Сфера Дайсона это весьма фантастическая техногенная космическая структура огромной массы и размеров, создание которой может стоить слишком и нереально дорого даже для высокоразвитой цивилизации.
Однако мало кто из ученых понимает - как такая невероятно гигантская структура может иметь достаточно стабильную геометрию в пространстве на протежении очень большого промежутка времени.
Любая детальная модель покажет, что структура Дайсона в таком виде как это рисуют фантасты - практически невозможна и нереализуема.
Однако почему то никто даже не пытался это проверить на моделях..
Все поверили Дайсону просто так - на слово.
А ведь он и сам об этом знал очевидно что не так много, чтобы делать какие то реальные расчёты и выводы на эту тему.. Это скорее всего фантастическая идея для крутого сценария фильма, но не для жизни..
поиск - yandex.ru/search/?text= сфера дайсона рой дайсона
Сфера Дайсона как гигантская структура
Изначально идея сферы Дайсона — это гипотетическая мегаструктура, окружающая звезду для максимального сбора её энергии. В классическом варианте это сплошная оболочка, которая полностью охватывает звезду на расстоянии примерно орбиты Земли. Однако именно такой вариант действительно практически невозможен с точки зрения физики и инженерии:
- Гравитационная нестабильность. Сплошная оболочка не может находиться в стабильной орбите вокруг звезды — она либо будет падать на звезду, либо улетать в космос. Чтобы удерживать такую структуру, нужна невероятно сложная система стабилизации и управления положением.
- Материал и масса. Масса и количество материалов, необходимых для строительства такой оболочки, превосходят все, что мы можем себе представить, даже для гипотетически развитой цивилизации.
- Технические сложности. Теплоотвод, защита от метеоритов и космического излучения, поддержание целостности конструкции — все это крайне сложно реализовать.
Реалистичные варианты — "Оболочка Дайсона" как рой
Современные ученые и инженеры, обсуждая концепцию сферы Дайсона, чаще говорят не о сплошной оболочке, а о так называемом "ройе Дайсона" — множестве автономных солнечных коллекторов ( например, спутников или станций), которые вращаются вокруг звезды, собирая её энергию. Такой подход гораздо более реалистичен:
- Каждый элемент роя — относительно небольшая и автономная конструкция.
- Нет необходимости в сплошной структуре, которая должна выдерживать гигантские нагрузки.
- Система в целом может быть саморегулирующейся и устойчивой.
Почему мало кто моделирует сферу Дайсона?
- Сложность моделирования. Моделирование такой гигантской и сложной системы требует колоссальных вычислительных ресурсов и точных данных, которых у нас просто нет.
- Гипотетичность концепции. Это пока что в первую очередь концептуальная идея, а не инженерный проект, поэтому приоритеты исследований направлены на более реалистичные задачи.
- Фантастический характер идеи. Как вы правильно заметили, идея сферы Дайсона часто используется в научной фантастике как символ технологического прогресса цивилизации, а не как конкретный проект.
Идея сферы Дайсона — это прежде всего футуристическая концепция, которая помогает задуматься о масштабах использования энергии и развитии цивилизаций. Однако в классическом виде она действительно во многом малореалистична с инженерной точки зрения.
Более реалистичные модели — это рои автономных солнечных коллекторов, которые могут быть стабильными и управляемыми.
Если вас интересуют более глубокие расчёты и модели, стоит обратить внимание на работы по динамике орбитальных систем, инженерии мегаструктур и астрофизике, где подобные вопросы рассматриваются более серьезно. Но пока что сфера Дайсона остаётся в основном теоретической и фантастической идеей.
Фримен Джон Дайсон
(15 декабря 1923, Кроуторн, Беркшир, Англия — 28 февраля 2020) — американский физик-теоретик английского происхождения,
один из создателей квантовой электродинамики.
Некоторые факты из биографии ученого:
- В 1945 году окончил Кембриджский университет, где и работал в 1946–1949 годах.
