Сфера Дайсона

Сфера Дайсона (англ. Dyson sphere) — гіпотетичний астроінженерний проєкт, запропонований Фріменом Дайсоном 1960 року в статті «Пошуки штучних зоряних джерел інфрачервоного випромінювання»[1] в науковому журналі «Science». Є відносно тонкою сферичною оболонкою великого радіусу (порядку радіуса орбіти планети) із зорею в центрі.

Модель сфери Дайсона в розрізі

Пошук Сфер Дайсона вважається перспективним напрямом програми SETI. Споруда цих масштабів може бути виявлена за ІЧ-випромінюванням з нетиповим спектральним розподілом. Для пошуку сфер Дайсона планується використати телескоп Спітцер.

Походження концепції

Вперше штучну конструкцію навколо зорі, яка збирає її енергію, описав письменник-фантаст Олаф Стейплдон у романі «Творець зірок» (1937). Фрімен Дайсон почерпнув ідею саме звідти. Вчений міркував, що потреби енергії в кожної людської (технологічної) цивілізації постійно зростають. Отже, колись людство потребуватиме весь обсяг енергії, що виділяється Сонцем.

Загальний опис
Сфера Дайсона з радіусом в 1 астрономічну одиницю

Ідея Дайсона полягала в тому, що розвинута цивілізація прагнутиме максимально використати енергію випромінювання своєї зорі й оточить її суцільною сферою, яка не пропускатиме випромінювання зорі назовні. Однак така сфера, маючи власну температуру, випромінюватиме в інфрачервоному діапазоні, як будь-яке нагріте тіло. Тому для виявлення позаземної цивілізації потрібно шукати в космосі зорі з нестандартним спектром випромінювання.

На думку Дайсона, якщо сфера була б відносно тонкою сферичною оболонкою великого радіуса (приблизно радіуса планетних орбіт) із зорею в центрі, то розвинена цивілізація могла б використовувати подібну споруду для повної утилізації енергії центральної зорі та/або для розв'язання проблеми життєвого простору.

За розрахунками, для побудови Сфери Дайсона навколо Сонця необхідна речовина в кількості, яка дорівнює масі Юпітера. У цьому випадку радіус сфери становитиме близько 1,5×1011 метрів. Вчений пропонував добувати матеріал через руйнування планет шляхом зміни швидкості їх обертання. Так, якщо навколо планети уздовж ліній широти прокласти металеві ізольовані дроти, а також через саму планету перпендикулярно до ліній широти, та замкнути через металеві провідники, виведені на планетоцентричну орбіту або через плазму в магнітосфері, планета стане якорем гігантського електромотора. Залежно від напрямку струмів планета може прискорюватися або сповільнюватися. Прискорюючи обертання планети, можна довести її швидкість до величини, при якій екваторіальні області планети будуть відриватися і відлітати в космічний простір.

Критика

Для стабільності існування Сферу Дайсона необхідно обертати навколо центральної осі — у цьому випадку відцентрова сила врівноважить силу тяжіння центральної зорі. Але відцентрова сила досягає максимуму на екваторі й дорівнює 0 на полюсах тіла, яке обертається. Отже, на полюсах сфери Дайсона силу притягання центрального світила ніщо не урівноважує. В результаті сфера буде зруйнована[2].

Для забезпечення стійкості сфери Дайсона ця ідея була розвинута в кількох варіантах, які вже не є «сферами» (але історична назва збереглася).

Похідні проєкти
  • Раковина Покровського
    Кільце Нівена, Світ-кільце (англ. Niven ring, Ringworld) — жорстке кільце невеликої ширини, яке оточує зорю. Вперше описане в науково-фантастичному романі Ларрі Нівена «Світ-кільце» (1970).
  • Раковина Покровського — альтернатива сфері Дайсона, запропонована Георгієм Покровським у 1973 році. Є системою кілець різного діаметра, розташованими так, щоб перехоплювати все випромінювання зорі. Якщо подивитися на цю систему кілець ззовні, вона буде схожа на раковину з двома розтрубами, оберненими в різні боки, через які можуть входити і виходити міжзоряні кораблі[3].
  • Рій Дайсона (англ. Dyson swarm) — система супутників, які обертаються навколо зорі, вловлюючи її випромінювання. Супутники можуть мати різну форму та розміри, а «рій» з них формуватися поступово протягом тривалого періоду часу. Крім того, для передачі енергії можливі використання різних форм бездротової передачі енергії. У разі, якщо супутники утворюють чітке кільце, така формація має назву «кільце Дайсона»[4].
  • Бульбашка Дайсона (англ. Dyson bubble) — система супутників із сонячними вітрилами, які за рахунок тиску сонячного вітру протистоять силі тяжіння зорі. Такі супутники є стаціонарними щодо зорі.
  • Оболонка Дайсона (англ. Dyson shell) — сфера Дайсона, внутрішня поверхня якої служить для проживання великої кількості людей (чи представників інших цивілізацій).
Зоряна машина класу C. Збирає енергію зорі системою супутників і одночасно рухає її за допомогою величезного сонячного вітрила.
  • Зоряна машина (англ. Stellar engine) — астроінженерна конструкція, яка збирає енергію зорі для конкретної мети[5]. Зоряна машина Типу А, або машина Шкадова, використовує енергію зорі для створення тяги, яка рухає зоряну систему в певному напрямі. Клас B добуває із системи енергію, наприклад, за рахунок різниці температур всередині й зовні сфери, для здійснення механічної роботи всередині самої споруди. Клас C і збирає енергію зорі, і водночас використовує її для руху[6].
    • Мозок-матрьошка (англ. Matrioshka brain) — запропонована Робертом Бредбері структура з кількох вкладених одна в одну сфер Дайсона, що витрачає зібрану енергію на здійснення обчислень. Ідея «мозку-матрьошки» є розвитком ідеї «мозку-Юпітера» — комп'ютера планетарних розмірів. Різні письменники пропонували кілька можливих призначень такої споруди, зокрема для створення віртуальної реальності та моделювання цілих всесвітів[7][8].
  • Світ-бульбашка (англ. Bubbleworld) — сферична порожниста конструкція планетарних розмірів, всередині якої міститься придатна для дихання атмосфера, і яка служить космічним поселенням[4].
  • Структура Крісвелла (англ. Criswell structure) — варіант сфери Дайсона, внутрішня поверхня якої має фрактальну структуру, за рахунок чого має більшу площу для приймання енергії та життя[9].

