Сфера Дайсона

Сфера Дайсона – гіпотетична астрооінжеренрна мегаструктура, вперше описана в 1959 році американським фізиком і футурологом Фріменом Дайсоном у науковому журналі Science, в статті під назвою “Пошук штучних зоряних джерел інфрачервоного випромінювання. 

Згідно з припущеннями автора, відповідним чином розвинена цивілізація змогла б побудувати величезну споруду, яка повністю оточувала б зірку, даючи можливість використовувати майже всю енергію, яку випромінює зірка, для цивілізаційних цілей. Дайсон припустив, що такі структури будуть логічним наслідком наростаючих енергетичних потреб технологічної цивілізації та будуть необхідністю для її довгострокового виживання.

За визнанням самого Фрімена Дайсона, ідею сфери він вперше виявив в фантастичному романі Олаф Стейплдон «Творець зірок» (1937), в якому він описав “кожну Сонячну систему … оточену марлею світлових пасток, яка зосереджувала енергію, що витікає із сонячної енергії для розумного використання”.

Згідно з теоретичними розрахунками, для споруди сфери Дайсона навколо Сонця необхідно речовина з масою порядку маси Юпітера.

Найчастіше Сферу Дайсона уявляють у вигляді – повної кулі з товщиною стінки близько 3 метрів і діаметром, більшим, ніж орбіта Венери.

Згодом були запропоновані інші варіанти конструкцій, що передбачають побудову штучної споруди або серії споруд, що охоплюють зірку. Ці пізніші пропозиції не обмежуються сонячними електростанціями, в багатьох з яких входять будинки або промислові елементи. Більшість візій описують суцільну оболонку речовини, що охоплює зірку, що вважається самим Дайсоном найменш правдоподібним варіантом ідеї.

Оболонка Дайсона

Варіантом сфери Дайсона, яку найчастіше зображують у художній літературі, є “оболонка Дайсона”: рівномірна тверда оболонка речовини навколо зірки. Така структура повністю змінила б викиди центральної зірки і перехопила б 100% виходу енергії зірки. Така споруда також забезпечить величезну поверхню, яку багато хто передбачає використовувати для проживання, якби поверхня могла бути придатною для життя.

Сферична оболонка сфери Дайсона в Сонячній системі з радіусом однієї астрономічної одиниці , так що внутрішня поверхня отримала б таку ж кількість сонячного світла, як Земля на одиницю тілесного кута , мала б площу поверхні приблизно 2,8 × 1017  км2, або приблизно в 550 мільйонів разів більше поверхні Землі.

Однак існує кілька серйозних теоретичних проблем із твердим варіантом оболонки сфери Дайсона.

Згідно Теореми оболонки, така структура не мала б чистої гравітаційної взаємодії зі своєю центральою зіркою зіркою і могла б дрейфувати по відношенню до неї. Якщо такі рухи залишалися некоригованими, вони могли врешті-решт призвести до зіткнення між сферою та зіркою – швидше за все, з катастрофічними результатами. Такі структури потребували б або якоїсь форми рушія, щоб протидіяти будь-якому дрейфу, або якимось чином відштовхувати поверхню кулі від зірки.

З тієї ж причини така оболонка не мала б чистої гравітаційної взаємодії ні з чим іншим усередині неї. Вміст будь-якої біосфери, розміщеної на внутрішній поверхні оболонки Дайсона, не буде притягуватися до поверхні кулі, а просто падатиме на зірку.

Було запропоновано, щоб біосфера могла міститися між двома концентричними сферами, розміщеними у внутрішній частині сфери, що обертається, створюючи штучну “силу тяжіння” з найбільшим значенням цієї біля екватора. Або біосфера має бути розміщена на зовнішній стороні кулі, де вона буде утримуватися на місці зіркою сила тяжіння. Вочевидить, тоді треба забепечити штучне освітлення для біосфери через екранування світла центральної зірки оболонкою.

Ще проблема – жоден відомий або гіпотетичний матеріал не є достатньо міцним, щоб витримати механічне напруження в подібній сфері, спричинене силою притягання Сонця.

Також в Сонячній системі можепросто не вистачити будівельного матеріалу для побудови оболонки Дайсона радіусом 1а.о.

Рій Дайсона

Сам Дайсон заявив, що його концепцію було неправильно зрозуміло, і він вважав її скоріше “роєм” менших тіл, що рухаються на незалежних (хоча близьких) орбітах. Цей підхід до будівництва має переваги: ​​компоненти можуть мати відповідний розмір, і їх можна будувати поступово.  Різні форми бездротового передавання енергії можуть бути використані для передачі енергії між компонентами рою та планетою.

Недоліки, обумовлені природою орбітальної механіки, роблять розташування орбіт рою надзвичайно складним. Найпростішим таким розташуванням є кільце Дайсона, в якому всі подібні структури мають однакову орбіту. Більш складні візерунки з більшою кількістю перехоплюють більшу частину виходу зірки, але призводять до того, що деякі конструкції періодично затемнюють інші, коли їх орбіти перекриваються.

Ще однією потенційною проблемою є те, що збільшення втрати орбітальної стійкості при додаванні більшої кількості елементів збільшує ймовірність орбітальних збурень.

Бульбашка Дайсона

Ынакшим типом сфери Дайсона є “бульбашка Дайсона”. Це більше схоже на рій Дайсона, що складається з безлічі незалежних конструкцій, і таким же чином може бути побудований поступово.

На відміну від рою Дайсона, конструкції, що її складають, не знаходяться на орбіті навколо зірки, а будуть статитами – супутниками, підвішеними за допомогою величезних легких вітрил, що використовують світловий тиск, щоб протидіяти притяганню зірки. Оскільки відношення світлового тиску до сили тяжіння зірки є постійним незалежно від відстані (за умови, що супутник має безперешкодну пряму видимість до поверхні своєї зірки), такі супутники можуть також змінювати свою відстань від їх центральної зірки.

Top
ukUkrainian
en_GBEnglish ukUkrainian