По мере прогресса цивилизации растет ее потребность в энергии. Вполне вероятно, что развитой цивилизации ее может потребоваться столько, что она создаст сеть, собирающую энергию Солнца. Такая структура, представляет собой жесткую конструкцию или группировку спутников. Она именуется соответственно сферой или роем Дайсона и призвана задерживать идущее от Солнца тепло. На планетах внутри такой рукотворной сферы, скорее всего, повысится температура. В новой статье вполне серьезно исследуется этот вопрос и делается вывод, что полностью сформированный рой Дайсона за пределами орбиты Земли повысит температуру на планете на… 140 градусов. Ничем хорошим для обитателей Земли это, очевидно, не кончится.
Концепция роя Дайсона — чисто гипотетическая мегаструктура, состоящая из множества спутников или обитаемых станций, вращающихся вокруг родительской звезды для улавливания и использования ее энергии. В отличие от твердой сетчатой сферы Дайсона, рой представляет собой менее сложную и затратную инженерную задачу, позволяя постепенно наращивать группировку по мере увеличения потребностей в энергии.
Концепция, впервые предложенная физиком Фрименом Дайсоном в 1960 году, представляет собой один из самых амбициозных, но потенциально достижимых проектов в области астроинженерии, который в конечном итоге может позволить цивилизации использовать значительную часть общей энергии родительского светила.
Хотя в настоящее время это лишь теория и научная фантастика, она вдохновила на реальные научные исследования. Развитые цивилизации, которые добьются успеха в реализации такого проекта, сразу будут отнесены ко второму типу технологичности по шкале Кардашева. Эта шкала используется для определения уровня развития общества на основе количества энергии, которую оно способно получить и эффективно использовать.
Роевые структуры Дайсона, скорее всего, будут использовать фотоэлектрическую технологию для преобразования звездного излучения в полезную энергию. Технология ее передачи потребителям и другие «второстепенные» вопросы пока не рассматриваются.
Эффективность преобразовании энергии сильно зависит от температуры солнечных батарей, и, в отличие от аналогов на Земле, они должны балансировать между тепловым обменом с Солнцем, космическим пространством и огромной площадью поверхности. Регулирование температуры конструкции — одна из ключевых задач, которую необходимо решить, поскольку для оптимальной работы рабочая поверхность должна оставаться прохладной.
Но проблемы, как утверждает Ян Мариус Питерс из Института возобновляемых источников энергии Гельмгольца в Эрлангене-Нюрнберге, возникают не только из-за температуры панелей. В своей работе он исследует изменения окружающей среды на планетах внутри роя или сферы. В исследовании рассматривается вопрос о том, можно ли построить такую мегаструктуру из материалов, доступных в нашей Солнечной системе, сохранив при этом пригодность Земли для жизни.
Малоутешительные для всех поклонников проекта результаты опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
В статье делается вывод, что сфера Дайсона, окружающая Солнце, окажет значительное влияние на климат Земли. Маленькие сферы, расположенные внутри орбиты Земли, оказываются непрактичными: они становятся слишком горячими и потеряют эффективность, говоря простыми словами, перегорят. А большие сферы, вынесенные в область между Землей и Марсом или в пояс астероидов, обеспечат чересчур эффективное преобразование энергии, что повысит температуру Земли на 140 К, сделав ее совершенно непригодной для жизни.
Исследователь предложил в качестве компромисса создать частичную структуру («разреженный» рой Дайсона) на расстоянии 2,13 а. е. от Солнца. Это позволило бы собирать 4% солнечной энергии (примерно 15,6*1024 ватт), при этом повысив температуру Земли менее чем на 3 градуса, что сопоставимо с нынешними тенденциями глобального потепления. Однако это все равно довольно сложный инженерный проект, требующий… 1,3×1023 кг кремния, не говоря о прочих материалах.
Для справки. Масса Земли составляет примерно 5,97x1024 кг. Кремния в земной коре чуть меньше 30%. Это 1,8x1024 кг. Для постройки роя Дайсона нужно в 150 раз меньше. Правда, следует учесть, что кремний находится в земной коре в связанном виде. Но если уж ставить перед собой цели — то грандиозные!
