании и материально затратное назначение для сферы Дайсона. Требует воистину огромного количества материалов и ресурсов для создания. Если мы не считаем возможным разборку Земли или её затемнение, то радиус такой сферы должен быть около 190-250 млн. км (на 40-50 млн. км за земной орбитой для уменьшения взаимного влияния сферы и Земли).

В связи с простыми выводами из физических законов (Закон Гаусса) — так называемая теорема Ньютона об отсутствии гравитации внутри сферических тел (по-английски: Shell theorem) — для любой равномерно плотной сферической оболочки гравитация внутри оболочки зависит только от массы внутри (а не от массы самой оболочки). Поэтому находиться людям на внутренней поверхности такой оболочки будет просто опасно: они будут притягиваться внутрь к Солнцу, а не к оболочке (какой бы толстой она не была). Некоторые оригиналы в связи с этим даже предлагают селиться на внешней оболочке такой сферы! (и упомянутая выше работа о белых карликах). Избавиться от падения внутрь можно: закрутив сферу до нормальной для такого радиуса орбитальной скорости, что добавит около 1/3 от земной силы тяжести направленной наружу.

Но атмосфера от этого особо удерживаться не будет (надо её ограждать от внутреннего вакуума), весь свет от Солнца будет переотражаться от оболочки и слепить со всех сторон, да и замкнутый внутри сферы солнечный ветер с интенсивностью около 2.5 на 10^12 ионов на метр квадратный за секунду не сможет никуда выйти.

Главная проблема в другом: необходимо достичь немалой прочности оболочки этой сферы, чтобы сфера под действием гравитации Солнца не упала внутрь, к Солнцу. Для невращающейся сферы требуется некая прочность, чтобы противостоять давлению, вызванному притяжением Солнца на пробный килограмм материала сферы, которое равно (расчеты отсюда):

Fin = G * M * m / R^2 [kg * m / sec^2]
где G = 6.674 *10^-11 [м^3 / (кг * сек^2) ] это константа гравитации,
M = 2 * 10^30 кг это масса Солнца,
m = 1 кг это пробная масса единицы площади сферы, а R — радиус сферы 190 млн. км
= 6.674 * 1.9885 * 10^(30 — 11) / 190 * 10^9 * 190 * 10^9 = 3.6768 * 10^19 / 10^22 = 3.68 * 10^-5 [кг*м/сек^2] = 0.04 миллиньютона.

Это вроде ерунда, какие-то мизерные доли от силы тяжести на Земле (9.8 ньютона действуют на пробный килограмм на поверхности нашей планеты). Но проблема в том, что ещё на этот килограмм оболочки давит вес всех других килограммов, составляющих сектора купола сферы снизу и сверху (см. наглядный рисунок ниже).

Да, их вес на таком расстоянии от Солнца минимален, те самые 0.04 миллиньютона, но эту мизерную силу надо векторно умножить на миллионы этих килограмм, составляющих массу сектора купола. Результирующая сила зависит от толщины оболочки и даже для сантиметровых толщин она просто ужасна (так как размеры и масса сектора купола огромна).

Если создать вращающуюся сферу (при сборке сферы из элементов, только так и надо начинать: все элементы экваториального кольца должны предварительно выводится на стабильную орбиту, что требует вращения вокруг светила со скоростями близкими к орбитальным скоростям планет: 30 км/сек для Земли или около 25 км/сек для орбиты за земной, но до марсианской), то это вращение поможет собранной жесткой оболочке сферы только на экваторе и рядом с ним. Там центробежное ускорение (сила инерции) равно:

Fout = m * V^2 / R [kg * m^2 / m * sec^2]
= 25 * 25 * 10^6 / 200 000 000 = 625 / 200 = 3.125 [кг*м/сек^2] = 3.1 Ньютон (меньше земного тяготения в 3 раза).

Но это ускорение не уменьшает силу притяжения к светилу на полюсах такой сферы, и не особо помогает на средних широтах. Проблема с давлением огромной массы секторов верхнего и нижнего куполов на быстро вращающийся экватор сферы остается. Остается и проблема недостатка ресурсов: ученый Андерс Сандберг оценивает, что в нашей Солнечной системе находится 1,82х10^26 кг легко используемого строительного материала, что является достаточным для строительства оболочки Дайсона радиусом 1 а.е., средней массой 600 кг/м2 при толщине приблизительно 8-20 см в зависимости от плотности материала. Если выкинуть материал ядр газовых гигантов, которые, сильно мягко говоря, труднодоступны, то внутренние планеты отдельно могут предоставить лишь 11,79х10^24 кг вещества, что хватит для строительства оболочки Дайсона радиусом 1 а.е. с массой всего 42 кг/м2 и около сантиметровой толщины.

Вывод: Данное назначение сферы Дайсона имеет смысл только для идеалистических мечтаний о мощи цивилизации. Современные материалы не позволяют создать такую сферу. Кроме того никакой материал и никакие новые технологии не изменят того факта, что внутренняя поверхность сферы не пригодна для обитания в чистом виде (нужна ещё внутренняя прозрачная сфера для удержания атмосферы от падения вниз к светилу), а сама сфера опасно нестабильна. И главное: материала в нашей системе просто не хватит.

Назначение 3: Легкие концентраторы энергии звезды

Такие сферы могут быть как дальше, так и ближе земной орбиты. Главное то, что их назначение это не проживание максимального количества людей на их внутренней поверхности, а использование излучаемой Солнцем энергии, пусть и не 100% этой энергии. Эти допущения по назначению открывают широкие возможности по формам и типам конструкций. Можно выбрать ту, которая доступна текущим технологиям, не замахиваясь на нереальное. Например можно отойти от сферы к отдельным элементам, составляющих так называемый Рой Дайсона, на орбите вокруг Солнца (у Меркурия), которые получают и перерабатывают энергию и посылают её дальше потребителям.

Можно рассмотреть и элементы без преобразования энергии, которые просто посылают отраженный солнечный свет в нужном направлении (упоминается здесь). Набор таких нежестких колец (из элементов роя) с разными радиусами и углами к плоскости эклиптики может в принципе перехватывать даже больше 50% солнечного излучения, даже если кольца не сплошные (не жесткие) и между самими кольцами есть зазоры.

Да, это не сфера в геометрическом смысле слова, но вполне практичная альтернатива сфере. Главное — это отказаться от самой сферы — как говорится: Вам шашечки или доехать надо?

Вывод: данное расплывчатое назначение сферы Дайсона придает большую гибкость всей концепции и позволяет рассмотреть несколько форм и типов конструкций, с разными исходными задачами и с разными результатами, а также с разными потенциалами совершенствования и модернизации.

К такому же выводу пришел и футурист Стьюарт Армстронг, выбрав в качестве естественной перспективы для цивилизации Рой Дайсона (Dayson Swarm), построенный из материала Меркурия и расположенный примерно на его орбите: смотри то самое видео выше (с 2:50 по 4:50) на английском, с рассуждениями про разработку гематита (химическая формула Fe2O3) на Меркурии, про отражатели и коллекторы света. Этот футуристический план по «разработке всего Меркурия до конца» был замечен и у нас в официально-скандальной прессе и на сайте Popular Mechanics.

Классификация типов конструкций

Так называемый I тип сферы Дайсона это не сплошная условная сфера — Рой Дайсона (Dayson Swarm) — из отдельных, никак между собой не связанных элементов, движущихся по своим стабильным орбитам, на более-менее постоянном удалении от центрального светила. Орбиты регулируются тягой любых двигателей на самих элементах.

Так называемый II тип сферы Дайсона это не сплошная условная сфера из отдельных несвязанных элементов, парящих на постоянном удалении от центрального светила за счет баланса силы притяжения и силы давления света/солнечного ветра. Элементы названы статитами (типа стабильные сателлиты). Баланс этих сил (притяжения и давления света) достижим только при очень легком материале: с очень легкой прочной оболочкой: 0.78 грамм на м2, что недостижимо для современных технологий.

Так называемый III тип сферы Дайсона это простая и сплошная сфера в виде легкого баллона, так называемый «Пузырь Дайсона». Баланс сил основан на равенстве давлении света гравитации, как и тип II, но со сплошной оболочкой, очень легкой и тонкой: 0.78 грамм на м2, что недостижимо для современных технологий – для такой сферы радиусом 1 а.е. достаточно материала массой в один крупный астероид Паллада: 2.17 на 10^20 кг.

Отбрасывая II и III тип сферы Дайсона из-за отсутствия на данный момент (и в обозримом будущем) подобных материалов мы снова приходим к рою Дайсона — к сфере I типа, просто потому, что она реальнее всех остальных типов.

Есть и другие, экзотичные типы конструкций (к примеру тут), но все они ещё сложнее и нереальнее.

Сфера Дайсона начинается с Кольца

Рассмотрим сам процесс создания Сферы Дайсона, точнее Роя Дайсона в виде Кольца.

С чего техническая цивилизация начнет монтаж любой сферы Дайсона? С вывода отдельных элементов сферы на орбиту. Только элементы сферы Дайсона, двигающиеся по стабильной круговой орбите с нужным радиусом, могут быть собраны вместе (без жесткого соединения, с зазорами), чтобы постепенно шаг за шагом сформировать… увы, не сферу, а только кольцо, так как чем выше или ниже элемент над плоскостью кольца, тем сложнее его поставить на стабильную орбиту, не пересекающую уже созданное кольцо и не сильно удаленное от него по радиусу. Хотя есть прикидки, как сделать много индивидуальных непересекающихся орбит для элементов. Например, красивый вариант с разными восходящими узлами орбиты и перицентрами (но с одинаковым наклонением и радиусом) — этот вариант Роя с максимальным количествои индивидуальных орбит в виде «кружевного» тора под названием Jenkins Swarm (Рой Дженкинса) использован для картинки на обложке этой статьи.

Монтаж скорее всего начнется со сборки части кольца Дайсона в плоскости эклиптики. Ведь вне плоскости эклиптики меньше астероидов и другого материала для создания элементов кольца. А в плоскости эклиптики и материала больше, и доставить на нужный радиус этот материал легче, и придать ему (или уже построенному элементу кольца) нужную орбитальную скорость проще. Назовем такую нежесткую конструкцию из отдельных близко расположенных элементов роя Кольцом Дайсона (так как Кольцо Нивена по определению обязательно жесткое).