- Затем переехал в США, где был профессором Корнеллского (1951–1953), а с 1953 года — Принстонского университета, а также Института перспективных исследований.
- Член Лондонского королевского общества (1952) и Национальной академии наук США (1964).
- Иностранный член Российской академии наук (2011).
Некоторые научные достижения:
- Получил уравнения для электронной и фотонной функций Грина в квантовой электродинамике (уравнения Дайсона).
- Обосновал (1949) понятие перенормируемости в квантовой электродинамике (формализм Фейнмана – Дайсона).
- Развил теорию матрицы рассеяния, ввёл представление матричного элемента коммутаторов токов в теории дисперсионных соотношений (представление Йоста – Лемана – Дайсона).
- Разработал теорию распределения уровней энергии в системах с конечным числом степеней свободы, в частности в атомных ядрах (унитарные ансамбли Дайсона).
- Предложил (1955) теорию резонансного парамагнитного поглощения излучения в металлах.
Некоторые награды и премии:
премия Вольфа (1981), премия Энрико Ферми (1993), премия имени И. Я. Померанчука (2003), премия Анри Пуанкаре (2012).
bigenc.ru
Дайсон — автор концепции сферы Дайсона — гипотетического сооружения, которое представляет собой тонкую сферическую оболочку большого радиуса со звездой в центре.
ru.wikipedia.org
+
Работоспособная сфера Дайсона — это не только неограниченный источник энергии, но и месседж братьям по разуму: глядите, что мы умеем
В 2015 году астроном Табета Бояджан (Tabetha Boyajian) и ее коллеги объявили об открытии необычных флуктуаций света, исходящих от звезды, находящейся на расстоянии примерно в 1500 световых лет от нас.
Ее стали называть «звездой Табби» или «звездой Бояджан», и необычные изменения в излучении, достигавшем Земли, быстро привлекли внимание научной общественности.
Среди нескольких предположений тщательно изучалась идея о наличии рукотворной мегаструктуры вокруг звезды, такой как рой или сфера Дайсона. В конце концов гипотезу исключили, хотя реальная причина переменной светимости звезды до сих пор остается неизвестной.
Тем не менее, идея мегаструктур, построенных вокруг звезд развитыми цивилизациями, по-прежнему вызывает интерес.
В исследовании, опубликованном в журнале The Astrophysical Journal,
астроном Брайан Лэки (Brian C. Lacki) из проекта Breakthrough Listen в Оксфорде ( Великобритания) не исключает, что есть звезды, которые в какой-то период своей жизни являются домом для разумной цивилизации.
Но вероятность того, что мы ее наблюдаем, крайне мала, если только продолжительность жизни техносигнатур не составляет многие миллионы лет. Могут ли технологии значительно пережить своих создателей, оставаясь в рабочем состоянии?
По мере развития земной цивилизации ей требуется все большее количество энергии, и, по-видимому, то же самое справедливо для других цивилизаций во Вселенной. Развитые инопланетяне могли бы попытаться использовать излучаемую материнской звездой энергию, построив вокруг нее сферическую мегаструктуру, перерабатывающую солнечное излучение в электричество или иной вид энергии.
Когда Фримен Дайсон формулировал в 1960 году свою концепцию (первоначально идея принадлежит британскому писателю-фантасту Олафу Стэплдону), он предполагал строить стационарную сетку из кремния, полученного из необитаемых планет и астероидов. Ученый пришел к выводу, что жесткая оболочка будет нестабильной: гравитация и материальные напряжения быстро разорвут сферу на части.
Однако вместо этого можно запустить в космос «рой Дайсона» — спутники, функционирующие как орбитальные жилища и одновременно коллекторы солнечной энергии. Если бы рой Дайсона в нашей Солнечной системе покрыл хотя бы 0,1% сферической области на расстоянии от Земли до Солнца, он уловил бы в два миллиона раз больше солнечной энергии по сравнению со всем солнечным излучением, падающим на Землю.
