Сфера Дайсона

Сфера Дайсона — огромная станция, которая будет поглощать весь испускаемый свет звезды и направлять его на создание энергии.

Когда в 1959 году Фримен Дайсон придумал свою концепцию сферической звездной энергостанции, он и не предполагал, что нечто подобное сможет создать человек (по крайней мере, в обозримом будущем). Но  цивилизация, получившая полный доступ к энергии звезды, будет относиться ко 2-му типу и ее энергопотребление будет сравнимо с мощностью центральной звезды планетной системы — примерно 4·1026 Вт.

## История идеи

Сам Фриман Дайсон признавал, что вдохновился идеей из фантастического романа «Создатель Звезд» («The Star Maker», Olaf Stapledon), автор которого Олаф Стэпледон описал похожее сооружение (кольца вокруг звезд без планет и новые искусственные планеты) ещё в 1937 году.

Но и Олаф Стэпледон мог позаимствовать идею у ещё одного автора: Джон Десмонд Бернал ( J. D. Bernal, «The World, the Flesh, and the Devil») в статье «Мир, Плоть и Дьявол» описывал сферические космические колонии, построенные из тонких оболочек вокруг перемещенных на новые орбиты астероидов. Он также неявно намекал, что когда таких колоний станет много, то тогда они будут перехватывать большую часть энергии нашего светила.

## Постройка

Утопия.

Ничего не надо буксировать.

Все производится на "месте". т. е. идёт распыление материала, кристаллизующегося к космосе. Возможности данного материала позволяют осуществлять как надлежащий ремонт, так и модернизацию в случаях, когда заданные изначально мощности перестали соответствовать растущим потребностям. Сфера не жизнеспособна, смотрите аналогичные существующие формы космоса. На первом этапе только кольцо. В перспективе возможен каскад колец. Самый важный момент в планировании будущего Кольца Дайсона — это правильный выбор конструкции стандартного элемента Кольца. Он должен быть стандартизован по размеру и форме, для простоты производства, унификации промышленности и инструментария, но его конструкция и архитектура должна быть достаточно гибкой для дальнейшей модернизации и заранее непредсказуемых усовершенствований.

Форма элемента должна быть простой и удобной для сборки. Плоскость элемента должна иметь вогнутость, чтобы фокусировать свет на энергоприемнике. Центр масс элемента должен совпадать с геометрическим центром для простоты буксировки и ориентации.

### Разновидности

#### Рой

Вариант, наиболее близкий к оригинальной концепции Дайсона, - «рой Дайсона». Он состоит из большого числа независимых конструкций (обычно кораблей, пользующихся солнечной энергии), вращающихся вокруг плотной формы вокруг звезды. Этот подход к строительству имеет свои преимущества: компоненты могут быть соответствующим образом рассчитаны, и его можно построить постепенно. Различные формы беспроводной передачи энергии могут быть использованы для передачи энергии между компонентами роя и планетой.

Недостатки, обусловленные характером орбитальной механики , затруднят расположение орбит роя.Простейшим подобным расположением является *кольцо Дайсона* , в котором все такие структуры имеют одну и ту же орбиту. Более сложные шаблоны с большим количеством колец будут перехватывать больше результатов звезды, но приведут к тому, что некоторые конструкции затмевают других периодически, когда их орбиты будут перекрываться. Еще одна потенциальная проблема заключается в том, что возрастающая потеря орбитальной устойчивости при добавлении большего количества элементов увеличивает вероятность орбитальных возмущений.

Как отмечено ниже , такое облако коллекционеров изменит свет, излучаемый звездной системой. Однако разрушение по сравнению с общим естественным испускаемым спектром звезды, скорее всего, будет слишком малым для астрономов, основанных на Земле.

#### Пузырь

Второй тип сферы Дайсона - «пузырь Дайсона». Это было бы похоже на рой Дайсона, состоящий из многих независимых конструкций, а также может быть построено постепенно.