После создания гибкого (состоящего из несвязанных или слабо связанных элементов) кольца заданного радиуса, с накоплением опыта и усовершенствованием технологии, цивилизации можно создавать и другие кольца, уже поперек плоскости эклиптики и под углом к ней, но эти кольца должны быть с заметно увеличенным или уменьшенным радиусом, чтобы не задевать первоначальное кольцо.

Это всё по первой части статьи: история идеи бегло рассмотрена и выбран оптимально-реализуемый вариант сферы Дайсона.

Во второй части статьи рассматривается метод строительства Кольца Дайсона на основе роя из стандартных, автономных элементов. Рассчитываются параметры такого Кольца для Солнечной системы с двумя вариантами расположения Кольца: до орбиты Земли (за орбитой Венеры, поближе к Солнцу) и за орбитой Земли (до орбиты Марса). Также подробно рассматривается стандартный элемент такого Кольца, его геометрические и весовые параметры и возможные функции.

В третьей части статьи раскрываются цели построения такого Кольца, способы его применения и способы нестандартного применения отдельных автономных элементов Кольца вне самой орбиты Кольца. Также обсуждается проблема обнаружения такого гигантского сооружения извне.

habr.com

Что такое сфера Дайсона? | Вселенная Сегодня

Представление художника о том, как может выглядеть сфера Дайсона. Авторы и права: dottedhippo / iStock / Getty Images Plus.

Сфера Дайсона – это теоретический мегаинженерный проект, который окружает звезду платформами, вращающимися вокруг неё. Это идеальное решение для жизни и получения энергии, обеспечивающее его создателям достаточную площадь для существования и возможность использования каждой частички звёздного излучения, исходящего от их центральной звезды.

Зачем строить сферу Дайсона?

Зачем кому-то строить такую странную структуру? По словам британско-американского физика-теоретика Фримана Дайсона, который впервые высказал предположение об этих гипотетических структурах в 1960 году, разумный инопланетный вид мог бы использовать такие структуры после заселения некоторых спутников и планет в их звёздной системе. По мере того, как население вида увеличивалось, инопланетяне начали бы потреблять всё большее количество энергии. 

Предполагая, что население и промышленность этого общества пришельцев росли бы со скромным 1% в год, расчёты Дайсона показали, что площадь и потребности в энергии инопланетян будут расти в геометрической прогрессии, увеличившись в триллион раз всего за 3000 лет. Если бы их звёздная система содержала достаточное количество материала, то инженеры могли бы попытаться выяснить, как использовать его для построения сферы Дайсона.

Таким образом, сооружение находилось бы на расстоянии в два раза большем, чем расстояние от Земли до Солнца, и состояло бы из огромного количества орбитальных платформ толщиной от двух до трёх метров, что позволило бы инопланетянам жить на поверхности, обращённой к звёздам. Оболочку такой толщины можно было бы сделать удобной для обитания, и она могла бы включать все механизмы, необходимые для аккумуляции звёздного излучения, падающего на её внутреннюю часть.

Инопланетная мегаструктура, окружающая звезду Табби в представлении художника. Авторы и права: Printerest.

Но после поглощения и использования солнечной энергии, структура в конечном итоге должна переизлучать энергию, иначе она будет накапливаться, вызывая плавление сферы. Это означает, что для удалённого наблюдателя свет звезды, находящейся в сфере Дайсона, может казаться тусклым или даже отсутствовать полностью – в зависимости от того, насколько плотными являются орбитальные платформы – в то время как сами они светились бы очень ярко в инфракрасном диапазоне, который не виден невооружённым глазом.

Существуют ли сферы Дайсона? 

Из-за инфракрасного излучения, сферы Дайсона являются своего рода техносигнатурами, по которым астрономы могут сделать выводы о существовании разумных существ во Вселенной. Исследователи составили инфракрасные карты ночного неба в надежде обнаружить сферы Дайсона, но до недавнего времени никто не видел ничего необычного.

В 2015 году астроном Табета Бояджян, на тот момент работавшая в Йельском университете, сообщила о таинственном уменьшении яркости звезды под названием KIC 8462852, чьё нерегулярное мерцание не было похоже ни на что из того, что исследователи видели раньше. Другие учёные предположили, что странные падения яркости могут быть результатом частично построенной сферы Дайсона. Кампании по поиску других признаков технологической активности от объекта, который стал известен как звезда Табби (в честь Бояджян), оказались безрезультатными, и большинство исследователей теперь считают, что световые перепады объекта имеют какое-то иное объяснение, например, звезда может быть окружена плотным пылевым кольцом.

Иллюстрация этого художника показывает звезду Табби, окруженную кольцом пыли. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech.

В течение десятилетий сферы Дайсона упоминались в научно-фантастических публикациях. Ещё в 1937 году автор романа Олафа Стэплдона “Звёздный создатель” (Methuen Publishing, 1937) описал, как звёзды в одной конкретной галактике были окружены сеткой световых ловушек, которые фокусировали звёздную энергию для использования инопланетянами таким образом, что вся галактика была затемнена. В своём романе “Кольцевой мир” (Ballantine Books, 1970) писатель Ларри Нивен описал искусственную структуру в форме кольца, окружающую звезду, в то время как в эпизоде ​“Звездный путь: Следующее поколение” 1992 года была изображена звезда, окружённая жёсткой оболочкой. 

Существуют ли такие причудливые структуры вне человеческого воображения, до сих пор неизвестно. В своих догадках Дайсон не предполагал, что все технологические общества примут этот диковинный проект. Скорее, некоторые могли бы, рассуждал он, и поэтому астрономам было бы полезно искать эти колоссальные примеры работы инопланетных умов.

universetoday.ru

Сфера Дайсона: история теории, разновидности

Шел конец пятидесятых – Эйнштейн уже умер, а до изобретения диско оставалось еще больше десяти лет. Заняться было особо нечем, поэтому даже физики-теоретики начали читать фантастические романы, на основе которых потом придумывали невероятные теории.

Это все, конечно, шутки, но, как известно, в каждой байке есть толика правды. Фримен Дайсон действительно вдохновлялся идеями из фантастической литературы, когда придумывал концепт сферической звездной станции, которая будет поглощать свет от звезды. Не малую часть, что мы получаем сейчас, а всю энергию. Эта концепция получила название по фамилии того, кто ее придумал, и была именована как Сфера Дайсона.

В то время ученый и не думал о том, что человечество когда-либо сможет построить огромное сооружение вокруг Солнца, потому что это уже уровень цивилизации второго типа с энергопотреблением практически равным мощности самой звезды.

Не то что бы мы хотя бы на шаг, нет, на микрометр приблизились к постройке Сферы Дайсона со времен представления теории, но многие люди задумались над тем, что вообще нужно для такой постройки и как это осуществить. В связи с этим появилось несколько вариантов потенциальных разновидностей подобных сфер. Рассмотрим же все это поподробней.

Сфера Дайсона

Постройка

Перед тем, как начать что-либо строить, нужно понять, как будет выглядеть конечная конструкция. Во-первых, она должна быть выполнена в какой-либо стандартной форме, чтобы ее было проще возвести. В конце концов Кольцо Дайсона – это, возможно, самый амбициозный инженерный проект во Вселенной, а не курсовая работа студента архитектурного факультета.

Во-вторых, нужно сделать постройку модифицируемой, чтобы в последствии ее можно было совершенствовать – кто знает, что с ней может случится. Всего лишь огромная конструкция вокруг Солнца – да что вообще может пойти не так?

В-третьих, плоскость конструкции должна иметь вогнутость для фокусировки входящей энергии. Ну, и в-четвертых, должно быть совпадение центра массы и геометрического центра Сферы, чтобы ее было просто расположить и транспортировать. Да, я понимаю, что это огромное сооружение в космосе вокруг звезды, но не хотите же вы сказать, что строить его будут прямо вокруг Солнца?

Разновидности

Рой

Начнем с «оригинального» варианта Кольца. Ну, почти – Рой Дайсона ближе всех подходит к концепции, которую выдвинул сам ученый. Он выглядит как множество автономных кораблей, работающих на солнечной энергии, которые будут расположены вокруг звезды независимо друг от друга, образовывая тем самым нечто наподобие сферы. Если это слово здесь вообще уместно, то Рой Дайсона построить «проще» всего. Все элементы можно располагать постепенно, и рассчитать их количество тоже будет несложно. Более того, энергию между роем и планетой можно будет подавать любым беспроводным способом.

Естественно, не лишена такая концепция и недостатков. Орбитальная механика говорит: «Стойте-стойте, ребята, вы что, не подумали о том, что у каждого компонента роя будет своя орбита?». Действительно, расположение элементов в виде сферы будет затруднительно. Поэтому проще будет просто выстроить их в кольцо Дайсона, где у каждого корабля будет одинаковая орбита. Можно выстроить несколько колец, тем самым образовав сферу, но опять же – все будет хорошо до тех пор, пока орбиты разных элементов не начнут пересекаться. Тогда нас, скорее всего, ждет большой фейерверк вокруг Солнца. Ну и, в конце концов никто не знает, сколько орбитальных возмущений нас ждет при таком количестве элементов.

Рой Дайсона

Пузырь

Следующий вид сферы – Пузырь Дайсона. Такая постройка может представлять собой модифицированный Рой Дайсона.

Такие кольца уже не будут висеть на орбите звезды, а станут ее своеобразными статутами-спутниками, использующими радиационное давления для препятствования ее огромной силе притяжения. Эти конструкции не будут вращаться, поэтому и не столкнутся друг с другом – они должны быть абсолютно неподвижны.

Инженеры, конечно, ставят под огромное сомнение практичность подобного сооружения, но не исключают его вероятность.

Пузырь Дайсона

Оболочка

Если вы когда-либо видели художественное изображение Сферы Дайсона, а я почти уверен, что это так, то скорее всего это была та самая оболочка – сплошное покрытие вокруг звезды. Эта конструкция позволила бы перехватывать 100% солнечной энергии, а еще, это была бы огромная поверхность для жизни – если она вообще может быть пригодна для этого.

Сфера Дайсона в виде оболочки имела бы радиус одной астрономической единицы, а это значит, что внутри она бы получала практически столько же света, сколько Земля сейчас. Постройки без оболочки не смогли бы перехватывать 100% энергии, но и не забирали бы максимально возможную.

