🤥 🤹🏽 👨🏽 La sphère de Dyson - à quoi ça sert? Partie III: Application de l'anneau Dyson et des éléments individuels 🧗🏻 🤶 🕴🏻

Après avoir examiné dans la première partie de l'article l' histoire de l'idée de la sphère Dyson et déterminé la version la plus simple et la plus pratique de sa conception sous la forme d'un anneau Dyson non rigide, j'ai consacré la deuxième partie de l'article à une analyse détaillée de la conception d'un tel anneau à partir d'éléments autonomes séparés (modérément gigantesques). Là, la construction d'un élément autonome plutôt primitif de l'anneau a été décrite en détail, son poids approximatif et les paramètres de l'anneau entier pour deux rayons ont été calculés.

Maintenant, nous pouvons arriver au point: pourquoi pouvons-nous utiliser un tel anneau non rigide d'éléments autonomes séparés?

Premièrement, comme déjà décrit ci-dessus, chaque élément hexagonal (ou octogonal) de l'Anneau avec un module central scellé est lui-même une base de production d'énergie + ou une colonie autonome pour plusieurs centaines ou milliers de personnes (avec production alimentaire), incarnant les rêves de Tsiolkovsky sur les «villes éthérées», ou une usine de traitement des minéraux (production de matériaux à forte intensité énergétique) et / ou une station de génération de carburant (sous la forme d'une paire oxygène / hydrogène, plus d'autres gaz pour différents moteurs, l'enrichissement de otopov pour les réactions nucléaires et thermonucléaires).

Deuxièmement, chaque élément de l'Anneau peut changer l'inclinaison de son miroir dans la direction du Soleil et rediriger son "lapin" de lumière solaire réfléchie là où il est nécessaire: vers d'autres éléments, vers la Terre, vers un vaisseau spatial ou vers un astéroïde qui doit être éclairé, chauffé, s'évaporer, se développer. C'est de l'énergie, des armes et un signal - n'importe lequel de la liste. Quelque chose de similaire est montré au début (de 10 à 50 secondes) de cette vidéo

. Troisièmement, l'énergie produite sur l'élément peut être redirigée de l'élément: via des câbles - vers les éléments voisins de l'anneau, par des faisceaux laser ou RF vers des stations de réception dans l'anneau, ou aux astéroïdes ou aux vaisseaux spatiaux (dans les cas extrêmes, et directement aux satellites et aux planètes).

Quatrièmement, toutes les améliorations décrites ci-dessus, ainsi que les projets de modernisation de l'Anneau qui ne sont pas encore accessibles à notre imagination, seront réalisés sur la base de l'Anneau d'origine, en utilisant ses capacités et ses matériaux, et en tenant compte de l'expérience inestimable de sa construction.

Exemples d'application d'éléments individuels

1. Devez-vous vaporiser ou déplacer un satellite ou un astéroïde (comète) en orbite? Un ou plusieurs éléments de l'Anneau sont livrés au point souhaité, qui avec leurs «lapins» de lumière réfléchie (et avec l'ajout d'autres rayonnements) chauffent cet objet pendant longtemps et de manière persistante.

De telles objections sont souvent valables: la création d'un énorme essaim d'éléments est censée être la dispersion et le gaspillage des ressources du système solaire. Mais à part le fluide de travail dépensé pour livrer l'élément inachevé et les réserves sur une orbite stable, rien du système ne disparaît ou disparaît. Tous les éléments, si vous le souhaitez, peuvent être refaits en quelque chose d'autre, pour construire sur leur base quelque chose de nouveau et de parfait. C'est plus facile que d'extraire du matériau à partir de zéro. Les trois exemples suivants:

2. Devez-vous envoyer un signal pendant des années-lumière à un autre système? Ou obtenir un signal faible de loin? Ici, les éléments de l'anneau sont utiles: chaque élément est déjà une antenne en soi, vous pouvez assembler plusieurs éléments de l'anneau en une antenne parabolique ou sphérique, le déployer dans la bonne direction et ajouter un dispositif de rayonnement / réception au foyer.

3.Besoin d'assembler un énorme vaisseau arche pour atteindre (à une vitesse beaucoup plus lente que la vitesse de la lumière) une étoile voisine depuis des centaines d'années? Les éléments de l'anneau sont plus faciles à démonter et à recycler en place dans le navire que de construire un navire à partir de zéro.