В отличие от роя Дайсона, конструкции, создающие его, не находятся на орбите вокруг звезды, но будут статутами-спутниками, подвешенными с использованием огромных легких парусов, используя радиационное давление, чтобы противодействовать притяжению звезды. Такие конструкции не будут подвержены столкновению или затмению друг друга; они были бы полностью неподвижны относительно звезды и были бы независимы друг от друга. Поскольку отношение радиационного давления к силе тяжести от звезды постоянное, независимо от расстояния (при условии, что статут имеет беспрепятственную прямую видимость поверхности его звезды), такие статистические данные также могут варьировать их расстояние от их центральной звезды.

Практичность такого подхода сомнительна в современной инженерной науке, но пока не исключена. 100% отражающий статит, развернутый вокруг Солнца, имел бы общую плотность 0,78 грамма на квадратный метр паруса. Чтобы проиллюстрировать малую массу необходимых материалов, рассмотрим, что общая масса пузырька такого материала 1 АУ в радиусе будет около 2,17 × 10 20 кг, что примерно такая же масса, что и астероид Паллас. Другая иллюстрация: Обычная печатная бумагаимеет плотность около 80 г / м 2 .

Такой материал еще не был изготовлен в виде рабочего светового паруса. Самый легкий в мире материал с легким парусом из углеродного волокна имеет плотность без полезной нагрузки - 3 г / м 2 или примерно в четыре раза большую, чем потребуется для создания солнечного статита. [15]

Один лист графена , двумерная форма углерода, имеет плотность всего 0,37 мг на квадратный метр ,что делает такой единственный граф графена эффективным в качестве солнечного паруса. Однако с 2015 года графен не был изготовлен на больших листах и ​​имеет относительно высокую скорость поглощения излучения, около 2,3% (т. Е. Еще около 97,7% будет передаваться). Для частот в диапазоне верхних ГГц и ниже ТГц скорость поглощения достигает 50-100% из-за смещения напряжения и / или легирования.

#### Оболочка

Вариантом сферы Дайсона, наиболее часто изображаемой в художественной литературе, является «оболочка Дайсона»: однородная сплошная оболочка материи вокруг звезды. Такая структура полностью изменила бы выбросы центральной звезды и перехватила бы 100% энергии энергии звезды.Такая структура также обеспечит огромную поверхность, которую многие предполагают использовать для жилья, если поверхность может быть пригодна для жилья.

Сфера сферической оболочки Дайсона в Солнечной системе с радиусом одной астрономической единицы , так что внутренняя поверхность получала бы такое же количество солнечного света, что и Земля на единицу телесного угла , имела бы площадь поверхности приблизительно 2,8 × 10 17 км 2 (1,1 × 10 17 кв. Миль), или примерно в 550 миллионов раз больше площади поверхности Земли. Это позволило бы перехватить полную мощность 384,6 Вт (3,846 × 10 26 Вт) на выходе Солнца.Конструкции без оболочки будут перехватывать меньше, но вариант оболочки представляет собой максимально возможную энергию, захваченную для Солнечной системы в этот момент эволюции Солнца. Это примерно в 33 триллиона раз превышает энергопотребление человечества в 1998 году, что составляло 12 тераватт.

## Критика

Идея создания Сферы Дайсона не раз подвергалась критике, одним из важнейших аргументов которой является банальная неосуществимость, по крайней мере продолжительное существование, подобного проекта.

## Источники

1. ↑ https://www.popmech.ru/technologies/370462-sfera-i-kolca-daysona-kak-nayti-v-kosmose-bratev-po-razumu/
2. ↑ https://habr.com/post/397719/
3. ↑ https://geektimes.com/post/280616/
4. ↑ http://www.aleph.se/Nada/dysonFAQ.html#BUILT
5. ↑ http://www.aleph.se/Trans/Tech/Megascale/dyson\_page.html
6. ↑ http://www.islandone.org/LEOBiblio/SETI1.HTM
7. ↑ https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/Numbers/Math/Mathematical\_Thinking/sunlight\_exerts\_pressure.htm
8. ↑ http://www.aleph.se/Nada/dysonFAQ.html#ENOUGH
9. ↑ https://arxiv.org/abs/1201.3071
10. ↑ 10,0 10,1 http://www.aleph.se/Nada/dysonFAQ.html#WHAT
11. ↑ https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/sunfact.html
12. ↑ http://www.inference.org.uk/sustainable/oomm.html
13. ↑ Станислав Лем. Сумма технологии. Примечания (VI)