Оболочка Дайсона

Выводы

Сфера Дайсона – действительно одна из самых амбициозных теорий, которая не лишена смысла, но упирается в то, что претворить такое в жизнь практически невозможно. Да и никто не может сказать, как долго сможет продержаться подобная конструкция. В любом случае, мы с вами не сможем проверить это лично, так как по крайней мере в обозримом будущем создать Сферу Дайсона не представляется возможным.

kosmolog.ru

Применение Кольца Дайсона и отдельных элементов / Habr

Рассмотрев в первой части статьи историю идеи о сфере Дайсона и определив самый простой и практичный вариант её конструкции в виде нежесткого Кольца Дайсона, я посвятил вторую части статьи подробному разбору конструкции такого Кольца из отдельных (умеренно гигантских) автономных элементов. Там же была подробно описана конструкция довольно примитивного автономного элемента Кольца, рассчитан его примерный вес и параметры всего Кольца для двух радиусов.

Теперь можно переходить к сути: Для чего можно применять такое нежесткое Кольцо из отдельных автономных элементов?

Во-первых, как уже было описано выше, каждый шестиугольный (или восьмиугольный) элемент Кольца с герметичным центральным модулем является сам по себе базой по получению энергии + либо автономной колонией для обитания нескольких сотен или тысяч человек (с производством еды), воплощающий мечты Циолковского об «эфирных городах», либо заводом по обработке минеральных ресурсов (энергоемкое производство материалов) и/или станцией по выработке топлива (в виде пары кислород/водород, плюс другие газы для разных двигателей, возможно и обогащение изотопов для ядерных и термоядерных реакций).

Во-вторых, каждый элемент Кольца может изменять наклон своего зеркала к направлению на Солнце и перенаправлять свой «зайчик» отражённого солнечного света туда, куда нужно: на другие элементы, на Землю, на космический аппарат или на астероид, который нужно осветить, подогреть, испарить, разработать. Это и энергия, и оружие, и сигнал – любое из списка. Нечто похожее показано в начале (с 10 по 50 секунды) этого ролика

В-третьих, добываемая на элементе энергия может быть перенаправлена с элемента: по кабелям — на соседние элементы кольца, по лазерным или ВЧ-радиолучам на приемные станции в пределах кольца, либо на астероиды или на космические аппараты (в крайнем случае и прямо на спутники и планеты).

В-четвертых, все описанные выше усовершенствования, а также недоступные пока даже нашему воображению проекты модернизации Кольца, будут осуществляться на основе первоначального Кольца, с использованием его возможностей и материалов, и с учетом бесценного опыта его строительства.

Примеры применения отдельных элементов

1. Нужно испарить или сдвинуть с орбиты спутник или астероид (комету)? В нужную точку доставляют один или несколько элементов Кольца, которые своими «зайчиками» отраженного света (и с добавлением другого излучения) долго и упорно нагревают данный объект.

Часто звучат такие возражения: создание огромного роя из элементов это якобы распыление и разбазаривание ресурсов Солнечной системы. Но кроме рабочего тела, затраченного на доставку недостроенного элемента и запасов на стабильную орбиту, ничто из системы не исчезает и не пропадает. Все элементы при желании можно переделать во что-то другое, построить на их базе что-то новое и совершенное. Это же легче чем добывать материал с нуля. Три следующих примера об этом:

2. Нужно подать сигнал на световые года к другой системе? Или получить слабый сигнал издалека? Тут пригодятся элементы Кольца: каждый элемент уже сам по себе антенна, можно собрать в параболическую или сферическую антенну несколько элементов Кольца, развернуть в нужном направлении и добавить в фокус излучающее/принимающее устройство.

3. Нужно собрать огромный корабль-ковчег, чтобы за сотни лет достичь (на скорости гораздо медленнее скорости света) соседней звезды? Элементы Кольца легче разобрать и переработать на месте в корабль, нежели строить корабль с нуля.

4. Нужно собрать огромный корабль с солнечным парусом? Можно взять один или несколько элементов Кольца и соорудить из них что-нибудь типа медленного корабля, летающего на солнечном ветре, вдобавок к импульсу других двигателей.

5. Нужно разогнать такой или иной корабль поменьше, используя внешний источник энергии? Это можно сделать, направив лазерные или другие лучи (световые, ВЧ радио) с элементов Кольца на приемную антенну корабля (принятая там энергия затем будет направленна на ионные/плазменные или другие двигатели), или на отражающее зеркало (фотонная ракета) — фотонная тяга.

Ускорение зонда лазерным лучом
Последний термин совсем недавно громко прозвучал как вполне осуществимая в ближайшие 30-50 лет идея проекта DEEP-IN (Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration), продвигаемая Юрием Мильнером, Стивеном Хоукингом и особенно Филипом Любиным (им ещё с 2013 года) https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1604/1604.01356.pdf.

Кстати, похожую идею межзвездных путешествий высказывал ещё в 1984 году Роберт Форвард (сейчас его конструкции называют традиционными схемами солнечных парусников Мэтлоффа и Форварда). Новая идея об ускорении именно сверхмалых (весом в граммы) межзвездный зондов с тонкими и небольшими (около 1м в диаметре) световыми парусами сверхмощными наземными и орбитальными (расположенными в космосе) массивами лазеров вызвала большой резонанс и нешуточные дискуссии. В принципе, при разрешении многих технических проблем, главная из которых лазерная абляция материала паруса, такая система может запульнуть в межзвездное пространство минизонд со скоростями конечно не 20%, но хотя бы около 5% скорости света. Идея проекта основана на статье «A Roadmap to Interstellar Flight» Филипа Любина с планом проекта, которую автор направил в научный журнал JBIS: Journal of the British Interplanetary Society ещё в апреле 2015, а последняя её редакция датирована сентябрем 2016. Кстати, в этой презентации, на 44 слайде, Любин обращается к идее сферы Дайсона и проблемам поиска таких структур.

Есть несколько огромных возражений к реализуемости проекта (почти сразу озвученных критиками, например коротко и по делу вот здесь http://trv-science.ru/2016/04/19/dvojka-po-fizike/ — продолжение: http://trv-science.ru/2016/05/17/pod-zvezdnym-parusom-k-alpha-centauri/ ). Так, в проекте DEEP-IN указано, что массивы лазеров для такого ускорения могут быть расположены на околоземных орбитах (чтобы избежать поглощение лазера атмосферой, самофокусировки луча) или даже на Земле в высоком и сухом месте (в презентационном ролике). И якобы оттуда они раз и навсегда быстро разгонят зонд до нужной скорости.

Проблема в том, что нельзя разгонять такой минизонд с маленьким парусом слишком быстро — ускорение его сломает, нельзя и освещать слишком мощным пучком лазера тонкий парус — нагрев расплавит парус или продерёт его насквозь в ходе абляции материала от излучения. Разгонять зонд нужно медленно и не слишком мощным лазером.

Однако, при медленном разгоне зонда возникает другая серьезная проблема с лазерным лучом: так как у любого лазера есть дивергенция (расходимость) луча, то пучок расходится с расстоянием. Угол расхождения луча обычно равен: θ = 1.22λ /d, где λ — длина волны, d — диаметр луча (диаметр выпускного отверстия лазера). Расхождение для обычных (узкоапертурных) лазеров это примерно 1 угловая минута. Это означает, что луч лазера на Луне уже будет диаметром около 2 км, а за орбитой Марса это уже сотни километров! ( подробнее здесь ). Подсветка паруса минизонда на таких расстояниях таким слабым, рассеянным лучом будет почти бесполезной для его ускорения — медленное ускорение оборвётся за орбитой Луны.

Но авторы проекта возлагают огромные надежды на контролируемые по фазе излучения массивы из малых эрбиевых (Yb) волоконных лазеров (КПД до 78%) с устройством контроля фазы. В чем-то идея такого массива лазеров, напоминает идею радара с активной фазированной антенной решеткой: подобно элементам фазированной антенной решетки, лазеры должны изменять относительные фазы своего излучения комплексно, так, что оно усиливается в одном, желаемом направлении и подавляется во всех остальных направлениях (в идеале). Немаловажной положительной деталью для реализуемости проекта является серьезный прогресс таких волоконных лазеров за последние годы — прогресс как по мощности, так и по компактности (наблюдается падение размеров по закону Мура) и по цене. На поле размером 1 на 1 км можно разместить около 20 миллионов согласованных по фазе маленьких волоконных киловаттных Yb лазеров весом по 25-30 кг с КПД около 50% и с короткой длиной волны (в районе 1 микрона или 1060 нм), чтобы получить на выходе лазерное излучение в десятки Гигаватт — так называемый массив DE-STAR 4. Утверждается, что угол расхождения луча у такого массива будет равен: θ = 1.22λ / d = 10^-9 радиан = 0.0002 угловые секунды, так как d тут будет около 1000 м. Однако именно линейные размеры и масса такого решетки из лазеров вынуждают авторов проекта выбирать наземное размещение, что ведет к проблемам с атмосферой на пути луча.
И проблема наведения лазера на такой маленький и удаленный на миллионы километров парус зонда тоже остается.

Но можно разгонять минизонд сначала массивом лазеров с земной орбиты, потом другим массивом у Луны, потом третьим ещё подальше … и т. д.

И элементы Кольца (оставаясь на своих орбитах) могут производить энергию для таких массивов лазеров, или быть платформой для установки таких лазеров. Для этого их надо выставить на различных орбитах вокруг Земли, в точках Лагранжа, на орбитах вокруг Солнца, с радиусом чуть больше 1 а.е.

Элементы Кольца можно заранее отправить к точкам (например, обычными двигателями или с помощью солнечного ветра и с помощью подсветки от других элементов Кольца) вдоль будущей траектории полета такого зонда от орбиты Земли и даже на самые окраины Солнечной системы. Там, с накопленной в аккумуляторах и/или в топливе энергией, элементы Кольца будут ждать момента пролета мимо них мини-зонда и подсвечивать его сзади умеренно мощными лазерными лучами в пределах своей части траектории (0.3-0.5 млн км длиной), затем передавая зонд следующим элементам:

При этом они по очереди выдают энергию лучом на минизонд, ускоряя его в пределах дальности своего луча, передавая друг другу разгоняющийся корабль как бы по эстафете.

Или чуть более продвинутый вариант: не используя запасы энергии в аккумуляторах, а просто пересылая свет/энергию по цепочке от одного элемента к другому, так чтобы текущий активный элемент, последним приняв эту энергию, наводил её на разгоняемый за пределы нашей системы минизонд:

Кстати элементы Кольца могут разгонять не только такие минизонды для полетов вне системы. Прямо со своего места в Кольце элемент может ускорять и тормозить внутрисистемные грузовые корабли с солнечными парусами при доставке грузов с и на элементы Кольца (конечно речь тут не идет о больших скоростях). С этого можно начать освоение фотонной тяги, совершенствуя технику и методы для медленного разгона и торможения кораблей внутри Солнечной системы. В этой работе 2013 года авторы (включая Филипа Любина) подробно обсуждают и такие внутрисистемные полеты с торможением после разворота корабля парусом-зеркалом вперед (метод пинг-понга).

