Сфера Дайсона — это один из самых уникальных и интересных гипотетических проектов в области астроинженерии. Она представляет собой огромную сферическую конструкцию, которая размещается вокруг звезды и служит для сбора и использования её энергии.
Сам проект был предложен известным астрофизиком Фрименом Дайсоном, который идею сферы обнаружил в фантастическом романе Олафа Стэплдона «Создатель звёзд». Основная идея заключается в том, что сфера Дайсона может быть использована для сбора энергии звезды, которая находится в её центре. Для этого сфера должна быть оборудована специальными устройствами, которые будут собирать энергию, а также передавать её на более дальние планеты и объекты. Одна из самых удивительных особенностей сферы Дайсона заключается в том, что её радиус может быть порядка радиуса планетных орбит. Это означает, что сфера будет настолько огромной, что на ней можно будет разместить города для жителей целой планеты.
Хотя сфера Дайсона пока ещё является гипотетическим проектом, многие учёные серьёзно занимаются исследованием этой концепции. Некоторые даже предлагают создавать не только сферы, но и другие строения, которые могут использоваться для сбора и использования энергии звёзд.
Основная мотивация для создания сферы Дайсона заключается в том, что звезды излучают огромное количество энергии в виде света и тепла. Используя сверхпрочную технологию и материалы, цивилизация могла бы захватить всю эту энергию и использовать её для своих нужд. Сфера Дайсона является одним из способов, при помощи которого это можно сделать. Кроме того, сфера Дайсона может быть полезна для решения проблемы жизненного пространства. Если цивилизация будет продолжать расти, она столкнётся с нехваткой места для жилья и обитания. Сфера Дайсона может решить эту проблему, если её население будет равномерно распределено на поверхности сферы.
Ещё в 1950-х годах физик Энрико Ферми задал своим коллегам вопрос: "Где же все?" – относительно разумной жизни во Вселенной. Ферми полагал, что если Вселенная настолько огромна, то должно существовать множество разумных форм жизни, способных связываться друг с другом. При этом, не наблюдается активности со стороны взаимодействия таких разумных форм жизни. Этот парадокс предполагает, что разумная жизнь во Вселенной должна быть распространена, но по каким-то причинам мы не встречаем никаких следов её существования. Один из возможных ответов на парадокс Ферми заключается в том, что высокоразвитые цивилизации, либо не существуют, либо намеренно скрывают своё существование. Сфера Дайсона как раз и является одним из способов скрыть своё существование.
А теперь рассмотрим возможно ли вообще строительство подобной конструкции?
Сфера Дайсона должна быть приведена во вращение вокруг центральной оси, чтобы центробежная сила уравновесила силу притяжения центрального светила. Однако, так как центробежная сила достигает максимума на экваторе и равна нулю на полюсах вращающегося тела, на полюсах сферы Дайсона ничто не уравновешивает силы притяжения центрального светила. В результате чего сфера будет неизбежно разрушена.
Более практичный подход к решению проблемы контроля энергии звезды может быть связан с созданием большого количества спутников на орбите вокруг звезды. Однако, этот подход не лишён некоторых проблем, таких как возмущение орбит спутников, изменение их траекторий, столкновения и образование космического мусора. Кроме того, этот метод обработки энергии несёт в себе недостаток в том, что только малая часть излучения звезды будет использована.
Один из наиболее эстетически привлекательных вариантов решения проблемы извлечения энергии из света звёзд - это использование космических парусов, которые будут поглощать свет, передавая энергию через передатчик к планете - потребителю. Такие паруса будут образовывать оболочку вокруг звезды, давление света которой уравновесится силой притяжения. Сейчас материалом для создания таких парусов рассматривается лёгкий и прочный графен.
Все вышесказанное можно охарактеризовать как рой Дайсона.
Ещё одним вариантом решения проблемы получения энергии от звезды может быть создание жёсткого кольца со сравнительно небольшой шириной, которое полностью перекрывает звезду. Эволюционное развитие этой идеи может быть представлено совокупностью колец на разных орбитах, которые будут полностью перекрывать излучение звезды, и, как следствие, извлекать энергию из звезды.
В заключение, следует отметить, что сфера Дайсона является концепцией, которая производит большой эффект на воображение людей и может стать инструментом для научных исследований Вселенной. Однако, некоторые учёные считают, что сфера Дайсона на практике не будет иметь практической пользы, и что вместо того, чтобы заниматься созданием таких структур, мы должны сосредоточиться на других задачах, например, на экономии энергии или использовании возобновляемых источников энергии. Кроме того, сама идея сферы Дайсона необходима для технологически развитых цивилизаций, а это предполагает существование множества более простых и дешёвых способов сбора и использования энергии, которые могут быть использованы нами на Земле. Таким образом, можно сказать, что концепция сферы Дайсона не является самой реалистичной целью для человечества.
