La esfera de Dyson: ¿para qué sirve? Parte III: Aplicación del anillo Dyson y elementos individuales.
Tras examinar en la primera parte del artículo la historia de la idea de la esfera de Dyson y determinar la versión más simple y práctica de su diseño en forma de un anillo de Dyson no rígido, dediqué la segunda parte del artículo a un análisis detallado del diseño de dicho anillo a partir de elementos autónomos separados (moderadamente gigantescos). Allí, se describió en detalle la construcción de un elemento autónomo bastante primitivo del Anillo, se calculó su peso aproximado y los parámetros de todo el Anillo para dos radios.
Ahora podemos llegar al punto: ¿Por qué podemos usar un Anillo tan rígido de elementos autónomos separados?En primer lugar, como ya se describió anteriormente, cada elemento hexagonal (u octogonal) del Anillo con un módulo central sellado es en sí mismo una base para la producción de energía + o una colonia autónoma para varios cientos o miles de personas (con producción de alimentos), que encarna los sueños de Tsiolkovsky sobre "ciudades etéreas", o una planta de procesamiento de minerales (producción de materiales con uso intensivo de energía) y / o una estación de generación de combustible (en forma de un par de oxígeno / hidrógeno, más otros gases para diferentes motores, enriquecimiento de otopov para reacciones nucleares y termonucleares).En segundo lugar, cada elemento del Anillo puede cambiar la inclinación de su espejo hacia el Sol y redirigir su "conejito" de luz solar reflejada a donde se necesita: a otros elementos, a la Tierra, a una nave espacial o a un asteroide que necesita ser iluminado, calentado, evaporarse, desarrollarse. Esto es energía, armas y una señal, cualquiera de la lista. Algo similar se muestra al comienzo (de 10 a 50 segundos) de este video. En tercer lugar, la energía producida en el elemento puede ser redirigida desde el elemento: a través de cables - a elementos vecinos del anillo, por láser o haces de RF a estaciones receptoras dentro del anillo, o a asteroides o naves espaciales (en casos extremos, y directamente a satélites y planetas).Cuarto, todas las mejoras descritas anteriormente, así como los proyectos de modernización del Anillo que aún no son accesibles incluso para nuestra imaginación, se llevarán a cabo sobre la base del Anillo original, utilizando sus capacidades y materiales, y teniendo en cuenta la invaluable experiencia de su construcción.Ejemplos de la aplicación de elementos individuales1. ¿Necesita vaporizar o mover un satélite o un asteroide (cometa) desde la órbita? Uno o varios elementos del Anillo se entregan al punto deseado, que con sus "conejitos" de luz reflejada (y con la adición de otra radiación) calientan este objeto durante mucho tiempo y de forma persistente.Tales objeciones a menudo suenan: la creación de un enorme enjambre de elementos es supuestamente la dispersión y el despilfarro de los recursos del sistema solar. Pero aparte del fluido de trabajo gastado en entregar el elemento inacabado y las reservas a una órbita estable, nada del sistema desaparece o desaparece. Todos los elementos, si se desea, se pueden rehacer en otra cosa, para construir sobre su base algo nuevo y perfecto. Es más fácil que extraer material desde cero. Los siguientes tres ejemplos de esto:2. ¿Necesita enviar una señal durante años luz a otro sistema? ¿O recibir una señal débil desde lejos? Aquí los elementos del Anillo son útiles: cada elemento ya es una antena en sí mismo, puede ensamblar varios elementos del Anillo en una antena parabólica o esférica, desplegarlo en la dirección correcta y agregar un dispositivo de radiación / recepción al foco.3)¿Necesita ensamblar una enorme nave de arca para alcanzar (a una velocidad mucho más lenta que la velocidad de la luz) una estrella vecina en cientos de años? Los elementos del anillo son más fáciles de desmontar y reciclar en su lugar en el barco que construir un barco desde cero.4. ¿ Necesitas armar un gran barco con una vela solar? Puedes tomar uno o más elementos del Anillo y construir