Проблема с обнаружением Кольца извне

Момент, связанный с посылкой сигналов вовне (пример 2. выше), возникает ещё на стадии сборки такого Кольца. Хотят того или нет создатели Кольца, но если элементы Кольца объединяются в сегменты с характерными размерами около 1 млн. км (диаметр Юпитера — самой большой планеты Солнечной системы – составляет около 0.14 млн. км, что в 7 раз меньше), то любой внешний наблюдатель, находящийся примерно в плоскости Кольца, начинает регистрировать (независимо от желания создателей Кольца) странные, невиданные ранее, периодические затмения центрального светила неким объектом, который по линейным размерам заведомо превышает размеры планет-гигантов. А наблюдатель (таких в Галактике куда больше) не в плоскости Кольца скорее всего ничего и не заметит. Это важный момент: шансов оказаться с нужного направления от такой звезды у случайного наблюдателя не так много.

Если в данной системе, на данных расстояниях от светила (с данными периодами) не обнаружено доступными астрономическими методами никаких гигантских небесных тел типа красных или коричневых карликов, черных дыр, холодных (не излучающих инфракрасный фон) тонких пылегазовых протопланетных облаков (о чем писали тут), то это уже серьезный повод наблюдателю задуматься об искусственных причинах такого явления.

Как это и случилось с астрономами Земли, которые недавно с помощью космического телескопа «Кеплер» заметили периодические (раз в примерно 750 суток) и короткие (примерно на сутки) сокращения светимости на 10-22% исключительно стабильной звезды (обычного спектрального типа F3 V/IV) под номером KIC 8462852 ( https://geektimes.ru/post/267022/ ). Она же звезда Табби, вокруг которой (по данным наблюдений) нет других звезд-спутников (красных карликов), нет повышенного инфракрасного или ультрафиолетового излучения, а значит скорее всего нет ни планетной туманности, ни астероидных поясов, ни близких к звезде спутников типа коричневых карликов – проще говоря, нет никаких естественных астрономических причин, которые могли бы объяснить такие огромные по площади затмения центрального светила. Оставались версии с кометами, точнее экзо-кометами ( https://geektimes.ru/post/266408/ ), поясом астероидов или недавним столкновением тамошних экзопланет.

Надо отметить, что период затмений в 727 суток мало соответствует характерным для нашей системы периодам обращения комет (не говоря уже о том, что пролет комет около такой массивной звезды как Солнце часто приводит к полному или частичному распаду комет или к сильному изменению их орбит). Сложно представить такой огромный (перекрывающий 1/5 диска светила) и компактный (перекрывающий всего на сутки или пару суток) рой комет, который своими ядрами или хвостами умудряется закрыть от нас аж 22% света той звезды с таким странным периодом в 750 суток. Это обсуждалось здесь.

Потом добавилась версия (пока не отброшенная) с особым ракурсом наблюдения нами планетарного диска (облака) с холодными сплошными внешними слоями, расположенными далеко вокруг этой звезды и блокирующими инфракрасное излучение внутренних слоев ( https://geektimes.ru/post/280062/ ). Этот, так сказать, естественный аналог рукотворного Кольца, описанного выше, иногда затмевает звезду на 15-20%. Допустим это так, такое вполне может быть. Но вот только как этот очевидно очень тонкий (но не разрывный) диск умудряется так затмевать не маленькую звезду всего на сутки?

Недавно появилась новость насчет результата обработки двумя специалистами из США (Валерий Макаров из Обсерватории ВМС США в Вашингтоне и Алексей Голдин из компании Teza Technology) «сырых» данных с космического телескопа «Кеплер» с двумя крупными затмениями этой звезды. Помимо прочего они проверяли и положение звезды относительно других объектов во время затмений. Результаты у них получились очень странными — они утверждают, что в момент затмения сама звезда (точнее «центр яркости» света от неё) сдвигалась относительно приемной матрицы телескопа! Выводы пока такие: или «звезду Табби» загораживают какие-то кометы или планетоиды (по-прежнему немалые), но не на орбите этой звезды, а на орбите какого-то другого массивного тела (черная дыра? коричневый карлик?), более близкого к нам (по линии наблюдения), или в этом виноват какой-то объект неприродного происхождения у самой KIC 8462852.

Период в 727 суток примерно соответствует параметрам орбиты в зоне обитаемости или снаружи зоны обитаемости для данной звезды (она примерно в 1.5 крупнее Солнца, её светимость в 4.7 раза больше солнечной, поэтому период должен быть явно больше 400-500 дней).
Кстати, анализ Леонида Ксанфомалити из Института космической физики РАН, выявил необычную форму кривой блеска (кривая ниже взята из первоначальной статьи и просто увеличена) для двух самых глубоких провалов/затмений:

Скорости сначала спадания и потом нарастания яркости звезды несимметричны, что может быть свидетельством вытянутости орбит затмевающих тел. Далее, основываясь на форме кривой и длительности покрытия, Ксанфомалити оценил возможные параметры орбиты космического тела вызывающего затмение.

Из его оценок следует, что тело вращается по вытянутой орбите с перицентром 3,83 астрономических единиц и периодом обращения 6,26 года. Однако сам автор отмечает противоречия своих оценок, замечая, что при таком далеком перицентре (в Солнечной системе он бы располагался за поясом астероидов) проекция орбиты с любого ракурса выглядела бы как почти прямая линия и несимметричности кривых падения блеска не наблюдалось бы.

Астрономам при следующем затмении (в 2017) было бы полезно вычислить по точному графику падения и роста светимости звезды Табби форму затмевающих его объектов, тем более что такая методика есть: ( http://arxiv.org/abs/astro-ph/0503580 ). Есть и методики определения угла/направления пересечения диска звезды объектом типа планеты:

Если форма этих объектов окажется не округлой, а к примеру квадратной или треугольной, то это уже явное указание на искусственное происхождение затмевающих объектов.

Кстати, «мелкая рябь» затмений звезды Табби в принципе подходит под эффект от заслоняющих свет этой звезды недостроенных элементов роя, а крупные затмения раз в 750 суток могут быть вызваны уже достроенными до гигантских размеров супер-элементами роя (или объединением многих малых элементов).

Выводы:
Приведенные выше в данной статье доводы говорят о том, что любая продвинутая цивилизация технического типа, с желанием и волей расширять свое присутствие в космосе, используя космические ресурсы, скорее всего будет строить некоторое подобие несплошной сферы Дайсона I типа (в виде Роя Дайсона), применяя его не сколько для увеличения мест, пригодных для проживания (хотя на таких элементах можно как-то жить), сколько для двух основных целей:

  1. контроля освещенности (а следовательно и климата) своей родной планеты, а также других осваиваемых планет, астероидов;
  2. получения из света своей звезды колоссальной энергии, использования её на месте или с пересылкой по всей своей системе.

Помимо этого такая цивилизация получит и два-три других приятных бонуса:

  1. вырабатываемая энергия и отраженный свет звезды могут быть использованы как оружие и как способ увода с орбит комет и астероидов;
  2. элементы Кольца могут применяться для подачи сигналов вовне системы;
  3. вырабатываемая энергия может использоваться для питания лазеров разгона и торможения кораблей с фотонными парусами внутри своей системы, что ведет к освоению техники запуска межзвездных нано и мини-зондов методом последовательного разгона зонда с передачей «по эстафете» между заранее выставленными по трассе разгона элементами Кольца с лазерами;
  4. завершенные и строящиеся элементы Кольца можно переделать в другие нужные для освоения космоса объекты и устройства.

Надеюсь, что приведённые выше доводы за строительство отнюдь не сферы Дайсона, а скорее Роя в виде Кольца Дайсона были достаточно убедительными. Хочется верить, что при развитии реального освоения (а не изучения, как сейчас говорят) нашей Солнечной системы когда-нибудь эти или подобные доводы убедят наших потомков построить именно такой вариант сферы Дайсона в виде нежесткого Кольца. Уверен, что более продвинутые цивилизации в нашей Галактике уже были убеждены подобными доводами много тысячелетий назад и сейчас просто заняты делом, которое у них растянулось на много тысячелетий, к чему они несомненно были готовы с самого начала строительства.

habr.com

Что такое сфера Дайсона? — Рамблер/новости

Возможно ли, что некие передовые цивилизации в нашей Галактике собирают энергию, исходящую от звезд своих систем с помощью невероятно развитых технологий? Подобная гипотеза существует и не исключена, — речь идет о так называемых «сферах Дайсон» — таинственных, искусственно созданных структурах невероятных размеров способных аккумулировать энергию звезд.

Сторонники использования солнечной энергии знают, что только малая часть этой энергии достигает Земли. Что, если человечество, как цивилизация, сможет собрать всю солнечную энергию? В этом случае нам потребуется то, что ученые называют сферой Дайсона или оболочкой Дайсона.

Физик и астроном Фриман Дж. Дайсон впервые исследовал эту идею и представил в виде теории в 1960 году. Двухстраничная статья Дайсона в журнале Science была озаглавлена как «Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения». В статье он описал свои представления о сборе солнечной энергии и предположил, что другие развитые цивилизации, в случае их существования, могли бы использовать технологии сбора солнечной энергии в глобальных масштабах. По мнению Дайсона, поиск доказательств существования таких структур может привести к открытию развитых цивилизаций в других частях галактики.

Данная теория могла быть забыта, если бы в конце 2015 года не была обнаружена звезда, наблюдение за которой вызвало бурные споры у астрономов. Речь идет о звезде KIC 8462852, затухания которой и навели некоторых исследователей на возможность существования на ее орбите сферы Дайсона.

KIC 8462852, также известная как «Звезда Табби», привлекла в бюджет миссии с помощью кампании на Kickstarter, которую возглавила Татехи Бояджиан, сделавшая открытие, более 100 тысяч долларов. Это позволило Бояджиан и ее коллегам провести обширные наблюдения за этой звездой при помощи радиотелескопа Green Bank в октябре 2016 года. Не смотря на то, что никаких поразительных открытий с тех пор сделано не было, выяснилось, что это не единичное явление. Примерно в это же время, осенью 2016 года, астрономы обнаружили вторую возможную сферу Дайсона.

