Как превратить звезду в источник энергии и почему для этого придется попрощаться с Меркурием.

Зачем нам энергия солнечного излучения

В следующий раз, когда вы будете заправлять автомобиль, вспомните: бензин, дизель и вообще ископаемое топливо — ресурс ограниченный. Рано или поздно запасы нефти на Земле иссякнут, а человечеству все равно понадобится энергия. 

Но и эту проблему, кажется, можно решить. Представьте, что ваше транспортное средство прекрасно работает без бензина и все, что ему нужно, — чистая энергия солнечного света. В будущем компьютеры, заводы, космические корабли и вся передовая электроника смогут получать энергию прямо от Солнца. Такое будущее возможно, если только человечеству когда-нибудь удастся построить сферу Дайсона. 

Сфера Дайсона — это гигантский шар, возведенный вокруг звезды, который перехватывает ее излучение и перерабатывает полученную энергию в электричество. В реальности сферы Дайсона, конечно, не существует. Пока это лишь гипотетический проект, но очень заманчивый. Ведь уголь, нефть и газ мы расходуем постоянно и в огромных объемах, а энергии от солнечных батарей и ветряков недостаточно, чтобы заменить ископаемое топливо. Если потребность в энергии растет, откуда же мы будем ее брать?

Когда мы сможем построить сферу Дайсона

В 1964 году советский радиоастроном Николай Кардашев предложил классификацию гипотетических внеземных цивилизацийпо количеству энергии, которой они умеют распоряжаться. 

Цивилизация Iтипа использует все источники энергии и ресурсы на своей планете. Это означает контроль над солнечным светом, ветрами, океанами и геотермальной энергией. Человечеству понадобится еще пара веков, чтобы достичь такого уровня развития. 

Цивилизация IIтипа умеет использовать энергию своей звезды. Именно такие цивилизации и могут построить сферу Дайсона. 

А цивилизации IIIтипа понимают, как захватывать энергию уже у целых галактик. До этого рубежа нам, по самым скромным подсчетам, эволюционировать несколько миллионов лет.

Очевидно, что мы пока не доросли даже до второго уровня. Нам нужно сначала научиться эффективно использовать оставшиеся на нашей планете залежи полезных ископаемых. Только затем, через несколько тысячелетий, мы сможем попытаться «укротить» наше Солнце и стать цивилизацией II типа. 

Ловушка для звезды

Сама идея о том, что свет звезды можно «поймать» с помощью искусственной конструкции, появилась задолго до того, как был придуман термин «сфера Дайсона». В романе Олафа Стэплдона «Создатели звезд», опубликованном в 1937 году, описывались огромные системы, собиравшие звездное излучение. Они были настолько масштабными, что могли сделать свет галактик заметно тусклее. Именно эта идея и вдохновила американского физика-теоретика Фримена Дайсона. 

Солнце излучает около 380 миллиардов триллионов ватт мощности.Энергии, которую оно испускает за одну секунду, хватило бы, чтобы обеспечить земной шар на полмиллиона лет.Наша планета получает лишь небольшую часть этого излучения: основная его масса рассеивается в космосе. Но если окружить Солнце плотным экраном, мы сможем перехватить практически каждый фотон, и нам будет доступна вся энергия звезды. Для этоговокруг Солнца нужно построить сплошную сферу, площадь которой была бы примерно в 550 миллионов раз больше поверхности Земли. 

Правда, этот проект имеет большие недостатки. 

Во-первых, гравитация вряд ли сможет удержать звезду в центре сферы. Малейшее смещение Солнца приведет к тому, что светило рано или поздно столкнется со стеной сферы Дайсона. А это означает, что на Земле произойдет катастрофа: будет выведена из строя вся электроника. 

Во-вторых, окружить звезду сплошным «коконом» невероятно сложно.Для этого потребуется очень прочный материал, который выдержит вес всей конструкции и нагрев Солнца. Причем такого материала нужно будет столько, сколько едва ли можно найти во всей Солнечной системы. Так что монолитный шар вокруг нашей звезды построить не получиться. Но более реалистичный способ возвести сферу Дайсона все-таки есть. 

Солнечные спутники

Сам Дайсон предлагал запустить на солнечную орбиту большое количество независимых друг от друга космических аппаратов и станций. Каждый объект должен собирать часть излучения и передавать ее на Землю. Эти устройства могли окружать Солнце кольцом, или каждое из них могло бы следовать по своей собственной орбите. В последнем случае сфера Дайсона напоминала бы пчелиный рой. 

Есть и другой вариант: статиты. Сам термин составлен из английских слов satellite и static, то есть «спутник» и «неподвижный». Так называют космические аппараты с огромнымисолнечными парусами, способные зависать над небесным телом в одном месте, не двигаясь по орбите.Статиты, вращающие на орбите Солнца свои солнечные паруса, создадут вокруг звезды нечто наподобие «пузыря», который будет удерживаться гравитацией и влиянием солнечной радиации.

Разобрать Меркурий

Любой из этих проектов потребует ресурсов в масштабах, к которым промышленность человечества пока не приблизилась. На Земле недостаточно металлов и других материалов для подобного строительства. Чтобы построить сферу Дайсона, сырье придется добывать на астероидах, спутниках и планетах Солнечной системы. 

Футурологи предлагают пустить на стройматериалы Меркурий. Он богат железом, никелем и множеством минералов полезных для промышленности. Кроме того, Меркурий — ближайшая к Солнцу планета,так что доставить все эти ресурсы к строящейся сфере Дайсона будет не так уж сложно. Добытое сырье пойдет на строительство первых энергоколец, которые, начав работать, дадут энергию для возведения следующих, более крупных станций. И конечно же, весь этот процесс должен быть полностью автоматизирован: собирать ресурсы и строить аппараты для захвата энергии будут роботы. 

Однако и у этого плана есть своя ахиллесова пята — логистика. Как передать собранную энергию обратно на Землю?Теоретики предлагают использовать микроволновые лучи или мощные лазеры. Но здесь возникает новая проблема: лазеры эффективны лишь на дистанциях меньше километра, а микроволны работают на расстоянии в 160 километров— этого явно недостаточно, чтобы переправить электричество на нашу планету.

Как идею Дайсона используют уже сейчас

На данный момент человечество не может даже мечтать о том, чтобы построить сферу Дайсона. Но это не значит, что этой идее нельзя найти применение уже сегодня. Сейчас с помощью концепции Дайсона астрофизики ищут внеземной разум. Дайсон предположил, что если развитая цивилизация захватит значительную часть звездного излучения, светило начнет выделять тепло, которое можно будет заметить в инфракрасном диапазоне. 

Именно поэтому астрономы ищут в ночном небе странные объекты, которые выделяют тепло, сопоставимое с энергией звезд, но при этом не светят. Правда, пока что такие наблюдения ни к чему не привели — открытие внеземных цивилизаций еще впереди. 

Пока мы не научились даже использовать весь потенциал ресурсов нашей планеты. Но если человечество сумеет грамотно ими распорядиться, темпы технологического прогресса станут ошеломительными. Возможно, через тысячи лет наши потомки превратят Солнце в гигантскую управляемую батарею. 

источник