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.
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
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).
Більш того, наприклад, астрофізик Джейсон Райт вважає, що можливо і не потрібно мати в наявності стільки речовини розміром з Юпітер, щоб побудувати Сферу Дайсона. Тобто, звичайно, така кількість ресурсів необхідна, але не відразу. Вчений вважає, що таку мегаструктуру можна будувати поступово і кожне наступне покоління людей у міру розвитку технологій буде створювати нові й нові елементи, що в підсумку призведе до створення повноцінної оболонки навколо Сонця для збирання всієї енергії нашої зорі[3][4].
Похідні проєкти
- 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[5].
- 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»[6].
- Бульбашка Дайсона (англ. Dyson bubble) — система супутників із сонячними вітрилами, які завдяки тиску сонячного вітру протистоять силі тяжіння зорі. Такі супутники є стаціонарними щодо зорі.
- Оболонка Дайсона (англ. Dyson shell) — сфера Дайсона, внутрішня поверхня якої слугує для проживання великої кількості людей (чи представників інших цивілізацій).
- Зоряна машина (англ. Stellar engine) — астроінженерна конструкція, яка збирає енергію зорі для конкретної мети[7]. 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[8].
- 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[9][10].
- Світ-бульбашка (англ. Bubbleworld) — сферична порожниста конструкція планетарних розмірів, всередині якої міститься придатна для дихання атмосфера, і яка слугує космічним поселенням[6].
- 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[11].
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[12][13].
У вересні 2015 року були опубліковані[14] результати спостереження астрономами-аматорами з групи Planet Hunters[15] 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[16]. Однією з висунутих науковою спільнотою гіпотез стало існування навколо зорі штучної конструкції типу сфери Дайсона[17]. Для додаткових досліджень зорі за допомогою краудфандингу зібрали понад 100 тисяч доларів, однак нові дослідження переконливо показали, що причиною подібних аномалій насправді є хмара космічного пилу[18].
Див. також
- Супутник Дайсона — Харропа
- Диск Олдерсона
- Кільце Нівена
- Екуменополіс
- KIC 8462852
Примітки
- ↑ Дайсон, Фрімен (1960). Search for Artificial Stellar Sources of Infra-Red Radiation. Science. Т. 131. с. 1667—1668. doi:10.1126/science.131.3414.1667. PMID 17780673. Архів оригіналу за 14 липня 2019. Процитовано 23 грудня 2009.
- ↑ Давидов, В. Д. (1963). Сфера Дайсона невозможна. Природа. с. 100—101.
- ↑ Building a Dyson Sphere around the Sun would be easy if we used Jupiter for raw materials. It could take humanity to the next level. // By Victor Tangermann. April 30, 2023
- ↑ Щоб стати цивілізацією ІІ типу землянам потрібно знищити Юпітер: що говорить нова теорія. 01.05.2023, 13:12
- ↑ Покровський, Г. І. (1973). Два возможных объекта поисков высокоразвитых цивилизаций. Природа (вид. 6). с. 17—98.
- ↑ а б Can a Dyson sphere be built using realistic technology?. Dyson Sphere FAQ. 7 березня 2016. Архів оригіналу за 21 листопада 2012. Процитовано 7 березня 2016.
- ↑ Stellar engine. www.daviddarling.info. Архів оригіналу за 24 лютого 2021. Процитовано 7 березня 2016.
- ↑ JBIS: Stellar Engines for Kardashev's Type II Civilisations. www.jbis.org.uk. Архів оригіналу за 24 серпня 2018. Процитовано 7 березня 2016.
- ↑ Matrioshka Brain Home Page. 23 лютого 2009. Архів оригіналу за 23 лютого 2009. Процитовано 7 березня 2016.
- ↑ Jupiter & Matrioska Brains. 7 вересня 2010. Архів оригіналу за 7 вересня 2010. Процитовано 4 березня 2016.
- ↑ The Space Review: Reaping powerful ideas from a luminary (page 1). www.thespacereview.com. Архів оригіналу за 6 березня 2016. Процитовано 8 березня 2016.
- ↑ 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.
- ↑ Инопланетная инженерия: Кольца и сферы Дайсона. Popmech.ru. Архів оригіналу за 8 березня 2016. Процитовано 8 березня 2016.
- ↑ Арон, Джейкоб (18 вересня 2015). Citizen scientists catch cloud of comets orbiting distant star. Архів оригіналу за 13 квітня 2020. Процитовано 17 жовтня 2015.
- ↑ Planet Hunters. web.archive.org. 19 листопада 2018. Архів оригіналу за 19 листопада 2018. Процитовано 14 травня 2023.
- ↑ Електростанція богів. Як NASA виявило інопланетян у сузір'ї Лебедя. nv.ua. https://plus.google.com/+NvUa1. Архів оригіналу за 21 жовтня 2015. Процитовано 17 жовтня 2015.
- ↑ Плейт, Філ (14 жовтня 2015). Did Astronomers Find Evidence of an Alien Civilization? (Probably Not. But Still Cool). Slate (англійською) . ISSN 1091-2339. Архів оригіналу за 21 жовтня 2018. Процитовано 17 жовтня 2015.
- ↑ Mystery of 'Alien Megastructure' Star Has Been Cracked. Science (англ.). 3 січня 2018. Процитовано 14 травня 2023.
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
- Dyson Sphere FAQ [Архівовано 27 грудня 2009 у Wayback Machine.]
- Dyson Sphere [Архівовано 14 березня 2012 у Wayback Machine.]
- Dyson Shell Supercomputers as the Dominant «Life Form» in Galaxies
- Toroidal Dyson Swarms simulations using Java applets [Архівовано 30 вересня 2011 у Wayback Machine.]
- Outside Dyson shells [Архівовано 25 січня 2021 у Wayback Machine.]