4. Besoin d'assembler un énorme navire avec une voile solaire? Vous pouvez prendre un ou plusieurs éléments de l'Anneau et en construire quelque chose comme un vaisseau lent volant dans le vent solaire, en plus de l'élan d'autres moteurs.

5.Besoin de disperser un petit navire en utilisant une source d'énergie externe? Cela peut être fait en dirigeant le laser ou d'autres rayons (lumière, radio HF) des éléments de l'Anneau vers l'antenne de réception du navire (l'énergie reçue là-bas sera ensuite dirigée vers des ions / plasma ou d'autres moteurs), ou vers un miroir réfléchissant (fusée à photons) - traction photonique.

Accélération du faisceau laser
Le dernier terme a récemment sonné fort comme l'idée du projet DEEP-IN ( Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration ), promu par Yuri Milner, Stephen Hawking et surtout Philip Lyubin (depuis 2013) dans les 30 à 50 prochaines années. https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1604/1604.01356.pdf .

Soit dit en passant, Robert Forward a exprimé une idée similaire du voyage interstellaire en 1984 (maintenant ses conceptions sont appelées les schémas traditionnels des voiliers solaires Matloff et Forward ). La nouvelle idée d'accélérer précisément des sondes interstellaires ultra-petites (pesant en grammes) avec des voiles légères minces et petites (environ 1 m de diamètre) avec des réseaux laser super puissants au sol et orbitaux (situés dans l'espace) a provoqué une grande résonance et une discussion sérieuse. En principe, lors de la résolution de nombreux problèmes techniques, le principal étant l' ablation au laser du matériau de la voile, un tel système peut projeter une mini-sonde dans l'espace interstellaire avec des vitesses bien sûr non 20%, mais au moins environ 5% de la vitesse de la lumière. L'idée du projet est basée surL'article de Philip Lubin «A Roadmap to Interstellar Flight» avec un plan de projet , que l'auteur a envoyé à la revue scientifique JBIS: Journal of the British Interplanetary Society en avril 2015, et sa dernière édition est datée de septembre 2016 . Soit dit en passant, dans cette présentation , sur la diapositive 44, Lubin aborde l'idée de la sphère Dyson et les problèmes de trouver de telles structures.

Il y a plusieurs énormes objections à la faisabilité du projet (exprimées presque immédiatement par les critiques, par exemple, brièvement et dans le cas ici http://trv-science.ru/2016/04/19/dvojka-po-fizike/ - suite: http: // trv -science.ru/2016/05/17/pod-zvezdnym-parusom-k-alpha-centauri/) Ainsi, le projet DEEP-IN indique que les réseaux de lasers pour une telle accélération peuvent être situés sur des orbites proches de la Terre (pour éviter l'absorption du laser par l'atmosphère, l'autofocalisation du faisceau) ou même sur Terre dans un endroit haut et sec (dans une vidéo de présentation). Et soi-disant à partir de là, ils disperseront une fois pour toutes rapidement la sonde à la vitesse souhaitée.

Le problème est que vous ne pouvez pas accélérer une telle mini-sonde avec une petite voile trop rapidement - l'accélération la cassera, vous ne pouvez même pas éclaircir une voile mince avec un faisceau laser excessivement puissant - le chauffage fera fondre la voile ou la percera pendant l'ablation du matériau du rayonnement. Il faut disperser lentement la sonde et le laser pas trop puissant.

Cependant, lorsque la sonde accélère lentement, un autre problème grave se pose avec le faisceau laser: comme tout laser a une divergence (divergence) du faisceau, le faisceau diverge avec la distance. L'angle de divergence du faisceau est généralement égal à: θ = 1,22λ / d , où λ est la longueur d'onde, d est le diamètre du faisceau (diamètre de la sortie du laser). La différence pour les lasers conventionnels (à ouverture étroite) est d'environ 1 minute d'arc. Cela signifie que le faisceau laser sur la lune aura déjà environ 2 km de diamètre et au-delà de l'orbite de Mars, il fera des centaines de kilomètres! ( plus de détails ici ). L'éclairage d'une voile à mini-sonde à de telles distances par un faisceau aussi faible et diffus sera presque inutile pour son accélération - une accélération lente se rompra au-delà de l'orbite de la lune.

