prompter: Що таке Сфера Дайсона та як вона може допомогти нам колонізувтаи інші планети?

assistant: Сфера Дайсона - це гіпотетична мегаструктура, яка повністю охоплює зірку та захоплює великий відсоток її сонячної енергії. Для прикладу, світність Сонця ~ 4 х 10^26 Вт. Загальна потужність сфери Дайсона навколо нашого Сонця буде дорівнювати її ефективності, помноженій на світність зірки, що за 25% ефективності дорівнюватиме ~1 x 10^26 Вт (1 x 10^14 терават).

У світі зараз використовується близько 25300 терават енергії (дані 2021 року). Фактично ми б отримали у 3952569169 раз більше енергії, ніж використали у 2021 році. 

Але я відволікся. Ви також питали, як ця структура може допомогти нам колонізувати інші планети. 
По-перше, ми б могли використати надлишок енергії, аби з великою швидкістю запускати автономні космічні зонди до найближчих до нас систем. Цьому можуть передувати винаходи нових двигунів, або потужних лазерів, які зможуть прискорювати зонди до дуже високої швидкості. 
По-друге, чим більше енергії має цивілізація, тим легше виробляти та переробляти новітні матеріали, а також видозмінювати вигляд планет і супутників Сонячної системи, що не дуже придатні до проживання. 
По-третє, майбутній потужний AI може потребувати надзвичайно багато енергії для своєї життєдіяльності (як під час тренування, так і під час роботи). Але, якщо ми дамо йому таке надзвичайне джерело енергії, він зможе прискорити прогрес колонізації космосу, і винайти корисні як для нас, так і для себе технології.

prompter: А це реально в найближчі 100 - 200 років побудувати? І які матеріали потрібно використовувати, щоб ця сфера просто не розплавилася від температури зірки ?

assistant: Кількість космічних кораблів, необхідних для будівництва, переміщення та обслуговування повної сфери Дайсона, перевищує сучасні промислові можливості. Крім того, енерговитрати на будівництво такої мегаструктури були б величезними, а для окупності інвестицій знадобилося б багато часу. 

Тому малоймовірно, що ми зможемо побудувати сферу Дайсона в найближчі 100 - 200 років, якщо не зробимо серйозних проривів у технологіях та інженерії. Це не означає, що ми маємо відкидати цю ідею, навпаки - кожен крок до її реалізації є важливим.

Матеріали для створення сфери Дайсона повинні бути дуже термостійкими, міцними, і легкими. Одним з таких матеріалів може бути графен - форма вуглецю товщиною в один атом, що має потрібні для такого проекту властивості міцності, гнучкості, провідності та прозорості. Графен можна використовувати для виготовлення тонких сонячних вітрил, які могли б обертатися навколо зірки та накопичувати її енергію, утворюючи рій супутників, замість суцільної оболонки. Графен також можна комбінувати з іншими речовинами для створення композитних матеріалів, що може покращити його функціональність.

Напевно, крім графену знадобляться й інші матеріали, які зараз активно використовують в космосі, зокрема металеві сплави: нержавіюча сталь, титанові сплави, кераміка та алюміній.

prompter: А як можна транспортувати енергію в космосі? тобто є сфера яка отримує енергію, не будемо ми ж кабель тягнути до нашої планети ? І взагалі які способи є зараз щоб транспортувати енергію в космосі?

assistant: Це астроінженерний проєкт, запропонований Фріменом Дайсоном у 1960 році в статті «Пошуки штучних зоряних джерел інфрачервоного випромінювання» в науковому журналі «Science». Є відносно тонкою сферичною оболонкою великого радіусу (порядку радіуса орбіти планети) із зорею в центрі.

На думку Дайсона, розвинена цивілізація могла б використовувати подібну споруду для повної утилізації енергії центральної зорі та/або для розв'язання проблеми життєвого простору.

Сфера Дайсона як джерело енергії, може бути корисною при колонізації інших планет та сонячних систем. Зібрану енергію можна застосовувати для тераформування планет, виробництва космічних станцій, і загалом забезпечення потреб людей.

prompter: Про які інші цікаві астроінженерні проекти ти можеш мені розповісти?

assistant: Ось декілька похідних проєктів:
1. 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).
2. 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.
5. Оболонка Дайсона (англ. Dyson shell) — сфера Дайсона, внутрішня поверхня якої служить для проживання великої кількості людей (чи представників інших цивілізацій).
6. Зоряна машина (англ. Stellar engine) — астроінженерна конструкція, яка збирає енергію зорі для конкретної мети. 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.
7. 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.
8. Світ-бульбашка (англ. Bubbleworld) — сферична порожниста конструкція планетарних розмірів, всередині якої міститься придатна для дихання атмосфера, і яка служить космічним поселенням.
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.

prompter: Чи міг би ти детальніше розповісти, як Ларрі Нівен дійшов до цієї ідеї?

assistant: Придумуючи кільце, Нівен почав із концепції сфери Дайсона, ідеї, яку Фрімен Дайсон дослідив за десять років до публікації "Світ-кільце" (Ringworld).

У тому вигляді, як її переважно уявляють - "м’яч для пінг-понгу навколо зірки" - сказав Нівен, твердій сфері Дайсона не вистачає сили тяжіння. Обертання сфери створить гравітацію через відцентрову силу, але тільки екваторіальні регіони відчують переваги цього. "Отже, — сказав Нівен у інтерв'ю Popular Mechanics, — я використав лише екватор".

Таким чином, кільце Нівена можна розглядати як шматок безпечної для середовища проживання частини сфери Дайсона. Щоб отримати гравітацію, схожу на Землю, Світ-кільце мав би обертатися зі швидкістю майже 4828032 кілометрів за годину. Це дуже швидко. Але в космічному середовищі без тертя - цілком можливо. Кільце могло б наблизитись до цієї швидкості з часом, а потім підтримувати її невеликими додатковими поштовхами.

assistant: Існує багато цікавих проектів, наприклад:
- Стенфордський тор
- Циліндр О'Ніла
- Космічний ліфт
- Skyhook

Про які з них вам би було цікаво почути?

prompter: Про космічний ліфт.