Говорит ли это о том, что сферы Дайсона, находясь в области научной фантастики и теории в течение двадцатого века, могут быть действительно реальны? Что из себя представляют эти таинственные мегаструктуры и каковы возможности предполагаемой цивилизации, создающей их?

Первоначально некоторые ученые представляли сферу Дайсона в виде искусственно созданной сферы материи вокруг звезды. Однако, не смотря на то, что Дайсон использовал слово «оболочка», он не представлял сферу из энергетических коллекторов в виде единого целого и твердого покрытия. Вот что он написал в своей статье 1960 года, опубликованной в журнале Science:

«Технически невероятно сложно создать сплошную оболочку или кольцо, окружающее звезду. Форма «биосферы», которую я предусмотрел, состоит из множества объектов, движущихся по независимым орбитам вокруг звезды.

Сфера Дайсона может скажем находится на орбите Земли вокруг Солнца, то есть на расстоянии около 150 миллионов километров».

Интересная трактовка понятия «сферы Дайсона» была предложена на сайте SentientDevelopments:

«Оболочка вокруг звезды будет состоять из множества коллекторов. Согласно этой модели вся (или по крайней мере значительное количество) солнечной энергии будет попадать на принимающую поверхность, после чего ее можно будет использовать. Возможно, именно наличие подобных структур является логическим следствием долгосрочного выживания и эскалации энергетических потребностей технологической цивилизации».

Подобные теории не могли не вызвать интерес у писателей-фантастов. Сам Дайсон признался, что идею о мегаструктурах он заимствовал у научной фантастики еще до того, как представил свою теорию. Так, например, автор-фантаст Олаф Стэпледон впервые упомянул эту идею в своем научно-фантастическом романе 1937 года Star Maker, который Дайсон, по-видимому, читал и черпал оттуда свои идеи.

Каким же образом астрономы пришли к необходимости поиска доказательств существования сфер Дайсона, в пространстве галактики Млечный Путь? Еще до открытия KIC 8462852, многих астрономов постигло чувство разочарования в результате десятилетий поиска радиосигналов от интеллектуальных цивилизаций за пределами Земли. Необходимость в существовании новой стратегии давно назрела и начиная с 2013 года астрономы стали успешно использовать метод спектрального анализа для получения достоверной картины при наблюдении за космическими объектами.

NASA призналось, что знает о существовании инопланетной жизни

Таким образом, согласно оригинальному определению и технической концепции, сфера Дайсона представляет собой совокупность орбитальных коллекторов в пространстве вокруг звезды развитой цивилизации. Основным предназначением сферы является сбор солнечной энергии на принимающую поверхность для последующего ее использования. По мнению, Фримана Дж. Дайсона, который в 1960 году стал первым ученым, изучающим эту концепцию, данный метод сбора энергии является неизбежным этапом эволюции любой развитой цивилизации.

Видео дня. Унижения и оскорбления: как выживают матери-подростки

Читайте также

news.rambler.ru

Сфера Дайсона - Суть и Задачи Проекта, Размеры и Требуемые Ресурсы, Создатель и Альтернативные Варианты, Критика, Программа SETI

12.06.2019

Один из вариантов сферы Дайсона. В центре конструкции хорошо видна звезда

Существует ли разумная жизнь во Вселенной – один из самых главных вопросов, стоящих сегодня перед человечеством. Мы слушаем небо в разных радиодиапазонах, всматриваемся в другие звездные системы, отправляем послания вместе с космическими аппаратами, в надежде отыскать в бесконечных глубинах космоса братьев по разуму. Но каких-либо результатов как не было, так и нет. Учитывая скорость, с которой жизнь зародилась и распространилась по поверхности Земли и огромные просторы космоса, это выглядит несколько необычно. Ведь только в нашей галактике находится 400 миллиардов звезд, и каждая из них потенциально может стать колыбелью цивилизации.

Возможным объяснением подобного феномена является гипотетическая сфера Дайсона, которую продвинутая культура может построить вокруг своего Солнца. В этом случае обнаружение ее доступными нам методами будет крайне затруднено.

Что такое сфера Дайсона, и откуда взялось это понятие

Сфера Дайсона – фантастический проект создания огромной оболочки, расположенной вокруг центрального светила. Если размещать ее в нашей системе, размеры должны превышать радиус орбиты Венеры, а для постройки грандиозной конструкции необходимо вообще все вещество крупного небесного тела типа Юпитера.

Ее основная задача заключается в захвате и преобразовании значительной доли излучения звезды. Для этого внутреннюю поверхность сферы необходимо покрыть фотоэлектрическими элементами, причем их эффективность должна значительно превосходить современные аналоги. Существуют идеи использовать подобную сферу не только для получения энергии, но и для обитания людей.

Кольцо Нивена — упрощенный вариант сферы Дайсона

Автором проекта считается известный американский физик-теоретик Фримен Дайсон. Он неоднократно заявлял, что данную идею «подсмотрел» в одном фантастическом романе. Ученый не любит название своего детища и не раз высказывался о желательности его замены.

Идеи постройки подобных циклопических сооружений в Солнечной системе высказывали и ранее. О такой сфере писал Циолковский в «Грезах о Земле и небе».

Для чего она необходима

Любая цивилизация, по мере своего развития, потребляет все больше энергии. Основываясь на этой констатации, советский астроном Николай Кардашев еще в середине 60-х годов разработал классификацию цивилизаций:

  • 1-го типа полностью подчиняет себе энергетические ресурсы родной планеты– примерно 10¹⁶ Вт;
  • 2-го типа способна аккумулировать всю энергию, которую излучает их звезда – 10²⁶ Вт;
  • 3-го типа располагает техническими возможностями для доступа к энергии всей галактики – 10³⁶ Вт.

Позже ученый доработал классификацию, добавив в нее Тип 0 – цивилизации, которые способны использовать энергетические ресурсы отдельных государств, а также Типы 4 и 5, имеющие доступ к энергии значительных областей Вселенной.

Размеры сферы Дайсона по сравнению с орбитами Меркурия и Венеры

Сфера Дайсона – сооружение, позволяющее полностью аккумулировать энергию звезды, то есть она является характерным признаком цивилизации второго типа. Поэтому ее основные свойства способны помочь в поисках внеземной разумной жизни. Дайсон полагает, что создание подобной структуры в Солнечной системе –только вопрос времени. В будущем человечество просто будет вынужденно построить сферу из-за стремительного роста потребления энергии.

Критика проекта или что может пойти не так

Согласно приведенной выше классификации, человечество сейчас находится на «нулевом» уровне. Мы пока даже теоретически не сможем построить ничего похожего на сферу вокруг звезды. Однако есть довольно авторитетные ученые, утверждающие, что подобную конструкцию невозможно построить в принципе.

Чтобы уравновесить силу притяжения Солнца, сферу нужно раскрутить вокруг центральной оси. Однако созданная таким образом центробежная сила не будет равномерной: она достигнет максимума на экваторе и минимума на полюсах, что неизбежно разрушит конструкцию. И это далеко не единственная проблема.

Еще один вариант конструкции сооружения

Где должна находиться сфера в Солнечной системе? Найти нужное место не так уж просто: если ее будут использовать для получения электроэнергии, то логично разместить конструкцию на очень близком расстоянии от звезды. Но при этом необходимо решить проблему ее устойчивости: она не должна ломаться под действием огромной солнечной гравитации.

Материал сферы не должен плавиться от энергии Солнца, деформироваться под воздействием солнечного ветра или коронарных выбросов. Придется подумать и о защите конструкции от ударов комет и астероидов, а также гравитации планет, находящихся неподалеку.

Если сфера Дайсона будет использоваться для проживания людей, ее лучше разместить примерно на том же расстоянии, где сегодня находится орбита Земли, и свет Солнца имеет оптимальную для нашего вида интенсивность. В этом случае требования к прочности и стабильности конструкции возрастают еще больше. Следует понимать, что если радиус сферы будет меньше орбиты Земли, наша родная планета окажется отрезанной от солнечного света, и жизнь на ней станет невозможной.

Появление новой грандиозной конструкции неизбежно нарушит стабильность движения планет и других небесных тел, которые находятся в системе.

К чисто инженерным проблемам необходимо добавить вопросы социального и экономического характера: неизвестно, как наладить жизнь триллионов разумных существ, проживающих в одном месте. Польский философ и футуролог Станислав Лем считал, что в этом случае человечество неизбежно ожидает регресс и крах культурных ценностей.

Советский астроном Иосиф Шкловский полагал идею создания сферы Дайсона утопической и абсолютно не нужной. По его мнению, человечество более или менее сможет обеспечить себя энергией другими способами. Например, используя варианты, основанные на ядерном синтезе.

В любом случае на нынешнем этапе технологического развития человечества постройка сферы Дайсона абсолютно невозможна. У нас нет материалов, источников энергии и знаний, необходимых для создания объекта радиусом в 150 млн километров. Нет аппаратов, способных доставить в космос огромные конструкции. Для реализации такого мегапроекта необходимо колоссальное количество вещества, причем речь идет даже не о массе пояса астероидов, а об использовании для строительства целых планет.

Альтернативные варианты сооружения

Из-за большой сложности сферы Дайсона было разработано несколько ее «упрощенных» версий.

Вот основные из них:

  • Рой Дайсона. Простейший вариант конструкции, созданной для поглощения солнечной энергии. Представляет собой совокупность отдельных объектов, движущихся с разными скоростям и по независимым орбитам. На каждом из них можно разместить солнечные коллекторы или поселения людей;
  • Пузырь Дайсона. Данная конструкция – модификация роя. Она также состоит из большого количества отдельных элементов, но каждый из них находится неподвижно в определенной точке пространства;
  • Кольцо Нивена. Впервые было описано американским фантастом Нивеном в его знаменитой серии книг. Представляет собой кольцо небольшой ширины, находящееся на околосолнечной орбите;
  • Раковина Покровского. Модификация сферы Дайсона, которую предложил советский физик и писатель-фантаст Покровский. Она представляет собой совокупность нескольких колец;
  • Структура Крисвелла. Дальнейшее развитие сферы Дайсона с поверхностью, состоящей из отдельных фракталов.

Поиски во Вселенной

Если описанные выше мегаконструкции являются непременным этапом развития цивилизации, возможно, их число в Галактике измеряется тысячами и миллионами? В таком случае, зная свойства, мы можем искать в космосе другие цивилизации.