Mais les auteurs du projet ont de grands espoirs pour des réseaux à phase contrôlée de petits lasers à fibre d' erbium (Yb) (efficacité jusqu'à 78%) avec un dispositif de contrôle de phase. À certains égards, l'idée d'un tel réseau de lasers ressemble à l'idée d'un radar avec un réseau d'antennes phasé actif: comme les éléments d'un réseau d'antennes phasé, les lasers doivent changer les phases relatives de leur rayonnement de manière complexe, afin qu'il amplifie dans une direction souhaitée et soit supprimé dans toutes les autres directions.(idéalement). Un détail positif important pour la faisabilité du projet est le sérieux progrès de ces lasers à fibre ces dernières années - des progrès en termes de puissance et de compacité (une diminution de taille est observée selon la loi de Moore) et de prix. Un champ d'une taille de 1 pour 1 km peut accueillir environ 20 millions de lasers Yb de petits kilowatts à phase assortie pesant de 25 à 30 kg avec une efficacité d'environ 50% et une courte longueur d'onde (de l'ordre de 1 micron ou 1060 nm) pour obtenir la sortie rayonnement laser de dizaines de gigawatts - le réseau dit DE-STAR 4. Il est avancé que l'angle de divergence du faisceau pour un tel réseau sera: θ = 1,22λ / d= 10 ^ -9 radians = 0,0002 seconde d'arc, puisque d ici sera d'environ 1000 m. Cependant, ce sont les dimensions linéaires et la masse d'un tel réseau laser qui obligent les auteurs du projet à choisir le placement au sol, ce qui entraîne des problèmes avec l'atmosphère sur le chemin du faisceau.
Et le problème du pointage du laser sur une voile de sonde aussi petite et éloignée sur des millions de kilomètres demeure également.

Mais vous pouvez disperser une minisonde d'abord avec un réseau de lasers de l'orbite terrestre, puis avec un autre réseau près de la Lune, puis avec un troisième plus loin ... etc.

Et les éléments de l'Anneau (restant sur leurs orbites) peuvent produire de l'énergie pour de tels réseaux laser, ou être une plate-forme pour installer de tels lasers. Pour ce faire, ils doivent être placés sur différentes orbites autour de la Terre, aux points de Lagrange, sur des orbites autour du Soleil, avec un rayon d'un peu plus de 1 UA

Les éléments de l'Anneau peuvent être envoyés à des points à l'avance (par exemple, par des moteurs conventionnels ou au moyen du vent solaire et au moyen de l'éclairage d'autres éléments de l'Anneau) le long de la future trajectoire de vol d'une telle sonde depuis l'orbite de la Terre et même jusqu'aux abords du système solaire. Là, avec l'énergie accumulée dans les batteries et / ou dans le carburant, les éléments de l'Anneau attendront que la mini-sonde passe devant eux et l'illuminera derrière avec des faisceaux laser modérément puissants dans sa partie de la trajectoire (0,3-0,5 million de km de long), puis transmettra la sonde aux éléments suivants éléments:

En même temps, ils donnent à leur tour de l'énergie par un faisceau à une mini-sonde, l'accélérant dans la portée de leur faisceau, se croisant un navire accélérant, comme lors d'une course de relais.

Ou une option légèrement plus avancée: ne pas utiliser les réserves d'énergie dans les batteries, mais simplement envoyer de la lumière / énergie le long de la chaîne d'un élément à un autre, de sorte que l'élément actif actuel, en prenant cette énergie en dernier, la dirige vers une minisonde accélérée en dehors de notre système:

Au fait, les éléments Les anneaux peuvent accélérer non seulement ces mini-sondes pour les vols en dehors du système. Directement depuis sa place dans le Ring, un élément peut accélérer et ralentir les cargos intra-système à voiles solaires lors de la livraison de marchandises depuis et vers les éléments du Ring (bien sûr, nous ne parlons pas de vitesses élevées). Avec cela, vous pouvez commencer le développement de la traction photonique, en améliorant la technique et les méthodes pour la lente accélération et la décélération des navires à l'intérieur du système solaire. Dans ce travail de 2013les auteurs (dont Philip Lubin) discutent également en détail de tels vols intrasystèmes avec freinage après que le navire a tourné le rétroviseur (méthode ping-pong).