Пошуки сфер Дайсона

Пошуки сфер Дайсона за інфрачервоним випромінюванням на практиці почалися із запуском супутника IRAS 1983 року. Завдяки його діяльності було складено детальну карту небесної сфери в інфрачервоному діапазоні. Початково було виявлено 250000 неідентифікованих об'єктів, з яких фізик Річард Керріган обрав найбільш перспективні, поступово відсіюючи сумнівні. З часом вірогідних сфер Дайсона залишилися 10000, а потім, на подальших етапах, 58, 17 і 4. Однак їхнє випромінювання може пояснюватися й наявністю навколо зір хмар водню, а не лише астроінженерними конструкціям[10][11].

У вересні 2015 року були опубліковані[12] результати спостереження астрономами-аматорами з групи Planet Hunters аномалій у випромінюванні зорі KIC 8462852 у сузір'ї Лебедя. Згідно з даними, отриманими за допомогою телескопа Кеплер у період з 2009 по 2013 роки, яскравість зорі істотно зменшувалася впродовж нестандартних проміжків часу, що дало змогу дослідникам зробити висновок, що ці затемнення зумовлені іншими чинниками, ніж проходження планет між зорею і Землею[13]. Однією з висунутих науковою спільнотою гіпотез стало існування навколо зорі штучної конструкції типу сфери Дайсона[14].

Див. також

Примітки
  1. Дайсон, Фрімен (1960). Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation. Science 131. с. 1667–1668. PMID 17780673. doi:10.1126/science.131.3414.1667.
  2. Давидов, В. Д. (1963). Сфера Дайсона невозможна. Природа. с. 100–101.
  3. Покровський, Г. І. (1973). Два возможных объекта поисков высокоразвитых цивилизаций. Природа (вид. 6). с. 17–98.
  4. Can a Dyson sphere be built using realistic technology?. Dyson Sphere FAQ. 7 березня 2016.
  5. Stellar engine. www.daviddarling.info. Процитовано 7 березня 2016.
  6. JBIS: Stellar Engines for Kardashev's Type II Civilisations. www.jbis.org.uk. Процитовано 7 березня 2016.
  7. Matrioshka Brain Home Page. 23 лютого 2009. Процитовано 7 березня 2016.
  8. Jupiter & Matrioska Brains. 7 вересня 2010. Процитовано 4 березня 2016.
  9. The Space Review: Reaping powerful ideas from a luminary (page 1). www.thespacereview.com. Процитовано 8 березня 2016.
  10. Тимофеєв, М. Ю.; Кардашов, Н. С.; Промислов, В. Г. (листопад 1997). Исследование каталога IRAS в целях отбора кандидатов в возможные сферы Дайсона / Тезисы XXVII Радиоастрономической конференции. Санкт-Петербург.
  11. Инопланетная инженерия: Кольца и сферы Дайсона. Popmech.ru. Процитовано 8 березня 2016.
  12. Арон, Джейкоб (18 вересня 2015). Citizen scientists catch cloud of comets orbiting distant star.
  13. Електростанція богів. Як NASA виявило інопланетян у сузір'ї Лебедя. nv.ua. https://plus.google.com/+NvUa1. Процитовано 17 жовтня 2015.
  14. Плейт, Філ (14 жовтня 2015). Did Astronomers Find Evidence of an Alien Civilization? (Probably Not. But Still Cool). Slate (англійською). ISSN 1091-2339. Процитовано 17 жовтня 2015.

Посилання

Література
  • F.J. Dyson, «Search for artificial stellar sources of infrared radiation», Science,131,1960. pp.1667-1668
  • J. Jugaku, and N. Nishimura, «A search for Dyson Spheres around late-type stars in the Solar neighbourhood III», in A New Era in Bioastronomy, ASP Conference Series 213 , G. Lemarchand and K. Meech (eds), pp.581-584, 2000.
  • Давыдов В. Д. Сфера Дайсона невозможна// Природа. 1963. № 11. С. 100—101.
  • Дайсон Ф. Поиски искусственных звездных источников инфракрасного излучения/Межзвездная связь.— М.:Мир, 1965. С. 121—124.

Інтернет-ресурси
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.