a partir de ellos algo así como una nave lenta que vuela en el viento solar, además del impulso de otros motores.5)¿Necesita dispersar una nave más pequeña utilizando una fuente de energía externa? Esto se puede hacer dirigiendo el láser u otros rayos (luz, radio HF) desde los elementos del anillo a la antena receptora de la nave (la energía recibida allí se dirigirá a iones / plasma u otros motores), o a un espejo reflector (cohete de fotones) - tracción de fotones.Aceleración del rayo láserEl último término recientemente sonó como la idea del proyecto DEEP-IN ( Propulsión de energía dirigida para la exploración interestelar ), promovido por Yuri Milner, Stephen Hawking y especialmente Philip Lyubin (lo ha sido desde 2013) en los próximos 30-50 años. https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1604/1604.01356.pdf .Por cierto, Robert Forward expresó una idea similar de viaje interestelar en 1984 (ahora sus diseños se llaman los esquemas tradicionales de los veleros solares Matloff y Forward ). La nueva idea de acelerar con precisión sondas interestelares ultrapequeñas (con un peso en gramos) con velas ligeras delgadas y pequeñas (de aproximadamente 1 m de diámetro) con potentes conjuntos de láser en tierra y orbitales (ubicados en el espacio) causó una gran resonancia y una discusión seria. En principio, cuando se resuelven muchos problemas técnicos, el principal es la ablación con láser del material de la vela, dicho sistema puede hacer explotar una mini sonda en el espacio interestelar con velocidades, por supuesto, no del 20%, pero al menos aproximadamente el 5% de la velocidad de la luz. La idea del proyecto se basa enEl artículo de Philip Lubin "Una hoja de ruta para el vuelo interestelar" con un plan de proyecto que el autor envió a la revista científica JBIS: Journal of the British Interplanetary Society en abril de 2015, y su edición más reciente está fechada en septiembre de 2016 . Por cierto, en esta presentación , en la diapositiva 44, Lubin aborda la idea de la esfera de Dyson y los problemas para encontrar tales estructuras.Hay varias grandes objeciones a la viabilidad del proyecto (expresado casi de inmediato por los críticos, por ejemplo, brevemente y en el caso aquí http://trv-science.ru/2016/04/19/dvojka-po-fizike/ - continúa: http: // trv -science.ru/2016/05/17/pod-zvezdnym-parusom-k-alpha-centauri/) Por lo tanto, el proyecto DEEP-IN establece que las matrices de láser para dicha aceleración pueden ubicarse en órbitas cercanas a la Tierra (para evitar la absorción del láser por la atmósfera, el autoenfoque del haz) o incluso en la Tierra en un lugar alto y seco (en un video de presentación). Y supuestamente a partir de ahí, dispersarán rápidamente la sonda a la velocidad deseada de una vez por todas.El problema es que no puede acelerar una sonda tan pequeña con una vela pequeña demasiado rápido: la aceleración la romperá, ni siquiera puede aligerar una vela delgada con un rayo láser excesivamente potente; el calentamiento derretirá la vela o la atravesará durante la ablación del material por la radiación. Es necesario dispersar la sonda lentamente y no con un láser demasiado potente.Sin embargo, cuando la sonda acelera lentamente, surge otro problema grave con el rayo láser: dado que cualquier láser tiene una divergencia (divergencia) del rayo, el rayo diverge con la distancia. El ángulo de divergencia del haz suele ser igual a: θ = 1.22λ / d , donde λ es la longitud de onda, d es el diámetro del haz (diámetro de la salida del láser). La discrepancia para los láseres convencionales (apertura estrecha) es de aproximadamente 1 minuto de arco. Esto significa que el rayo láser en la luna ya tendrá unos 2 km de diámetro, y más allá de la órbita de Marte, ¡tendrá cientos de kilómetros! ( más detalles aquí ). La iluminación de la mini sonda que navega a tales distancias por un haz tan débil y disperso será casi inútil para su aceleración: la aceleración lenta se romperá más allá de la órbita de la luna.Pero los autores del proyecto tienen grandes esperanzas de disponer de matrices