Что такое сфера Дайсона? Наука и технология

Как и М.А. Булгаков, жилищный вопрос разорил москвичей. Проблема перенаселения уже стоит очень остро не только с точки зрения

Что такое сфера Дайсона?
Наука и технология

Как и М.А. Булгаков, жилищный вопрос разорил москвичей. Уже сейчас проблема перенаселения стоит очень остро не только в масштабе отдельных городов, но и в масштабе планеты Земля в целом. Представьте себе, что произойдет в будущем, в очень далеком будущем, если численность человечества продолжит расти в том же духе, что и раньше.

Как выход из этой проблемы многие ученые предлагали расширение космоса, об этом написано огромное количество фантастических произведений, снято множество фильмов.

Но, помимо «жизненного пространства», развивающейся цивилизации нужна энергия, много энергии! Самый верный и как-то самый очевидный источник — Солнце: зачем же сжигать органику или проводить опасные ядерные реакции, если все, что вам нужно, как говорится, падает с неба. Вопрос только в том, как уловить достаточно этой энергии.

Примерно так рассуждал английский физик Фримен Джон Дайсон. В 1960 году он предложил чрезвычайно интересный проект астроинженерии, который мог решить как проблему отсутствия среды обитания, так и нехватки энергии.

Решение Ф. Дайсона

Такими проектами можно назвать астроинженерные проекты, масштабы которых сопоставимы с планетами, звездами и планетными системами. Конечно, это идеи далекого будущего, но, в отличие от простых фантазий, они научно обоснованы. Представление таких проектов потребует большого воображения и умения отбрасывать стереотипы. Сфера Дайсона — это своего рода жемчужина астроинженерных идей, как в прямом, так и в переносном смысле. Так что это?

Представьте себе огромную сферу радиусом, равным расстоянию от Земли до Солнца (1 астрономическая единица), внутри которой находится центральная звезда планетной системы. Чтобы лучше понять идею, посмотрите на схему и дайте волю своему воображению. Для построения такой циклопической структуры требуется масса вещества, по крайней мере равная массе Юпитера. На внутренней поверхности сферы будут обитатели, которые смогут улавливать почти все излучение своей звезды.

Устройство Dyson Sphere

Цивилизация сферы не зависит от какого-либо топлива, пока светит ее звезда, а для таких светил, как Солнце, этот период составляет миллиарды лет. Энергопотребление такой цивилизации может достигать значения около 4х1026 Вт. Чтобы представить себе масштабы, вспомните, сколько киловатт вы потребляете в месяц.

А сколько там будет места: внутренняя поверхность такого сооружения составляет около 600 миллионов наземных поверхностей. Если мы поместим все современное человечество на такое количество планет, как наша, то на каждой из них будет жить только 10 человек, а здесь все находится в одной планетной системе. В чем проблема дома, когда места хватит всем на тысячи будущих поколений. Выглядит фантастически…

Кстати, сам Дайсон признается, что идею шара он позаимствовал у писателя-фантаста Олафа Стейплдона, автора романа «Создатель звезд», в котором описывается такая конструкция. А наш соотечественник К.Э. Циолковский был очень близок к идее шара, предлагая построить вокруг Солнца множество космических поселений, которые со временем смогут улавливать всю солнечную энергию. Но именно Ф. Дайсон подтвердил идею Сферы, рассчитал параметры конструкции, создал модели, поэтому название в его честь вполне правильное.

А может, кто-то уже построил?

Конечно, Сфера Дайсона не будет построена в ближайшие десять лет или даже в следующем столетии, и для землян этот проект — далекая мечта. Но в конце концов, Земля — ​​не единственная планета в космосе, и, возможно, наши братья по разуму, находящиеся на световых годах от нас и на миллионы лет развития впереди нас, уже построили такие сферы.

Опять фантазия? Однако исследователи из исследовательского проекта внеземного интеллекта Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) довольно серьезно отнеслись к идее поиска «инопланетных» сфер. Предполагается, что структура высокоразвитой цивилизации будет излучать в инфракрасном диапазоне, потому что никому не нужно избыточное тепло. Параметры излучения твердого тела такого размера будут отличаться от излучения туманностей, что теоретически позволит находить такие артефакты среди природных объектов.

Инфракрасный телескоп SIRTF

Для поиска Сфер других цивилизаций планируется использовать инфракрасный космический телескоп SIRTF (Space Infrared Telescope Facility) НАСА. Так что, возможно, мы обнаружим, что проект Дайсона уже реализован нашими космическими соседями.

Ложка дегтя и пути ее преодоления

Сможет ли человечество осуществить столь амбициозный проект, сможет ли кто-нибудь еще во Вселенной осуществить его? По мнению критиков, сфера Дайсона в своей первоначальной модификации будет нестабильной и разрушится.