Сфера Дайсона должна полностью скрывать звезду, делая ее незаметной в видимой части электромагнитного спектра. Однако значительная доля энергии, полученной от светила, все равно должна уходить в космическое пространство в виде тепла, следовательно, сферу Дайсона вполне можно разглядеть в инфракрасный телескоп.

Пузырь Дайсона — еще одна модификация конструкции

С начала 70-х годов действует программа SETI, что пытается найти в космосе следы внеземных цивилизаций. Поиск сфер Дайсона – одно из приоритетных направлений ее деятельности. Для этой цели применяется телескоп SIRTF, работающий в ИК-диапазоне.

В 2015 году появились данные телескопа Kepler о наблюдениях за звездой Табби в созвездии Лебедя. Ее нестандартное мерцание некоторые астрономы связали с неким астроинженерным сооружением, построенным вокруг нее. Правда, в 2017 году гипотеза была опровергнута: ученые доказали, что причиной аномалии является пылевое облако, вращающееся вокруг светила.

Идеи построить что-нибудь грандиозное за пределами атмосферы регулярно посещают горячие головы. Сегодня с таким проектом «носится» американский предприниматель, владелец «Амазона» и большой энтузиаст космических полетов Джозеф Безос. Его амбиции несколько скромнее, чем сфера Дайсона – филантроп хочет соорудить между Землей и Луной так называемый цилиндр О’Нила. Эта конструкция должна иметь диаметр 1,5 км и создавать искусственную силу тяжести за счет вращения.

Илон Маск недавно назвал эту идею бессмысленной и сравнил ее с проектом постройки США посреди Атлантического океана. Планы самого Маска тоже не всегда выглядят реалистично, но здесь с ним сложно не согласиться: пока человечество летает в космос на крайне неэффективных химических двигателях и получает львиную долю энергии от сжигания ископаемого топлива, о серьезных проектах за пределами атмосферы лучше забыть.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

С друзьями поделились:

militaryarms.ru

сфера Дайсона, звёздный двигатель и «бомба из чёрной дыры» / Mail.ru Group corporate blog / Habr

Некоторые футурологи и фантасты, далёкие от физиологии, любят помечтать о том, что в будущем у людей будет вооооот такой большой мозг. Но есть одна проблемка: человеческий мозг — главный потребитель энергии в организме. И при его сегодняшнем размере он уже требует ого-го сколько. Так что у наших потомков не будет большущих мозгов, они их просто не прокормят. Аналогичная проблема встаёт и перед любой цивилизацией, достигшей определённого уровня технического развития. Дальнейший прогресс требует всё больше энергии, а имеющиеся источники либо с трудом покрывают потребности, либо вообще не в состоянии дать нужное количество ватт — даже атомная энергетика, а в перспективе и термоядерная. К тому же принято считать, что всем цивилизациям свойственно расширять своё жизненное пространство, а значит и энергия им понадобится не только на домашней планете.

Какие источники энергии могут быть у цивилизаций, стоящих на гораздо более высокой ступени развития, чем мы? Под катом — описание трёх интересных концепций: сфера Дайсона, звёздный двигатель и «бомба из чёрной дыры».

Сфера Дайсона


Начнём с самой известной — и самой утопичной амбициозной — концепции из этой тройки.

Идея в том, чтобы использовать в качестве источника энергии саму звезду. К примеру, наше Солнце (жёлтый карлик) излучает 3,828⋅1026 Вт энергии. Это эквивалентно 4,74⋅1018 взрывов боеголовок по 250 Кт каждая. Овердофига.

В 1937-м был опубликован научно-фантастический роман «Создатель звёзд» Олафа Стэплдона, из которого физик-теоретик Фримен Дайсон почерпнул и популяризировал идею мегаструктуры — сферы, полностью закрывающей звезду на расстоянии планетной орбиты, чтобы поглощать и использовать всю излучаемую энергию. Это с лихвой покрыло бы потребности мощнейшей цивилизации с многотриллионным населением.

Впрочем, у идеи сферы Дайсона было и есть немало критиков, которые приводят справедливые аргументы в пользу технической нереализуемости и логической и социальной бессмысленности такой мегаструктуры.

Во-первых, для создания такой структуры придётся извести на стройматериалы целую планету.

Во-вторых, строительство сферы предполагает создание огромных производственных мощностей и средств доставки, не говоря уже об источниках энергии для этого.

В-третьих, любая жёсткая структура (сферическая, кубическая, какая угодно) будет неизбежно разрушена многочисленными астероидами и кометами либо центростремительным ускорением — сфера Дайсона должна вращаться, чтобы компенсировать гравитационное притяжение звезды.

В качестве альтернативы единой жёсткой мегаструктуре можно использовать рой из квадриллионов дешёвых спутников с зеркалами, отражающими солнечный свет на приёмники-коллекторы, которые будут преобразовывать его в электричество. Возможно, КПД системы будет не столь высоким, как у монолитной конструкции, но и инженерная сложность создания роя на много порядков ниже. Скажем, богатый минералами и металлами Меркурий можно превратить в источник материалов, благо низкая гравитация, очень разреженная атмосфера и близость к Солнцу делают его идеальным летающим месторождением. Сборку спутников-зеркал можно организовать в космосе, отправляя их на орбиты по мере готовности.

Где взять энергию для таких колоссальных объёмов добычи и производства? Выход только один: использовать всю ту же энергию Солнца, благо на Меркурии её немало. Процесс добычи, переработки и производства нужно максимально автоматизировать. Первые спутники можно пускать на орбиту вокруг Меркурия, чтобы они увеличивали выработку энергии и помогали наращивать производительность.

Даже если удастся с помощью такого роя спутников-зеркал собирать хотя бы 1 % излучаемой энергии Солнца, этого количества нам хватит не просто для того, чтобы прекратить транжирить ископаемые материалы для производства энергии, а позволит реализовать проекты, по масштабу превосходящие сам рой — к примеру, создание межзвёздного транспорта.

Бомба из чёрной дыры


Чёрные дыры можно по праву назвать крупнейшими аккумуляторами энергии во Вселенной. Правда, сегодня достать эту энергию невозможно, поскольку чёрная дыра не просто аккумулятор, а пылесос, поглощающий всё вокруг. И всё же существует идея создания мегасооружения, которая, в теории, позволит извлекать из чёрной дыры гигантские объёмы энергии. Нюанс в том, что из-за этого мегасооружения ЧД превращается в бомбу колоссальной мощности, которая может взорваться при ошибке.

Некоторые чёрные дыры не статичны, а вращаются вокруг своей оси. Какие-то даже с частотой в миллионы оборотов в секунду. Современная физика гласит, что в центре любой чёрной дыры находится гравитационная сингулярность — бесконечно малая точка с нулевой поверхностью, в которой сконцентрирована вся масса объекта.

В случае вращающейся чёрной дыры сингулярность тоже вращается — вместо точечной сингулярности мы говорим о кольцеобразной сингулярности, с нулевой толщиной и площадью поверхности.

Гравитационное поле чёрной звезды так велико, что искажает окружающее пространство-время, а вращение создаёт дополнительные возмущения. Возникает так называемая эргосфера — эллиптическая область вокруг чёрной дыры между горизонтом событий и пределом статичности. Все объекты, попадающие внутрь эргосферы, начинают неизбежно вращаться вместе с чёрной дырой. Кроме того, внутри эргосферы уже возникают частичные искажения пространства-времени.

С помощью вращения чёрная дыра передаёт свою кинетическую энергию всем объектам, попадающим в эргосферу. И именно на этом основана идея извлечения энергии, объём которой может на много порядков превышать объёмы, снимаемые со звезды роем спутников-зеркал.

Динамические процессы внутри эргосферы можно представить в виде водоворота, возникающего вокруг сливного отверстия. Вращение эргосферы приводит и к вращению магнитосферы вокруг чёрной дыры. Поэтому любой объект или частица, попав в эргосферу, получат большое ускорение. И оно может быть так велико, что поможет… вылететь из эргосферы, причём с гораздо большей кинетической энергией, чем при попадании внутрь. Своеобразный эффект пращи.

Представим, что какая-нибудь высокоразвитая цивилизация нашла быстровращающуюся чёрную дыру и построила вокруг неё сферическую оболочку из зеркал, обращённых внутрь. Оболочку сплошную, как каноническая сфера Дайсона. Благо, чёрные дыры намного меньше звёзд, так что и оболочку построить несравненно проще. Теперь открываем в ней отверстие и запускаем внутрь пучок электромагнитных волн. Эти волны получают с помощью эргосферы ускорение и вылетают наружу, отражаются от зеркала, возвращаются в эргосферу, ещё больше ускоряются, опять вылетают, отражаются, возвращаются, ускоряются, и т. д. (какая-то часть волн будет потеряна из-за падения на горизонт событий). Каждое попадание излучения в эргосферу приводит его экспоненциальному усилению. Это так называемый эффект рассеивания с помощью сверхизлучения, впервые предсказанный советским физиком Яковом Зельдовичем.

Если в какой-то момент открыть часть оболочки вокруг чёрной звезды, то мы сразу получим мощнейший исходящий пучок энергии. Закинули внутрь порцию энергии, а обратно получили во много раз больше. Тем, кто вспомнит про незыблемый закон сохранения энергии и перпетуум мобиле, сразу ответим, что никакого чуда тут нет: усиление волн в эргосфере приводит к замедлению вращения чёрной дыры.

Теоретически, такая мегаструктура способна стать для своих создателей практически неиссякаемым источником энергии.

А при чём тут бомба?

Если вовремя не выпустить энергию из оболочки, та рано или поздно взорвётся. Сверхмассивная чёрная дыра может исторгнуть из себя столько энергии, сколько выделяется при взрыве сверхновой.

Звёздный двигатель


Звёзды не стоят на месте, они вращаются вокруг центров своих галактик, по пути испытывая гравитационное воздействие друг друга. И хотя мы этого не замечаем, звёзды вместе со своими планетами мчатся в пустоте с гигантскими скоростями, за секунду пролетая тысячи километров.

Путешествуя вокруг центра галактики, звёздные системы могут попадать в неприятности. Например, пролететь неподалёку от взорвавшейся сверхновой. Или пересечь зоны, наполненные астероидами. Или вообще попасть в гравитационный плен какой-нибудь крупной звезды. Впрочем, даже если астрономы смогут спрогнозировать неприятную встречу, которая произойдёт через миллион лет, то что нам делать?

Любой здравомыслящий человек скажет: «Выкинуть чушь из головы и наслаждаться своей коротенькой жизнью». Вполне справедливо, ведь никто не знает, что будет с человечеством через миллион лет, и мы-то уж точно ничего не можем поделать с движением нашей звезды.