controladas por fase de pequeños láseres de fibra de erbio (Yb) (eficiencia de hasta 78%) con un dispositivo de control de fase. De alguna manera, la idea de una matriz de láseres de este tipo se asemeja a la idea de un radar con una matriz de antenas en fase activa: como los elementos de una matriz de antenas en fase, los láseres deben cambiar las fases relativas de su radiación de una manera compleja, de modo que se amplifique en una dirección deseada y se suprima en todas las demás direcciones(idealmente) Un detalle positivo importante para la viabilidad del proyecto es el progreso serio de tales láseres de fibra en los últimos años: progreso tanto en potencia como en compacidad (se observa una disminución en el tamaño de acuerdo con la ley de Moore) y en el precio. Un campo de 1 por 1 km de tamaño puede acomodar aproximadamente 20 millones de láseres de kilovatios pequeños Yb de fase combinada que pesan 25-30 kg con una eficiencia de aproximadamente 50% y con una longitud de onda corta (en la región de 1 micrón o 1060 nm) para obtener la salida Radiación láser de decenas de gigavatios: la denominada matriz DE-STAR 4. Se argumenta que el ángulo de divergencia del haz para dicha matriz será igual a: θ = 1.22λ / d= 10 ^ -9 radianes = 0.0002 segundos de arco, ya que d aquí será de aproximadamente 1000 m. Sin embargo, son las dimensiones lineales y la masa de dicha matriz láser lo que obliga a los autores del proyecto a elegir la ubicación en el suelo, lo que conduce a problemas con la atmósfera en la trayectoria del haz.Y el problema de apuntar el láser a una sonda tan pequeña y remota durante millones de kilómetros también persiste.
Pero puede dispersar un minisonde primero con un conjunto de láseres de la órbita de la Tierra, luego con otro conjunto cerca de la Luna, luego con un tercero más lejos ... etc.Y los elementos del Anillo (que permanecen en sus órbitas) pueden producir energía para tales conjuntos de láser, o ser una plataforma para instalar tales láseres Para hacer esto, deben establecerse en varias órbitas alrededor de la Tierra, en puntos de Lagrange, en órbitas alrededor del Sol, con un radio de poco más de 1 UALos elementos del Anillo pueden enviarse a puntos de antemano (por ejemplo, mediante motores convencionales o mediante el viento solar y mediante la iluminación de otros elementos del Anillo) a lo largo de la futura trayectoria de vuelo de dicha sonda desde la órbita de la Tierra e incluso hasta las afueras del Sistema Solar. Allí, con la energía acumulada en las baterías y / o en el combustible, los elementos del Anillo esperarán a que la mini-sonda vuele y la ilumine detrás con rayos láser moderadamente potentes dentro de su parte de la trayectoria (0.3-0.5 millones de kilómetros de largo), luego transmitirá la sonda a lo siguiente elementos:
Al mismo tiempo, a su vez, emiten energía por un rayo a una mini sonda, acelerándola dentro del alcance de su rayo, pasándose uno al otro en una nave aceleradora, como en una carrera de relevos.O una opción un poco más avanzada: no usar las reservas de energía en las baterías, sino simplemente enviar luz / energía a lo largo de la cadena de un elemento a otro, de modo que el elemento activo actual, tomando esta energía al final, lo dirija a un minisonde acelerado fuera de nuestro sistema:
por cierto, los elementos Los anillos pueden acelerar no solo esas mini-sondas para vuelos fuera del sistema. Directamente desde su lugar en el Anillo, un elemento puede acelerar y ralentizar los buques de carga dentro del sistema con velas solares al entregar mercancías desde y hacia los elementos del Anillo (por supuesto, no estamos hablando de altas velocidades). Con esto, puede comenzar el desarrollo de la tracción de fotones, mejorando la técnica y los métodos para la lenta aceleración y desaceleración de las naves dentro del sistema solar. En este trabajo de 2013los autores (incluido Philip Lubin) también discuten en detalle tales vuelos dentro del sistema con frenado después de que el barco gira con el espejo de vela hacia adelante (método de ping-pong).