Дело в том, что для преодоления гравитационной силы Солнца или другой звезды конструкция должна вращаться вокруг оси. Тогда центробежная сила уравновесит силу тяжести. Чем-то эффект напоминает волчок. Однако трудность заключается в том, что центробежная сила максимальна на экваторе и равна нулю на полюсах. То есть ничто не уравновесит Сферу на полюсах. Это привело бы к гибели всего астроинженерного предприятия. Для разрешения этого противоречия было предложено множество изменений первоначального дизайна: это и кольцо Niven, и менее амбициозные станции O’Neill, и ряд смелых и грандиозных концепций, рассмотрение которых достойно отдельной статьи.

Получить столько вещества, построить конструкцию, защитить ее от внешних воздействий будет крайне сложно: все это, на наш взгляд, делает проект практически невозможным. Но могли ли древние, сидя на дереве, представить себе ту же Останкинскую телебашню?

Независимо от того, осуществляется этот проект или нет, идея заслуживает внимания, по крайней мере, писателей-фантастов, прежде всего инженеров, астрономов и других ученых. Возможно, сфера Дайсона — это сказка, миф нашего времени, но помните: история Дедала и Икара была написана несколько тысячелетий назад. А тысячелетия в масштабе Вселенной ничтожны.

Вы дочитали статью до конца? Примите участие в обсуждении, выскажите свою точку зрения или просто проголосуйте за статью.

Люди потребляют огромное количество энергии для поддержания своей повседневной жизни. Это число растет с каждым годом и, как говорят ученые, скоро энергии станет недостаточно для удовлетворения самых насущных потребностей человека. Вскоре ископаемое и ядерное топливо будут исчерпаны, и даже возобновляемые источники энергии, используемые в глобальном масштабе, не смогут справиться с растущим дефицитом. […]

Что такое сфера Дайсона?

Сфера Дайсона — это искусственная мегаструктура (тонкая сферическая оболочка с большим радиусом), которая охватывает всю звезду для получения ее энергии. С точки зрения прогресса, Сфера Дайсона — это гениальный технологический прорыв, который откроет эру исследований и расширений в масштабах, которые человечество в настоящее время не может понять. Другими словами, наше Солнце может стать вечной гигантской батареей и испускать огромное количество инфракрасного излучения для строительства «эфирных городов», освоения инопланетных планет и космических путешествий.

Как может выглядеть сфера Дайсона?

Первый и не лучший вариант — гигантская твердая оболочка, окутывающая Солнце, уязвимая для удара космических камней. В этом случае сфера разобьется, дрейфует и схлопнется прямо на Солнце. Более жизнеспособным вариантом будет Dyson Swarm, который представляет собой огромную коллекцию орбитальных панелей, которые собирают энергию Солнца, как солнечные батареи, но гораздо более эффективны благодаря близости к звезде.

Сложность проекта сферы Дайсона

Скажем, площадь одной из этих панелей составляет 1 квадратный километр, и человечеству потребуется около 30 квадриллионов панелей, чтобы окружить Солнце. Даже если она будет сделана как можно более легкой, потребуется не менее 100 квинтиллионов тонн материала. Но самая труднопреодолимая проблема заключается в том, что требуется безумное количество энергии и космической инфраструктуры, чтобы начать строительство, чтобы собрать все части вместе и разместить их вокруг Солнца. Панели не могут быть изготовлены на Земле, потому что она очень далеко от Солнца, что потребовало бы намного больше материалов и времени.

Предположим, наши будущие поколения найдут способ, но наша планета не сможет обеспечить необходимое количество сырья для строительства. Им придется разобрать соседние планеты, лучшим кандидатом будет Меркурий, ближайшая к Солнцу планета с металлическим ядром.

Когда появятся сферы Дайсона?

Люди очень нетерпеливы, и этот вид технологий — удивительное зрелище, которое вы хотели бы увидеть, но, к сожалению, никто из живущих сегодня не сможет увидеть такую ​​мегаструктуру, как любое из следующих 5-10 поколений. Предполагается, что такая технология возможна только в том случае, если цивилизация принадлежит хотя бы ко второму типу шкалы Кардашева. Но чтобы стать цивилизацией второго типа, человечество должно иметь полный контроль над своей солнечной системой (на каждой планете, на каждом астероиде и, конечно же, на Солнце). Ученые считают, что это возможно через несколько сотен лет, если человечество сможет выжить.

Фримен Джон Дайсон

Физик-теоретик Фримен Джон Дайсон родился 15 декабря 1923 года в Англии и умер совсем недавно, в прошлом году (28 февраля 2020 года). Именно он в 1960 году предложил идею мегаструктуры, способной использовать Солнце в качестве батареи. Дайсон известен своими работами в области квантовой теории поля, астрофизики, квантовой механики, ядерной физики и многого другого. В 1963 году ему также пришла в голову идея, не имеющая отношения к сфере Дайсона, но очень интересная. Дайсон предложил использовать кометы, периодически вращающиеся вокруг Солнца, в качестве питомников для генно-инженерных деревьев. В отсутствие силы тяжести они могут выделять кислород из своих корней для поддержания жизни человека.

