Сфера Дайсона

Сфера Дайсона, возведённая в виде цельной оболочки вокруг Солнца

Сфе́ра Да́йсона — гипотетическое астроинженерное сооружение, предназначенное для получения энергии или создания дополнительного жизненного пространства. Представляет собой сферическую оболочку, возведённую вокруг звезды (или чёрной дыры), с радиусом, сопоставимым с радиусами планетарных орбит. Концепция предложена американским физиком-теоретиком Фрименом Дайсоном. Предполагается, что создание сферы Дайсона соответствует определённому технологическому уровню развития цивилизации и согласно шкале Кардашёва, относятся ко второму типу из трёх. Согласно некоторым расчётам, для создания сферы Дайсона необходимо вещество массой, сопоставимой с массой Юпитера. Отсутствие признаков наличия сфер Дайсона в наблюдаемой Вселенной является одним из подтверждений парадокса Ферми.

По признанию Дайсона, с идеей создания сферы вокруг звезды он впервые познакомился по книге писателя-фантаста Олафа Стэплдона «Создатель звёзд». Следует отметить, что ранее подобные же идеи высказывал Константин Эдуардович Циолковский в книге «Грёзы о Земле и небе».

Назначение и конструкция

Сфера Дайсона в виде множественных колец

С развитием концепции сферы Дайсона менялись и представления об её конструкции и назначении. Так, сфера Дайсона рассматривается как устройство:

• для улавливания и преобразования энергии звезды;
• для продления жизненного цикла звезды;
• для создания дополнительного жизненного пространства;
• как кластер вычислительных средств, предназначенный для создания виртуального мира, куда высокоразвитая цивилизация могла бы перенести своё сознание.

Конструктивно сфера Дайсона представляется в следующих исполнениях:

Движение объектов роя Дайсона по орбитам вокруг звезды

1. Цельная оболочка. Первый вариант сферы Дайсона в виде полой сферы с центром, совпадающим с притягивающим центром звезды. Радиус сферы принимался равным 1 астрономической единице для звезды с температурой и радиусом, равным соответствующим параметрам Солнца. Удержание сферы Дайсона вокруг звезды обеспечивалось бы за счёт уравновешивания гравитации звезды и давления светового потока. В таком случае вещество, массой равной массе Юпитера, позволило бы создать сферу с толщиной стенки 1 м и плотностью 1 г/см³. Гипотетически подобная сфера Дайсона могла бы возвращать часть излучаемой звездой энергии обратно, тем самым замедляя процессы старения звезды и продлевая срок её жизни.
2. Частичная сфера Дайсона. Представляется самыми разными вариантами:
   • сфера, собранная из составных частей, каждая из которых поддерживает свою орбиту независимо от остальных частей;
   • узкое кольцо вокруг экваториальной зоны (см. Кольцо Нивена);
   • широкое кольцо, по форме напоминающее юл (подобная форма обеспечивает постоянство ускорения свободного падения как в экваториальной зоне, так и в полярных областях);
   • топополис — замкнутая петля в виде полой трубки, предложенная писателем Патриком Гункелем, в которой искусственная гравитация создаётся за счёт вращения.
3. 

   Модель частичной сферы Дайсона с учётом разности центробежных ускорений на экваторе и в приполярных областях
   Рой Дайсона. Изначальная идея автора заключалась в создании роя объектов, которые вращались бы по орбитам вокруг звезды. Рой может иметь различную форму и реализацию. Для более эффективного сбора энергии предлагается вариант компоновки роя, называемый «Мозг-матрёшка» (англ. Matrioshka Brain). Подобный рой который состоит из нескольких слоёв, каждый из которых улавливает остаточную энергию самого светила и ту энергию, которую переизлучает нижележащий слой.
4. Пузырь Дайсона. Представляет из себя несколько крупных спутников, называемых статитами, которые удерживаются на орбите за счёт уравновешивания гравитационных сил и сил давления светового потока.

Критика идеи

Критика идеи создания сферы Дайсона основываются на ряде утверждений.

1. Иосиф Шкловский отмечал, что более эффективным способом генерации энергии является вполне реализуемая технология термоядерного синтеза с применением водорода, добываемого из газовых гигантов. Так, из Юпитера таким образом можно добыть 10⁴² Дж энергии, а утилизируя объёмы энергии, сопоставимые со светимостью Солнца (порядка 10²⁶ Вт), ресурсов Юпитера хватило бы на почти 300 млн лет.
2. Идея создания сферы Дайсона в виде цельной оболочки была сразу отвергнута по причине того, что такая сфера нетабильна и разрушилась бы вследствие разности в центробежном ускорении экваториальной и полярных зон.
3. Также является сложным вопрос стабильности роя Дайсона в случае решения задачи четырёх тел. Относительно Солнечной системы, при реализации роя Дайсона вокруг Солнца, воздействием на рой Меркурия можно будет пренебречь (из-за малого радиуса сферы Хилла), но воздействие Венеры уже будет значительным.

Попытки поиска

Проблемы поиска сфер Дайсона обсуждаются с момента выдвижения идеи и до текущего времени. Поиск сфер Дайсона, в частности, предусмотрен проектом SETI. Предполагается, что признаком сферы Дайсона будет источник инфракрасного излучения с нетипичным спектром.

Примечания

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!