भविष्य के मेगास्ट्रक्चर: डायसन क्षेत्र, तारकीय इंजन और "ब्लैक होल बम"

कुछ भविष्यवादी और विज्ञान कथा लेखक, शरीर विज्ञान से दूर, यह सपना देखना पसंद करते हैं कि भविष्य में लोगों के पास इतना बड़ा मस्तिष्क होगा। लेकिन एक समस्या है: मानव मस्तिष्क शरीर में ऊर्जा का मुख्य उपभोक्ता है। और अपने वर्तमान आकार के साथ, इसे पहले से ही हू कितना चाहिए। इसलिए हमारे वंशजों के पास बड़ा दिमाग नहीं होगा, वे बस उन्हें नहीं खिलाएंगे। इसी तरह की समस्या किसी भी सभ्यता के सामने आती है जो तकनीकी विकास के एक निश्चित स्तर तक पहुंच गई है। आगे की प्रगति के लिए अधिक से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और उपलब्ध स्रोत या तो मुश्किल से जरूरतों को कवर करते हैं या वाट की आवश्यक मात्रा - यहां तक ​​कि परमाणु ऊर्जा, और भविष्य के थर्मोन्यूक्लियर में भी प्रदान करने में सक्षम नहीं होते हैं। इसके अलावा, यह आमतौर पर स्वीकार किया जाता है कि सभी सभ्यताओं के लिए अपने रहने की जगह का विस्तार करना आम है, जिसका मतलब है कि उन्हें न केवल घर के ग्रह पर ऊर्जा की आवश्यकता होगी।

सभ्यताओं के विकास के लिए ऊर्जा स्रोत क्या हम से कहीं अधिक उच्च स्तर पर हो सकते हैं? कटौती के तहत - तीन दिलचस्प अवधारणाओं का विवरण: डायसन क्षेत्र, एक तारकीय इंजन और एक "ब्लैक होल बम"।

डायसन ओर्ब

चलो सबसे प्रसिद्ध - और सबसे यूटोपियन महत्वाकांक्षी - इस तीन की अवधारणा के साथ शुरू करते हैं।

विचार स्टार को स्वयं एक ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करना है। उदाहरण के लिए, हमारा सूर्य (पीला बौना) 3,828 2610 ²⁶ डब्ल्यू ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। यह प्रत्येक 250 केटी के 4.74⋅10 ¹⁸ विस्फोटक वारहेड के बराबर है। Overdofiga।

1937 में, ओलाफ स्टेपलडन द्वारा विज्ञान कथा उपन्यास "स्टार क्रिएटर" प्रकाशित किया गया था, जिसमें से सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी फ्रीमैन डायसन ने व्युत्पन्न किया था और एक मेगास्ट्रक्चर के विचार को लोकप्रिय बनाया - एक गोला जो पूरी तरह से सभी विकिरणित ऊर्जा को अवशोषित करने और उपयोग करने के लिए ग्रह की कक्षा की दूरी पर एक स्टार को कवर करता है। यह बहु-खरब आबादी वाली शक्तिशाली सभ्यता की जरूरतों को पूरा करने से ज्यादा होगा।



हालाँकि, डायसन क्षेत्र का विचार था और कई आलोचक ऐसे हैं जो तकनीकी अवास्तविकता के पक्ष में निष्पक्ष तर्क देते हैं और इस तरह के महाविनाश के तार्किक और सामाजिक अर्थहीनता को।

सबसे पहले, इस तरह की संरचना बनाने के लिए, निर्माण सामग्री के लिए एक संपूर्ण ग्रह को चूना आवश्यक होगा।

दूसरे, क्षेत्र के निर्माण में विशाल उत्पादन क्षमता और वितरण वाहनों का निर्माण शामिल है, इसके लिए ऊर्जा के स्रोतों का उल्लेख नहीं है।

तीसरा, किसी भी कठोर संरचना (गोलाकार, घन, जो भी हो) को अनिवार्य रूप से कई क्षुद्रग्रहों और धूमकेतु या सेंट्रिपेटल त्वरण द्वारा नष्ट कर दिया जाएगा - डायसन क्षेत्र को स्टार के गुरुत्वाकर्षण आकर्षण की भरपाई के लिए घूमना चाहिए।