В программе Dyson Sphere игрок должен построить Dyson Sphere. Объект циклопических размеров вокруг звезды потребует огромного количества разнообразных ресурсов. Стартовая планета будет только началом, в будущем планеты местной звезды будут завоеваны, и со временем начнется добыча полезных ископаемых в других системах. И все эти ресурсы нужно будет транспортировать к цели. Как именно — расскажем в этом гайде.

Как выбрать место для старта в Dyson Sphere Program

В программе Dyson Sphere игровой мир генерируется случайным образом, поэтому, прежде чем что-либо делать, исследуйте планету. Для этого щелкните его значок в левом нижнем углу и используйте среднюю кнопку мыши для прокрутки:

Обратите внимание, что полюса обозначены синими и красными стрелками, а в режиме построения на карте есть сетка. Обратите внимание, что полюса обозначены синими и красными стрелками, а в режиме построения на карте есть сетка

Карта имеет сферическую форму, она сужается к полюсам, и это оказывает большое влияние на конструкцию. Карта имеет сферическую форму, она сужается к полюсам, и это оказывает большое влияние на конструкцию

В таблице в правом верхнем углу вы можете узнать, чем богата эта конкретная планета. Минералы на поверхности отмечены выступающими из-под земли кристаллами, а залежи нефти — короткими (еле заметными) отверстиями).

На момент выхода игры в раннем доступе объем добываемой нефти не ограничен. На момент выпуска игры в раннем доступе объем добытой нефти не ограничен

Хорошей отправной точкой будет место, где есть средние или крупные месторождения железа, меди, камня и угля в относительной близости).

Одно из главных правил DSP: ни в коем случае нельзя тянуть все ресурсы в одну точку. В вашем распоряжении вся планета, места хватает, не экономьте. Мысленно разделите каждый сектор планеты по регионам. Пусть у вас есть добыча и переработка угольной руды в энергетический уголь и графит. В другом районе — медная руда на медь. В третьем секторе — камень для строительных блоков и кремний. Оставьте между ними достаточно места.

Следуйте еще одному правилу: проще довести ресурс до нужной точки, чем доделать / перестроить уже готовый. Например, совсем скоро вам понадобятся электродвигатели — они собираются из магнитов и печатных плат. Вам понадобятся медь, магниты и железо. Поэтому не добавляйте новые постройки к первоначальным участкам добычи / переработки. Сделайте это на новом месте, куда вам привезут конвейерные ленты со всем необходимым.

В одном из секторов я закончил первичную переработку нефти и оставил концы на будущее В одном из секторов я закончил первичную переработку нефти и оставил концы на будущее

Третье правило: занимает одно полушарие. По мере исследования подумайте, есть ли больше ресурсов в северном или южном полушарии и начальные локации более прибыльны, и выберите одно в качестве основного. Используйте другое полушарие для первичной обработки сырья, размещения цехов и строительных площадок сферы Дайсона, но не занимайтесь там сложной обработкой / производством. Уже одно это избавит вас от излишне длинных маршрутов доставки из одного полушария в другое и обратно.

В моем случае северное полушарие оказалось перспективнее южного, перееду туда. В моем случае северное полушарие оказалось перспективнее южного, перееду туда

Четвертое правило: выстраивайте производственные цепочки от экватора до его полюса. Из-за сферической формы карты на экваторе много места, подходящего для добычи сырья и его первичной обработки. У вас будет большое количество разнообразных таких построек.

Обработка сырья направлена ​​по экватору, а обработка компонентов, полученных в высокотехнологичных продуктах, направлена ​​на полюс. Обработка сырья направлена ​​по экватору, а обработка компонентов, полученных в высокотехнологичных продуктах. Продукция Direct Tech направлена ​​на полюс

Ближе к полюсам вы почувствуете, что карта «распродана», но места для производства высокотехнологичной продукции все равно будет. Требуемые постройки будут не так востребованы, как простые изделия.

В случаях, как на скриншоте, столб лучше не занимать, а позволить построить вокруг него. В случаях, как на скриншоте, столб лучше не занимать, а пойти и построить его вокруг

Кроме того, направляясь к полюсу, вы избежите хаотичных зданий, пересечений с другими участками и постоянного перемещения конвейерных лент.

А благодаря третьему и четвертому правилу у вас будет больше шансов, что необходимые ресурсы будут на одной параллели, а это значит, что конвейерная лента будет короткой и вам не придется тащить тот или иной товар, обматывая лентой из-за хаоса построек.