Можем ли мы построить сферу Дайсона?

Смелое решение: Сфера Дайсона. Эта мегаструктура - изначально задуманная как гигантская оболочка, окружающая солнце, облицованная зеркалами или солнечными панелями, - предназначена для сбора каждой йоты энергетического выхода звезды. В случае нашего Солнца эта колоссальная цифра составляет 400 септиллионов ватт в секунду, что примерно в триллион раз превышает наше текущее потребление энергии во всем мире. Более того, внутренняя часть сферы Дайсона, теоретически, могла бы обеспечить гораздо более пригодную для жилья недвижимость, чем просто какая-то планета.

Физик Фриман Дайсон (Freeman Dyson) предположил, что технологически продвинутая раса, достигшая предела расширения своей цивилизации из-за истощающихся материальных и энергетических ресурсов, будет стремиться использовать свое солнце, чего бы это ни стоило.

«Следует ожидать, что в течение нескольких тысяч лет после того, как он вступит в стадию промышленного развития, любой разумный вид должен будет существовать в искусственной биосфере, которая полностью окружает ее родительскую звезду», - писал Дайсон в научной статье 1960 года, которая привела его к мысли об этой мегаструктуре, получившей в последствии его имя.

С инженерной точки зрения Сфера Дайсона выглядит довольно дико. Часто она изображается фантастами как огромный полый шар, но такая структура невозможна. «Реальная сфера вокруг Солнца совершенно непрактична, - говорит Стюарт Армстронг (Stuart Armstrong), научный сотрудник Института будущего человечества Оксфордского университета, который изучал концепции различных мегаструктур.

Армстронг говорит, что прочность на растяжение, необходимая для предотвращения разрыва Сферы, значительно превышает прочность любого известного материала. Другая проблема: Сфера не будет гравитационно связываться со своей звездой стабильным образом. Это, возможно, нелогично; Вы можете подумать, что идеальная Сфера вокруг звезды будет стабильной. Но если бы какая-либо часть Сферы была подтолкнута ближе к звезде, скажем, из-за удара метеора, то эта часть стала бы притягиваться к звезде, вызывая нестабильность.

Итак, фантастический вариант Сферы Дайсона, кажется, не согласуется с физикой. Родственная концепция - Рой Дайсона - более перспективна. «Рой - более реалистичная модель», - говорит Армстронг.

Рой Дайсона состоит из тысяч относительно небольших зеркал или солнечных панелей, расположенных вокруг Солнца. Подобно густому облаку пчел, гудящему вокруг улья, Рой Дайсона в значительной степени скрывает солнце от внешнего вида, захватывая большую часть доступной солнечной энергии.

Армстронг говорит, что производственный процесс, управляемый роботом, может создать Рой Дайсона всего за несколько десятилетий. Его план основан на экспоненциальной отдаче от высокоэффективного цикла, начало которого должны запустить роботы, добывающие материалы на Меркурии. Материал поднимается на орбиту (не слишком энергозатратно, учитывая слабую гравитацию Меркурия), где он превращается в аккумулятор энергии Роя Дайсона.

Армстронг говорит, что на создание первого блока уйдет десятилетие, его площадь будет меньше половины квадратных миль, и он будет иметь «толщину оловянной фольги». Этот сегмент будет стимулировать рост добычи полезных ископаемых и строительство аккумуляторов и так далее. Потом начнутся еще три аналогичных цикла, каждый из которых будет масштабнее предыдущего. «Все дело в экспоненциальной обратной связи», - говорит Армстронг.

Армстронг считает, что около половины массы Меркурия - около 2 секстиллиона фунтов - можно будет использовать на получение элементов кислорода и железа. Эти элементы могут быть объединены, чтобы сформировать оксид железа под названием гематит, который мы, люди, использовали для изготовления зеркал с древних времен. Зеркала могут отражать солнечный свет для питания генератора, похожего на солнечную тепловую электростанцию, но приспособленного для работы в космосе.

После 40 лет такой работы от Меркурия ничего не останется. Маленькая планета будет превращена в орду горнодобывающих и производственных роботов, работающих во флоте солнечных накопителей Роя Дайсона. Однако для создания полноценного Роя Дайсона, который бы улавливал почти все солнечные лучи, потребовался бы демонтаж, возможно, всей внутренней солнечной системы - Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Но, как говорит Армстронг, что как только инженеры смогут достигнуть этой продвинутой стадии, такая перспектива не будет казаться такой уж сложной. Добыча газа на Венере займет всего год, учитывая всю полученную к тому моменту энергию и робототехнику после кончины Меркурия.

При разработке этого сценария плана Роя Дайсона Армстронг исходил из того, что, по его консервативной оценке, для отправки материалов с Меркурия потребуется всего одна десятая полученной при этом энергии. Остальные 90 процентов доступной энергии пойдут на добычу и переработку руды. Далее он предположил, что зеркало и связанный с ним генератор будут перерабатывать только одну треть доступной солнечной энергии, что ниже КПД некоторых из сегодняшних солнечных генераторов.

Если мы собираемся разрушить Землю, чтобы построить Рой, то, очевидно, нам понадобятся некоторые новые места обитания посреди Роя. Они могут иметь форму больших вращающихся космических колоний, таких как цилиндры О'Нила, расположенные на пригодных, умеренных, средних расстояниях между Землей и Солнцем, и в безопасных зонах, через которые не будут пролетать солнечные коллекторы Роя. Среды обитания могут обмениваться получаемой энергией через лазеры в обширной сети Роя.

С другой стороны, создание похожих на Землю оазисов в качестве замены нашей демонтированной планеты может и не ставиться в качестве основной задачи при конструировании Роя Дайсона. Наиболее распространенная причина, по которой человечество может однажды пожелать всей излучаемой Солнцем энергии, заключается в том, чтобы запитать невероятно сложные компьютеры. Возможно, эти компьютеры на самом деле стали бы нами - в форме пост-биологического сознания - лишенные необходимости в воздухе, воде или еде.

«Когда мы думаем о том, как будущие люди видят [создание мегаструктуры], мы склонны увлекаться конкретными изображениями различных мест обитания, с естественной травой и другими привычными штуками», - говорит Армстронг. «Но наши ценности могли бы измениться ... мы и сами могли бы жить в машинах».