El problema con la detección del anillo desde el exteriorEl momento asociado con el envío de señales al exterior (ejemplo 2.arriba), surge en la etapa de ensamblaje de dicho Anillo. Si los creadores del Anillo lo quieren o no, pero si los elementos del Anillo se combinan en segmentos con tamaños característicos de aproximadamente 1 millón de km (el diámetro de Júpiter, el planeta más grande del sistema solar, es de aproximadamente 0.14 millones de kilómetros, que es 7 veces más pequeño), entonces cualquier observador externo , ubicado aproximadamente en el plano del Anillo, comienza a registrar (independientemente del deseo de los creadores del Anillo) extraños, sin precedentes, eclipses periódicos de la luminaria central por un objeto que, por dimensiones lineales, obviamente excede el tamaño de los planetas gigantes. Y es probable que el observador (hay muchos más en la Galaxia) no note nada en el plano del Anillo. Este es un punto importante: un observador aleatorio tiene pocas posibilidades de estar en la dirección correcta desde dicha estrella.Si en este sistema, a distancias dadas de la luminaria (con períodos determinados), no se descubrieron cuerpos celestes gigantes como enanas rojas o marrones, agujeros negros, nubes protoplanetarias delgadas de gas de polvo frío (sin emisión de fondo) (accesible aquí ) , entonces esta es una razón seria para que el observador piense en las causas artificiales de este fenómeno.Como sucedió con los astrónomos de la Tierra, quienes recientemente con la ayuda del telescopio espacial Kepler notaron reducciones de luminosidad periódicas (una vez cada 750 días) y cortas (aproximadamente un día) de 10-22% de una estrella excepcionalmente estable (tipo espectral ordinario F3 V / IV) con el número KIC 8462852 ( https://geektimes.ru/post/267022/ ). Ella esla estrella Tabby , alrededor de la cual (según las observaciones) no hay otras estrellas satélite (enanas rojas), no hay aumento de la radiación infrarroja o ultravioleta, lo que significa que es muy probable que no haya nebulosa planetaria, cinturones de asteroides o satélites de tipo enana marrón cerca de la estrella: es más fácil hablando, no hay razones astronómicas naturales que puedan explicar un eclipse tan vasto de la luminaria central. Hubo versiones con cometas, más precisamente, exo-cometas ( https://geektimes.ru/post/266408/ ), un cinturón de asteroides o una colisión reciente de exoplanetas allí.Cabe señalar que el período de eclipses de 727 días no corresponde mucho a los períodos de rotación de cometas característicos de nuestro sistema (sin mencionar el hecho de que el paso de cometas cerca de una estrella tan masiva como el Sol a menudo conduce a la descomposición total o parcial de los cometas o a un fuerte cambio en sus órbitas). Es difícil imaginar un enjambre de cometas tan grande (que cubre 1/5 del disco de la estrella) y compacto (que cubre solo un día o un par de días), que con sus núcleos o colas logra cerrar hasta el 22% de la luz de esa estrella con un período tan extraño de 750 días. Esto ha sido discutido aquí .Luego se agregó una versión (aún no descartada) con una perspectiva especial de nuestra observación del disco planetario (nubes) con capas externas continuas y frías ubicadas lejos de esta estrella y bloqueando la radiación infrarroja de las capas internas ( https://geektimes.ru/post/280062/ ). Esto, por así decirlo, un análogo natural del Anillo hecho por el hombre descrito anteriormente a veces eclipsa a una estrella en un 15-20%. Supongamos que esto es así, bien puede ser. Pero, ¿cómo es que este disco aparentemente muy delgado (pero que no explota) logra eclipsar a una pequeña estrella como esta por solo un día?Recientemente hubo una noticiasobre el resultado del procesamiento por dos especialistas de los EE. UU. (Valery Makarov del Observatorio de la Marina de los EE. UU. en Washington y Alexei Goldin de la compañía Teza Technology) los datos sin procesar del telescopio espacial Kepler con dos grandes eclipses de esta estrella. Entre otras cosas, verificaron la posición de la estrella en relación con otros objetos durante los eclipses. Los resultados que obtuvieron fueron muy extraños: afirman que en el momento del eclipse, la estrella misma (más precisamente, el "centro de brillo" de la luz) se desplazórelativo a la matriz receptora del telescopio! Las conclusiones hasta ahora son las siguientes: algunos