Однако если мы станем гораздо более развитой цивилизацией — способной построить нечто, сравнимое со сферой Дайсона, — то наши потомки вполне могут отнестись к этому иначе. Например, захотят изменить траекторию движения Солнечной системы, чтобы направить её по более благоприятному маршруту. То есть построят звёздный двигатель, который за счёт излучаемой звездой энергии скорректирует вектор её полёта.

Самый простой вариант — двигатель Шкадова. По сути, это параболический солнечный парус, построенный рядом с Солнцем. Парус будет отражать излучаемые звездой фотоны, создавая реактивную тягу, начнёт менять траекторию полёта. А чтобы факел не сжигал проходящие через него планеты, — например, Землю, — отражатель нужно разместить вне плоскостей их орбит. В случае с Солнечной системой это означает, что вектор движения Солнца окажется направлен так, что звезда постепенно покинет Млечный Путь.

В теории, гравитационное притяжение должно компенсироваться давлением излучения, а значит отражатель должен быть очень лёгким, то есть тонким — микронной толщины. Параболическая форма нужна для того, чтобы собирать отражённые фотоны в направленный факел, иначе реактивной тяги будет недостаточно для изменения траектории звезды, сила тяги у такого двигателя и без того невысока. Практически гомеопатическая.

Поэтому летом этого года профессор Мэтью Каплан предложил идею другой конструкции звёздного двигателя. Эта работа была опубликована в рецензируемом научном журнале Acta Astranautica: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576519312457 (pdf).

В отличие от пассивного двигателя Шкадова, двигатель Каплана является настоящим активным термоядерным двигателем гигантского размера.

Скорость истечения реактивной струи должна составить около 1 % скорости света. А второй луч должен быть направлен в противоположную сторону, толкая само Солнце. Чем питать такой «турбонаддув»? По мнению автора, решение этой проблемы состоит из двух частей.

Во-первых, двигатель может с помощью мощного электромагнитного поля всасывать водород и гелий, испускаемые Солнцем в виде «солнечного ветра». Однако этого объёма вещества не хватит для работы двигателя. Поэтому с помощью описанного выше роя спутников-зеркал можно фокусировать отражённый солнечный свет в точке на поверхности звезды прямо напротив двигателя, что приведёт к локальному перегреву и выбрасыванию миллиардов тонн вещества Солнца. Звезде это не навредит, она достаточно велика.

Выброшенное вещество можно также собирать и разделять на гелий и водород, чтобы было чем питать колоссально прожорливый термоядерный звёздный двигатель. «Противолуч», который не позволяет двигателю врезаться в Солнце, представляет собой струю водорода, который выбрасывается с большой скоростью благодаря электромагнитному ускорителю.

Для сравнения, двигатель Шкадова способен сдвинуть Солнце на 100 световых лет за 320 млн лет, а двигатель Каплана — менее чем за 2 млн лет. Это уже может увести наш дом подальше от сверхновой. При желании, таким образом можно путешествовать между звёздами, сокращая дальность перелёта на кораблях и колонизируя галактику. Или вообще переехать, скажем, в Андромеду: за 10 млн лет двигатель способен вывести Солнечную систему из нашей галактики.

Как вы понимаете, такая мегаструктура, как звёздный двигатель — это удел цивилизаций, у которых горизонт планирования измеряется целыми эпохами. Впрочем, как и в случае с предыдущими двумя постройками.

habr.com

Сфера Дайсона - это... Что такое Сфера Дайсона?

Сфера Дайсона — гипотетический астроинженерный проект Фримена Дайсона, представляющий собой относительно тонкую сферическую оболочку большого радиуса (порядка радиуса планетных орбит) со звездой в центре. Предполагается, что развитая цивилизация может использовать подобное сооружение для полной утилизации энергии центральной звезды и/или для решения проблемы жизненного пространства.

Согласно теоретическим расчётам, для сооружения сферы Дайсона необходимо вещество с массой порядка массы Юпитера.

Поиск Сфер Дайсона — перспективное направление программы SETI. Сооружение подобных масштабов может быть обнаружено существующими средствами по его инфракрасному излучению с нетипичным спектральным распределением (таким образом, Сфера Дайсона является всенаправленным мощным излучателем). Для этих целей планируется использовать телескоп SIRTF.

К настоящему времени человечеству неизвестны способы практической реализации сферы Дайсона.

Критика и модификации

Сфера Дайсона должна быть приведена во вращение вокруг центральной оси, чтобы центробежная сила уравновесила силу притяжения центрального светила. Однако, так как центробежная сила достигает максимума на экваторе, и равна 0 на полюсах вращающегося тела, то на полюсах сферы Дайсона ничто не уравновешивает силы притяжения центрального светила. В результате сфера будет неизбежно разрушена.

Для предупреждения данной угрозы, идея сферы Дайсона была развита в нескольких вариантах:

  • Жесткое кольцо относительно небольшой ширины (порядка процентов диаметра) — см. Кольцо Нивена.
  • Жесткое широкое экваториальное кольцо, разомкнутое вблизи полюсов и изогнутое по поверхности постоянного абсолютного значения вектора ускорения свободного падения, так что вес пробного тела одинаков в любой точке на внутренней стороне Сферы. Такая поверхность напоминает по форме игрушку-волчок с центральным утолщением. Большее притяжение звезды вблизи экватора компенсируется центробежной силой за счёт большей линейной скорости вращения в неинерциальной системе отсчёта; в высоких широтах в связи с уменьшением гравитационного воздействия звезды требуются меньшие центробежная сила и радиус сечения плоскостью, перпендикулярной к оси вращения. Данная поверхность не является эквипотенциальной для гравитационного поля (складывающегося из гравитационного поля звезды и поля центробежной силы) в собственной вращающейся системе отсчёта конструкции, поэтому сила тяжести направлена не по нормали к поверхности. Однако внутренняя сторона Сферы может быть сконструирована в виде концентрических террас, а не гладкой, так чтобы локальное отклонение силы тяжести от нормали к поверхности террасы не превышало заданного значения.
  • Раковина Покровского — модификация, предложенная советским ученым Г. И. Покровским, представляющая собой совокупность колец.
  • Структура Крисвелла — развитие идеи Сферы Дайсона, но с фрактальной поверхностью для максимизации площади, воспринимающей излучение звезды поверхности.

Все такие варианты уже нельзя называть «сферой», но такое общее название сохраняется исторически.

Сфера Дайсона — вариант с поверхностями постоянного абсолютного значения вектора ускорения свободного падения (модель показана с сечением)

Сферы Дайсона в художественных произведениях

  • По признанию самого Фримена Дайсона, идею сферы он впервые обнаружил в фантастическом романе Олафа Стэплдона «Создатель звёзд».
  • Мир-Кольцо из одноимённого романа Ларри Нивена представляет собой своеобразный компромисс между сферой Дайсона и обычной планетой. При этом идея об использовании сферы Дайсона высказывается в последней книге серии — «Дети Кольца».
  • Борьба землян с инопланетной цивилизацией, использующей Сферу Дайсона, описана в романах Роджера Макбрайда Аллена «Кольцо Харона» и «Разбитая Сфера».
  • Действие трилогии «Орбитсвилль» Боба Шоу происходит в сфере Дайсона, построенной неизвестной древней цивилизацией.
  • Упоминается в цикле романов Дэна Симмонса «Песни Гипериона».
  • Также подробное описание сферы Дайсона встречается в произведениях Андрея Ливадного, серия книг «История Галактики».
  • Упоминание о сфере Дайсона встречается в одном из эпизодов саги «Звездный путь: Следующее поколение» в эпизоде 6-го сезона «Древность».
  • Первые этапы построения сферы Дайсона описаны в трилогии «Золотой век» Джона Райта
  • Действие повести «Консервный нож» Василия Головачева происходит в звездной системе, заключенной в Сферу Дайсона, и касается реализации и использования этого гипотетического сооружения. А также в произведении «Черный человек»
  • В книге Михаила Ахманова «Странник, пришедший издалека» Сфера Дайсона является ключевой целью работы цивилизации Сархов и носит название «Великий план Сархата»
  • В клипе «Неизбежность» группы «Complex Numbers» сфера Дайсона используется в качестве местообитания потомков современного человека
  • В серии романов Николая Басова «Мир Вечного Полдня» действие происходит в сфере Дайсона, куда перенесён город с Земли.
  • Конечный пункт романа Роберта Силверберга «Через миллиард лет» — сфера Дайсона, построенная расой инопланетян-негуманоидов, исследовавших галактику задолго до рождения человечества.
  • Также сфера Дайсона упоминается в повести «Кто там?» Бориса Штерна. Сфера рассматривается как способ изоляции космической аномалии.
  • В романе «Шелкопряд» писателя Тимоти Зана для постройки Сферы цивилизация использовала целую планетную систему, производя металлический материал.
  • В книге Ульяма Форсчена «Реванш Императора». Там встречается как Кольцо Нивена, так и сфера Дайсона.
  • В трилогии Д. Брина «Возвышение» структуры Крисвелла вокруг угасающих звёзд служат перенаселёнными обиталищами для цивилизаций, уже прошедших этап межзвёздных путешествий.
  • В одной из повестей Дж. Лорда «Сияющий полдень Уренира» (серия «Ричард Блейд»). Сфера построена расой, достигшей вершин развития технологии и социума; отдельные её области используются как «заповедники» для других рас, в том числе инопланетных.
  • В серии книг Эльтерруса Иара «Безумие Бардов»
  • Упоминается как место жизни некоторых представителей земной расы в романе М. Суэнвика «Вакуумные цветы».
  • Кольцо Нивена упоминается в романе Гарри Гаррисона «Звездные похождения галактических рейнджеров»

Сферы Дайсона в компьютерных играх

  • В игре «Freelancer» сферу Дайсона использует инопланетная раса, именуемая странники (по другим версиям перевода — кочевники, номады (англ. nomad — кочевник)).
  • В играх серии «Space Empires» кольца и сферы вокруг звёзд могут строить все расы на высоком уровне развития.
  • В игре «Homeworld» и «Homeworld 2» на фоне некоторых локаций наблюдаются обломки циклопических колец, явно превосходящих размеры планет земного типа. Вероятно, в прошлом эти кольца образовывали некий туннель.
  • В игре Звёздные волки 2: Гражданская война главный герой вместе с командой в ходе поисков артефактов Предтеч оказывается внутри сферы Дайсона.
  • Во вселенной Warhammer 40,000 одно из божеств расы Некрон после поглощения многих других К'тан заперся в сфере Дайсона.
  • В любительском аддоне Xtended к игре X3 Reunion сферу использует раса древних (сонены) и игрок участвует в миссиях с ней
  • Во вселенной Halo Ушедшие используют сферы Дайсона как базы для своих армий. Например, в стратегии Halo Wars в подобной сфере был спрятан космофлот.
  • В игре Mass Effect 2 Легион упоминает, что геты строят сферу Дайсона (строительство ведется 264 года), чтобы загрузить туда свои программы и стать единым целым.
  • В игре Космические рейнджеры 2 существует несколько колец и сфер вокруг планет. Также один из доминаторов (Террон, являвшийся планетой) может стать сферой Дайсона.
  • В игре Mass Effect 3 в системе Тиккун, в ходе войны за возвращение своей родной планеты, кварианцы значительно повредили сферу Дайсона, построенную гетами.