Le problème de détection de l'Anneau de l'extérieur

Le moment associé à l'envoi de signaux vers l'extérieur (exemple 2.ci-dessus), apparaît au stade de l'assemblage d'un tel anneau. Que les créateurs de l'Anneau le veuillent ou non, mais si les éléments de l'Anneau sont combinés en segments avec des tailles caractéristiques d'environ 1 million de kilomètres (le diamètre de Jupiter, la plus grande planète du système solaire, est d'environ 0,14 million de kilomètres, ce qui est 7 fois plus petit), alors tout observateur extérieur , situé approximativement dans le plan de l'Anneau, commence à enregistrer (quel que soit le désir des créateurs de l'Anneau) d'étranges éclipses périodiques, sans précédent, du luminaire central par un objet qui, par ses dimensions linéaires, dépasse évidemment les tailles des planètes géantes. Et l'observateur (il y en a beaucoup plus dans la Galaxie) ne remarquera probablement rien dans le plan de l'Anneau. C'est un point important: un observateur aléatoire a peu de chances d'être dans la bonne direction à partir d'une telle étoile.

Si dans ce système, à des distances données du luminaire (avec des périodes données), aucun corps céleste géant tel que des naines rouges ou brunes, des trous noirs, des nuages protoplanétaires de poussière-gaz minces froids (n'émettant pas de fond infrarouge) n'ont été découverts (accessible ici ) , alors c'est une raison sérieuse pour l'observateur de réfléchir aux causes artificielles de ce phénomène.

Comme cela s'est produit avec les astronomes de la Terre, qui récemment avec l'aide du télescope spatial Kepler ont remarqué des réductions de luminosité périodiques (une fois tous les 750 jours) et courtes (environ un jour) de 10 à 22% d'une étoile exceptionnellement stable (type spectral ordinaire F3 V / IV) sous le numéro KIC 8462852 ( https://geektimes.ru/post/267022/ ). Elle estl'étoile tigrée , autour de laquelle (selon les observations) il n'y a pas d'autres étoiles satellites (naines rouges), il n'y a pas d'augmentation du rayonnement infrarouge ou ultraviolet, ce qui signifie qu'il n'y a très probablement pas de nébuleuse planétaire, pas de ceintures d'astéroïdes ou de satellites de type nain brun près de l'étoile - c'est plus facile parlant, il n'y a pas de raisons astronomiques naturelles qui pourraient expliquer une éclipse aussi vaste du luminaire central. Il y avait des versions avec des comètes, plus précisément, des exo-comètes ( https://geektimes.ru/post/266408/ ), une ceinture d'astéroïdes ou une récente collision d'exoplanètes.

Il convient de noter que la période d'éclipses de 727 jours ne correspond pas beaucoup aux périodes de rotation des comètes caractéristiques de notre système (sans parler du fait que le passage des comètes près d'une étoile aussi massive que le Soleil entraîne souvent une décomposition complète ou partielle des comètes ou un fort changement dans leurs orbites). Il est difficile d'imaginer un essaim de comètes aussi énorme (couvrant 1/5 du disque de l'étoile) et compact (ne couvrant qu'un jour ou deux jours), qui, avec leurs noyaux ou queues, parvient à fermer jusqu'à 22% de la lumière de cette étoile avec une période si étrange de 750 jours. Cela a été discuté ici .

Puis une version a été ajoutée (pas encore jetée) avec une perspective particulière de notre observation du disque planétaire (nuages) avec des couches externes froides continues situées loin autour de cette étoile et bloquant le rayonnement infrarouge des couches internes ( https://geektimes.ru/post/280062/ ). Pour ainsi dire, cet analogue naturel de l'anneau artificiel décrit ci-dessus éclipse parfois une étoile de 15 à 20%. Supposons qu'il en soit ainsi, cela pourrait bien l'être. Mais comment ce disque apparemment très fin (mais pas éclatant) parvient-il à éclipser une petite étoile comme celle-ci pendant une seule journée? Il y a eu

récemment une nouvellesur le résultat du traitement par deux spécialistes des États-Unis (Valery Makarov de l'US Navy Observatory à Washington et Alexey Goldin de la société Teza Technology) des données brutes du télescope spatial Kepler avec deux grandes éclipses de cette étoile. Entre autres, ils ont vérifié la position de l'étoile par rapport aux autres objets lors des éclipses. Les résultats qu'ils ont obtenus étaient très étranges - ils affirment qu'au moment de l'éclipse, l'étoile elle-même (plus précisément, le "centre de luminosité" de la lumière) s'est déplacée.par rapport à la matrice de réception du télescope! Les conclusions à ce jour sont les suivantes: soit certaines comètes soit des planétoïdes (toujours grandes) bloquent l '«étoile tabby», mais pas dans l'orbite de cette étoile, mais dans l'orbite d'un autre corps massif (trou noir? Naine brune?), Plus près à nous (le long de la ligne d'observation), ou un objet d'origine non naturelle à KIC 8462852 lui-même est à blâmer.