एकल कठोर मेगास्ट्रक्चर के विकल्प के रूप में, आप दर्पणों के साथ क्वाड्रिलियन सस्ते उपग्रहों के झुंड का उपयोग कर सकते हैं जो कलेक्टर रिसीवर पर सूर्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं जो इसे बिजली में बदल देगा। शायद प्रणाली की दक्षता एक अखंड डिजाइन के रूप में उच्च नहीं होगी, लेकिन एक झुंड बनाने की इंजीनियरिंग जटिलता परिमाण कम के कई आदेश हैं। कहते हैं, खनिजों और धातुओं से समृद्ध, बुध को सामग्री के एक स्रोत में बदल दिया जा सकता है, क्योंकि कम गुरुत्वाकर्षण, बहुत दुर्लभ वातावरण और सूर्य के निकटता इसे एक आदर्श उड़ान क्षेत्र बनाते हैं। उपग्रह दर्पणों के संयोजन को अंतरिक्ष में व्यवस्थित किया जा सकता है, उन्हें उपलब्ध होते ही कक्षाओं में भेज दिया जाता है।



उत्पादन और उत्पादन के ऐसे विशाल संस्करणों के लिए ऊर्जा कहाँ से प्राप्त करें? केवल एक ही रास्ता है: सूर्य की सभी समान ऊर्जा का उपयोग करना, क्योंकि बुध पर बहुत सारे हैं। निष्कर्षण, प्रसंस्करण और उत्पादन की प्रक्रिया को जितना संभव हो उतना स्वचालित होना चाहिए। पहले उपग्रहों को बुध के चारों ओर कक्षा में लॉन्च किया जा सकता है ताकि वे ऊर्जा उत्पादन बढ़ाएं और उत्पादकता बढ़ाने में मदद कर सकें।

भले ही उपग्रह दर्पण के ऐसे झुंड का उपयोग करना सूर्य की विकिरणित ऊर्जा का कम से कम 1% एकत्र करना संभव हो, यह राशि हमारे लिए केवल ऊर्जा उत्पादन के लिए जीवाश्म पदार्थों को बर्बाद करने से रोकने के लिए पर्याप्त नहीं होगी, लेकिन यह हमें लागू करने की अनुमति देगा जो कि स्वयं झुंड की तुलना में बड़े पैमाने पर हैं - उदाहरण के लिए इंटरस्टेलर ट्रांसपोर्ट का निर्माण।

ब्लैक होल बम

ब्लैक होल को यूनिवर्स में सबसे बड़ा ऊर्जा संचयक कहा जा सकता है। सच है, आज यह ऊर्जा प्राप्त करना असंभव है, क्योंकि एक ब्लैक होल सिर्फ एक बैटरी नहीं है, बल्कि एक वैक्यूम क्लीनर है जो चारों ओर सब कुछ अवशोषित करता है। और फिर भी एक मेगा-स्ट्रक्चर बनाने का विचार है, जो सिद्धांत रूप में, ब्लैक होल से विशाल मात्रा में ऊर्जा निकालने की अनुमति देगा। सूक्ष्मता यह है कि इस मेगा-निर्माण के कारण, बीएच जबरदस्त शक्ति के बम में बदल जाता है, जो एक त्रुटि होने पर विस्फोट कर सकता है।

कुछ ब्लैक होल स्थिर नहीं होते हैं, लेकिन इसकी धुरी पर घूमते हैं। कुछ प्रति सेकंड लाखों क्रांतियों की आवृत्ति के साथ भी। आधुनिक भौतिकी कहती है कि किसी भी ब्लैक होल के केंद्र में एक गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता होती है - शून्य सतह के साथ एक असीम रूप से छोटा बिंदु, जिसमें वस्तु का संपूर्ण द्रव्यमान केंद्रित होता है।



एक घूर्णन ब्लैक होल के मामले में, विलक्षणता भी घूमती है - एक बिंदु विलक्षणता के बजाय, हम एक अंगूठी के आकार की विलक्षणता के बारे में बात कर रहे हैं, जिसमें शून्य मोटाई और सतह क्षेत्र है।