Когда «покрывающая фракция» роя приблизится к 100%, цивилизация станет популяцией типа II по шкале Кардашева, имея в своем распоряжении неограниченные объемы энергии.
Есть еще одна причина, по которой развитая цивилизация может формировать мегарой на звездной орбите. Он должен служить техносигнатурой, сообщающей о своем присутствии потенциальным братьям по разуму. Такой сигнал преодолеет не только космические расстояния, но и целые эпохи времени, если цивилизация исчезнет по каким-то причинам, например из гамма-всплеска поле взрыва сверхновой, эпидемии или социальных противоречий.
Элементы оболочки должны иметь четкую структурированную форму, которая частично заслоняет свет звезды. Это можно сравнить с переменной кривой блеска, с помощью которого астрономы открыли большинство известных экзопланет. Но остается вопрос: если у цивилизации иссякли технические возможности или она вообще исчезла, как долго этот мегарой будет автономно существовать в космосе?
Любому такому мегарою нужна автоматическая система управления, которая будет нейтрализовывать риски или последствия столкновений спутников с небольшими космическими телами. Если система управления начнет частично или полностью выходить из строя (что, по-видимому, неизбежно), гравитационная нестабильность приведет к столкновениям между членами роя, а затем в конечном итоге к каскаду столкновений, подобно тому, как космический мусор сталкивается (и будет сталкиваться все чаще) на орбите Земли. Это приведет к лавинообразному росту числа столкновений, называемому синдромом Кесслера.
Брайан Лэки провел моделирование элементов в мегарое вокруг звезды Табби, приняв что она сопоставима по размеру и яркости с Солнцем. Расчет показал, что для возникновения транзиентного (затменного) эффекта вокруг звезды должна размещаться спутниковая группировка как минимум из 340 дискообразных объектов размером с небольшую планету.
Для такого минимального роя с рандомизированной скоростью элементов среднее время между столкновениями составило по расчетам Лэки миллион лет. Но поскольку некоторые столкновения происходят задолго до среднего времени, реальный срок до начала «каскада» столкновений, когда рой рассыплется на фрагменты и пыль, составит всего 41 000 лет.
По космическим меркам это мгновение. Если человечество создаст подобный рой, чтобы сигнализировать о нашем присутствии в галактике еще долгое время после нашего исчезновения, то оно напрасно потеряет время. Без технической поддержки мегаструктура долго не протянет.
Время каскадного разрушения роя значительно увеличивается с увеличением радиуса звезды: для красного гиганта с массой в одну солнечную массу и радиусом в 25 раз больше Солнца оно возрастает до 5,3 миллиарда лет, при этом минимальный рой должен состоять из 4800 элементов. Для сравнения, карлик класса М (красный карлик), масса и радиус которого составляют соответственно 0,2 и 0,1 Солнца, распадется всего за четыре месяца. Полную таблицу для всех типов звезд можно посмотреть в работе Брайана Лэки.
Рисунок художника, изображающий рой Дайсона. Источник: Vedexent на Wikipedia Commons по лицензии Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Мобильный рой Дайсона наверно гораздо предпочтительнее статичной сферической сетки
К силам, способным ускорить уничтожение мегароя, относятся давление излучения звезды, ее сплющенность (отклонение от правильной сферической формы) и гравитационные возмущения, создаваемые крупными телами планетной системы. Например, по расчетам Лаки, Юпитер уничтожил бы мегарой на орбите Земли всего за несколько сотен тысяч лет.
Ученый предполагает, что развитая цивилизация уровня Кардашев II, вполне могла бы «вычистить» все лишние планеты и астероиды из своей системы, чтобы свести к минимуму вероятность уничтожения роя гравитационными возмущениями. Однако такой цивилизации нужно принять меры в отношении возможных незваных гостей из Большого космоса.