См. также

dic.academic.ru

Ответы Mail.ru: Что такое сфера Дайсона?

Уважаемый ядерный физик и выдающийся писатель Фримэн Дайсон является воплощенной мечтой писателя-фантаста. В 1960 году он высказал идею о том, что в будущем человечеству понадобится построить огромную сферу (теперь ее называют Сфера Дайсона) , которая включит в себя всю солнечную систему, для того, чтобы как можно эффективнее использовать солнечную энергию. Дайсон искренне верит в инопланетян и считает, что контакт с ними состоится в ближайшем будущем. <img src="//otvet.imgsmail.ru/download/4fb18d0cf1abf786694573c820b998bf_i-3115.jpg" > СФЕРА ДАЙСОНА - проект поселения в космосе, детально обоснованный и просчитанный в 1960 году известным английским физиком-теоретиком Ф. Дайсоном. Анализируя темпы развития земной цивилизации, он пришел к выводу, что непрекращающийся рост человечества неизбежно вытеснит его за пределы Земли (см. "Биг Джамп"). Как альтернативу, Дайсон предложил.. . взорвать несколько планет, и из полученного материала соорудить вокруг Солнца гигантскую сферу на внутренней поверхности которой и расселить людей. <img src="//otvet.imgsmail.ru/download/4fb18d0cf1abf786694573c820b998bf_i-3116.jpg" > Еще один вариант предложила Принстонская группа физиков под руководством О'Нейла. Эти ученые разработали на уровне технического проектирования космическую станцию на которой можно разместить примерно 10 тысяч человек. Срок строительства при сегодняшних возможностях составляет примерно 15-20 лет. Эта же исследовательская группа утверждает, что при наблюдаемом сегодня приросте населения, уже через 250 лет возникнет потребность в подобных станциях на.. . 10 миллиардов человек. Скопление этих сооружений в космосе будет составлять все ту же сферу, оптимальные параметры которой рассчитал Дайсон. <img src="//otvet.imgsmail.ru/download/4fb18d0cf1abf786694573c820b998bf_i-3117.jpg" > К настоящему времени неизвестно о практических реализациях сферы Дайсона; по крайней мере, у человечества нет реализаций этой идеи. Эта теория прямо пересекается и не противоречит теории «чёрной дыры» , в том числе случаю чёрной дыры с выбросом энергии со стороны полюсов. Сфера Дайсона должна быть приведена во вращение вокруг центральной оси, чтобы центробежная сила уравновесила силу притяжения центрального светила. Однако, так как центробежная сила достигает максимума на экваторе, и равна 0 на полюсах вращающегося тела, то на полюсах сферы Дайсона ничто не уравновешивает силы притяжения центрального светила. В результате сфера будет неизбежно разрушена.

Сфера Дайсона - это гипотетическая искусственная сфера, которую могла бы соорудить очень развитая цивилизация для того, чтобы перехватывать все излучение родительской звезды и использовать это излучение как источник энергии. Обнаружение такой сферы могло бы быть прямым доказательством существования внеземных цивилизаций. Обнаружение подобной сферы возможно, если наблюдать излучение от внешней стороны сферы Дайсона, которая должна быть мощным источником инфракрасного излучения. Считается, что интенсивность излучения естественного пылеобразного облака обратно пропорциональна кубу длины волны, в то время как для твердого тела, которым представляется сфера Дайсона, это зависимость не столь сильная - обратно пропорциональна квадрату длины волны.

Сфера Дайсона - гипотетическое сооружение вокруг звезды, позволяющее полностью собирать энергию её излучения. Якобы, является обязательным признаком любой технически развитой цивилизации. Это, если не учитывать того, что сфера на гелиостационарной орбите - сооружение неустойчивое. Сломается только в путь. Да и большой вопрос, собирать всю энергию от звезды - кому оно надо вообще?

Сфе́ра Да́йсона — гипотетический астроинженерный проект Фримена Дайсона [1], представляющий собой относительно тонкую сферическую оболочку большого радиуса (порядка радиуса планетных орбит) со звездой в центре. Предполагается, что технологически развитая цивилизация может применять подобное сооружение для максимально возможного использования энергии центральной звезды и/или для решения проблемы жизненного пространства. Согласно теоретическим расчётам, для сооружения сферы Дайсона вокруг Солнца необходимо вещество с массой порядка массы Юпитера. Поиск сфер Дайсона — перспективное направление программы SETI. Сооружение подобных масштабов может быть обнаружено существующими астрономическими средствами по его инфракрасному излучению с нетипичным спектральным распределением (таким образом, сфера Дайсона является всенаправленным мощным излучателем). Для этих целей планируется использовать телескоп SIRTF.

Это огромный термоэлектрогенератор.

touch.otvet.mail.ru

Что такое сфера Дайсона? - RW Space

Возможно ли, что некие передовые цивилизации в нашей Галактике собирают энергию, исходящую от звезд своих систем с помощью невероятно развитых технологий? Подобная гипотеза существует и не исключена, — речь идет о так называемых «сферах Дайсона» — таинственных, искусственно созданных структурах невероятных размеров способных аккумулировать энергию звезд.

Сторонники использования солнечной энергии знают, что только малая часть этой энергии достигает Земли. Что, если человечество, как цивилизация, сможет собрать всю солнечную энергию? В этом случае нам потребуется то, что ученые называют сферой Дайсона или оболочкой Дайсона.

Физик и астроном Фриман Дж. Дайсон впервые исследовал эту идею и представил в виде теории в 1960 году. Двухстраничная статья Дайсона в журнале Science была озаглавлена как «Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения». В статье он описал свои представления о сборе солнечной энергии и предположил, что другие развитые цивилизации, в случае их существования, могли бы использовать технологии сбора солнечной энергии в глобальных масштабах. По мнению Дайсона, поиск доказательств существования таких структур может привести к открытию развитых цивилизаций в других частях галактики.

Данная теория могла быть забыта, если бы в конце 2015 года не была обнаружена звезда, наблюдение за которой вызвало бурные споры у астрономов. Речь идет о звезде KIC 8462852, затухания которой и навели некоторых исследователей на возможность существования на ее орбите сферы Дайсона.

KIC 8462852, также известная как «Звезда Табби», привлекла в бюджет миссии с помощью кампании на Kickstarter, которую возглавила Татехи Бояджиан, сделавшая открытие, более 100 тысяч долларов. Это позволило Бояджиан и ее коллегам провести обширные наблюдения за этой звездой при помощи радиотелескопа Green Bank в октябре 2016 года. Не смотря на то, что никаких поразительных открытий с тех пор сделано не было, выяснилось, что это не единичное явление. Примерно в это же время, осенью 2016 года, астрономы обнаружили вторую возможную сферу Дайсона.

Говорит ли это о том, что сферы Дайсона, находясь в области научной фантастики и теории в течение двадцатого века, могут быть действительно реальны? Что из себя представляют эти таинственные мегаструктуры и каковы возможности предполагаемой цивилизации, создающей их?

Первоначально некоторые ученые представляли сферу Дайсона в виде искусственно созданной сферы материи вокруг звезды. Однако, не смотря на то, что Дайсон использовал слово «оболочка», он не представлял сферу из энергетических коллекторов в виде единого целого и твердого покрытия. Вот что он написал в своей статье 1960 года, опубликованной в журнале Science:

«Технически невероятно сложно создать сплошную оболочку или кольцо, окружающее звезду. Форма «биосферы», которую я предусмотрел, состоит из множества объектов, движущихся по независимым орбитам вокруг звезды.

Сфера Дайсона может скажем находится на орбите Земли вокруг Солнца, то есть на расстоянии около 150 миллионов километров».

Интересная трактовка понятия «сферы Дайсона» была предложена на сайте SentientDevelopments:

«Оболочка вокруг звезды будет состоять из множества коллекторов. Согласно этой модели вся (или по крайней мере значительное количество) солнечной энергии будет попадать на принимающую поверхность, после чего ее можно будет использовать. Возможно, именно наличие подобных структур является логическим следствием долгосрочного выживания и эскалации энергетических потребностей технологической цивилизации».

Подобные теории не могли не вызвать интерес у писателей-фантастов. Сам Дайсон признался, что идею о мегаструктурах он заимствовал у научной фантастики еще до того, как представил свою теорию. Так, например, автор-фантаст Олаф Стэпледон впервые упомянул эту идею в своем научно-фантастическом романе 1937 года Star Maker, который Дайсон, по-видимому, читал и черпал оттуда свои идеи.

Каким же образом астрономы пришли к необходимости поиска доказательств существования сфер Дайсона, в пространстве галактики Млечный Путь? Еще до открытия KIC 8462852, многих астрономов постигло чувство разочарования в результате десятилетий поиска радиосигналов от интеллектуальных цивилизаций за пределами Земли. Необходимость в существовании новой стратегии давно назрела и начиная с 2013 года астрономы стали успешно использовать метод спектрального анализа для получения достоверной картины при наблюдении за космическими объектами.

NASA призналось, что знает о существовании инопланетной жизни

Таким образом, согласно оригинальному определению и технической концепции, сфера Дайсона представляет собой совокупность орбитальных коллекторов в пространстве вокруг звезды развитой цивилизации. Основным предназначением сферы является сбор солнечной энергии на принимающую поверхность для последующего ее использования. По мнению, Фримана Дж. Дайсона, который в 1960 году стал первым ученым, изучающим эту концепцию, данный метод сбора энергии является неизбежным этапом эволюции любой развитой цивилизации.

нравится(11)не нравится(0)

Источники: earthsky

rwspace.ru


Смотрите также