cometas o planetoides (aún grandes) bloquean la "estrella de Tabby", pero no en la órbita de esta estrella, sino en la órbita de algún otro cuerpo masivo (agujero negro? Enana marrón?), Más cerca a nosotros (a lo largo de la línea de observación), o algún objeto de origen no natural en KIC 8462852 es el culpable.El período de 727 días corresponde aproximadamente a los parámetros de la órbita en la zona habitable o fuera de la zona habitable para esta estrella (es aproximadamente 1.5 más grande que el Sol, su la luminosidad es 4.7 veces mayor que la solar, entonces el periodo Debe ser claramente más grandes 400-500 días).Por cierto, el análisis de Leonid Xanfomality del Instituto de Física Espacial de la Academia de Ciencias de Rusia reveló una forma inusual de la curva de luz (la curva a continuación se toma dedel artículo original y simplemente aumentado) para las dos inmersiones / eclipses más profundos: las
velocidades de la primera desintegración y luego el aumento del brillo de la estrella son asimétricas, lo que puede ser evidencia del alargamiento de las órbitas de los cuerpos eclipsantes. Además, basándose en la forma de la curva y la duración de la cobertura, Xanfomality estimó los posibles parámetros de la órbita del cuerpo cósmico que causa el eclipse.De sus estimaciones se deduce que el cuerpo gira en una órbita alargada con un pericentro de 3.83 unidades astronómicas y un período de revolución de 6.26 años. Sin embargo, el propio autor observa las contradicciones en sus estimaciones, y señala que con un pericentro tan distante (en el sistema solar se ubicaría detrás del cinturón de asteroides), la proyección de la órbita desde cualquier ángulo se vería como una línea casi recta y no se observaría asimetría de las curvas de caída de luz.
Sería útil para los astrónomos en el próximo eclipse (en 2017) calcular la forma de los objetos que lo eclipsan, utilizando el gráfico exacto de la caída y el aumento de la luminosidad de la estrella Tabby, especialmente porque existe una técnica de este tipo: ( http://arxiv.org/abs/astro-ph/0503580 ) . También hay métodos para determinar el ángulo / dirección de la intersección del disco de una estrella con un objeto como un planeta:
si la forma de estos objetos no es redonda, sino, por ejemplo, cuadrada o triangular, esta es una clara indicación del origen artificial de los objetos eclipsantes.Por cierto, la "pequeña onda" de los eclipses de la estrella Tabby se adapta básicamente al efecto de los elementos inacabados del enjambre que oscurecen la luz de esta estrella, y los eclipses grandes una vez cada 750 días pueden ser causados por superelementos del enjambre ya construidos en dimensiones gigantescas (o por la unión de muchos elementos pequeños).
Conclusiones:los argumentos presentados anteriormente en este artículo sugieren que cualquier civilización avanzada de un tipo técnico, con el deseo y la voluntad de expandir su presencia en el espacio utilizando recursos espaciales, es probable que construya algún tipo de esfera discontinua de Dyson tipo I (en forma de Roy Dyson) , aplicándolo no tanto para aumentar los lugares adecuados para vivir (aunque de alguna manera puede vivir de tales elementos), sino para dos propósitos principales:- controla la iluminación (y, por lo tanto, el clima) de su planeta natal, así como de otros planetas dominados, asteroides;
- recibiendo enorme energía de la luz de su estrella, usándola localmente o con transferencia a través de su sistema.
Además, dicha civilización recibirá otras dos o tres bonificaciones agradables:- ;
- ;
- , - « » ;
- .
Espero que los argumentos anteriores para construir no la esfera de Dyson, sino Roy en la forma del Anillo de Dyson, sean bastante convincentes. Me gustaría creer que con el desarrollo del desarrollo real (y no el estudio, como dicen ahora) de nuestro sistema solar, en algún momento estos u otros argumentos similares convencerán a nuestros descendientes de construir una versión de la esfera de Dyson en forma de anillo no rígido. Estoy seguro de que civilizaciones más avanzadas en nuestra galaxia ya estaban convencidas por tales argumentos hace muchos milenios y ahora simplemente están ocupadas con un negocio que se extendió durante muchos milenios, y que sin duda estaban listas desde el comienzo de la construcción. Source: https://habr.com/ru/post/es397631/
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