La période de 727 jours correspond approximativement aux paramètres d'orbite dans la zone habitable ou en dehors de la zone habitable pour cette étoile (il est environ 1,5 plus grand que le Soleil, son la luminosité est 4,7 fois supérieure à celle du solaire, donc la période Il doit être 400-500 jours nettement plus importante).
Soit dit en passant, l' analyse de Leonid Xanfomality de l'Institut de physique spatiale de l'Académie russe des sciences a révélé une forme inhabituelle de la courbe de lumière (la courbe ci-dessous est tirée dede l'article d'origine et simplement augmenté) pour les deux creux / éclipses les plus profonds: les

vitesses de la première décroissance puis l'augmentation de la luminosité de l'étoile sont asymétriques, ce qui peut être la preuve de l'allongement des orbites des corps éclipsants. De plus, en fonction de la forme de la courbe et de la durée de la couverture, Xanfomality a estimé les paramètres possibles de l'orbite du corps cosmique à l'origine de l'éclipse.

D'après ses estimations, il s'ensuit que le corps tourne sur une orbite allongée avec un péricentre de 3,83 unités astronomiques et une période de révolution de 6,26 ans. Cependant, l'auteur lui-même note les contradictions dans ses estimations, notant qu'avec un péricentre aussi éloigné (dans le système solaire, il serait situé derrière la ceinture d'astéroïdes), la projection de l'orbite sous n'importe quel angle ressemblerait à une ligne presque droite et aucune asymétrie des courbes de chute de lumière ne serait observée.

Il serait utile pour les astronomes lors de la prochaine éclipse (en 2017) de calculer la forme des objets qui l'ombragent, en utilisant le graphique exact de la chute et l'augmentation de la luminosité de l'étoile tigrée, d'autant plus qu'il existe une telle technique: ( http://arxiv.org/abs/astro-ph/0503580 ) . Il existe également des méthodes pour déterminer l'angle / la direction d'intersection du disque d'une étoile avec un objet tel qu'une planète:

si la forme de ces objets s'avère non pas ronde, mais par exemple carrée ou triangulaire, alors c'est une indication claire de l'origine artificielle des objets qui éclipsent.

Soit dit en passant, la «petite ondulation» des éclipses de l'étoile tigrée convient essentiellement à l'effet des éléments inachevés de l'essaim obscurcissant la lumière de cette étoile, et de grandes éclipses une fois tous les 750 jours peuvent être causées par des super-éléments de l'essaim déjà constitué à des dimensions gigantesques (ou par l'union de nombreux petits éléments).

Conclusions:
Les arguments présentés ci-dessus dans cet article suggèrent que toute civilisation avancée de type technique, avec le désir et la volonté d'étendre sa présence dans l'espace en utilisant les ressources spatiales, est susceptible de construire une sorte de sphère discontinue de type I de Dyson (sous la forme de Roy Dyson) , en l'appliquant non pas tant pour augmenter les lieux de vie (bien que vous puissiez en quelque sorte vivre sur de tels éléments), mais pour deux raisons principales:

contrôler l'illumination (et donc le climat) de sa planète natale, ainsi que d'autres planètes maîtrisées, astéroïdes;
recevant une énergie énorme de la lumière de son étoile, l'utilisant localement ou avec transfert dans tout son système.

De plus, une telle civilisation recevra deux ou trois autres bonus agréables:

;
;
, - « » ;
.

J'espère que les arguments ci-dessus pour construire non pas la sphère Dyson, mais plutôt Roy sous la forme de l'anneau Dyson, étaient assez convaincants. Je voudrais croire qu'avec le développement du développement réel (et non l'étude, comme on dit maintenant) de notre système solaire, un jour ces arguments ou des arguments similaires convaincront nos descendants de construire une telle version de la sphère Dyson sous la forme d'un anneau non rigide. Je suis sûr que des civilisations plus avancées de notre Galaxie étaient déjà convaincues par de tels arguments il y a plusieurs millénaires et sont maintenant simplement occupées par une entreprise qui s'étend sur plusieurs millénaires, ce à quoi elles étaient sans aucun doute prêtes dès le début de la construction.

La sphère de Dyson - à quoi ça sert? Partie III: Application de l'anneau Dyson et des éléments individuels

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