ब्लैक स्टार का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना बड़ा है कि यह आसपास के अंतरिक्ष-समय को बिगाड़ता है, और रोटेशन अतिरिक्त गड़बड़ी पैदा करता है। तथाकथित एर्गोस्फीयर उठता है - घटना क्षितिज और स्थैतिक की सीमा के बीच एक ब्लैक होल के चारों ओर एक अण्डाकार क्षेत्र। एर्गोस्फियर में गिरने वाली सभी वस्तुएं अनिवार्य रूप से ब्लैक होल के साथ घूमने लगती हैं। इसके अलावा, एर्गोस्फीयर के भीतर, अंतरिक्ष-समय की आंशिक विकृतियां पहले से ही हो रही हैं।



रोटेशन की मदद से, एक ब्लैक होल अपनी गतिज ऊर्जा को एर्गोस्फियर में गिरने वाली सभी वस्तुओं में स्थानांतरित करता है। और यह इस पर ठीक है कि ऊर्जा निकालने का विचार आधारित है, जिसकी मात्रा उपग्रह दर्पणों के झुंड द्वारा एक तारे से लिए गए संस्करणों की तुलना में बड़े परिमाण के कई आदेश हो सकते हैं।

एर्गोस्फीयर के भीतर गतिशील प्रक्रियाओं को एक भँवर के रूप में दर्शाया जा सकता है जो नाली के छेद के आसपास होता है। एर्गोस्फीयर का रोटेशन ब्लैक होल के चारों ओर मैग्नेटोस्फीयर के रोटेशन की ओर भी जाता है। इसलिए, किसी भी वस्तु या कण, एक बार एर्गोस्फीयर में, महान त्वरण प्राप्त करेगा। और यह इतना बड़ा हो सकता है कि यह मदद करेगा ... इसके अलावा अगर यह अंदर हो जाता है, तो अधिक गतिज ऊर्जा के साथ, एर्गोस्फियर से बाहर उड़ता है। एक प्रकार का गोफन प्रभाव।

कल्पना कीजिए कि कुछ अत्यधिक विकसित सभ्यता ने तेजी से घूमते हुए ब्लैक होल को पाया है और इसके चारों ओर दर्पणों का गोलाकार खोल बनाया है। शेल निरंतर है, जैसे डायसन के विहित क्षेत्र। सौभाग्य से, ब्लैक होल तारों की तुलना में बहुत छोटे हैं, इसलिए एक शेल का निर्माण करना अतुलनीय रूप से आसान है। अब इसमें छेद खोलें और अंदर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के बीम को लॉन्च करें। ये तरंगें एर्गोस्फियर की मदद से त्वरण प्राप्त करती हैं और बाहर उड़ती हैं, दर्पण से परावर्तित होती हैं, एर्गोस्फीयर में वापस आती हैं, और भी तेज़ी से, फिर से बाहर निकलती हैं, परावर्तित होती हैं, वापस आती हैं, त्वरित होती हैं, आदि (तरंगों का कुछ हिस्सा गिरने के कारण खो जाएगा) घटना क्षितिज)। एर्गोस्फीयर में विकिरण का प्रत्येक हिट अपने घातीय प्रवर्धन की ओर जाता है। यह तथाकथित सुपर-विकिरण बिखरने वाला प्रभाव है, पहले सोवियत भौतिक विज्ञानी याकोव ज़ेल्डोविच द्वारा भविष्यवाणी की गई थी।

यदि किसी क्षण हम एक काले तारे के चारों ओर खोल का एक हिस्सा खोलते हैं, तो हम तुरंत एक शक्तिशाली आउटगोइंग ऊर्जा बीम प्राप्त करेंगे। उन्होंने ऊर्जा के एक हिस्से को अंदर फेंक दिया, और कई गुना अधिक वापस मिला। उन लोगों के लिए जो ऊर्जा संरक्षण और पेराफुटम मोबाइल के अस्थिर कानून को याद करते हैं, हम तुरंत जवाब देते हैं कि यहां कोई चमत्कार नहीं है: एर्गोस्फीयर में तरंगों का प्रवर्धन एक ब्लैक होल के रोटेशन को धीमा कर देता है।

सैद्धांतिक रूप से, ऐसा मेगास्ट्रक्चर अपने रचनाकारों के लिए ऊर्जा का एक व्यावहारिक रूप से अटूट स्रोत बनने में सक्षम है।

बम का इससे क्या लेना-देना है?

यदि आप समय में शेल से ऊर्जा जारी नहीं करते हैं, तो यह जल्दी या बाद में विस्फोट होगा। एक सुपरमैसिव ब्लैक होल एक सुपरनोवा विस्फोट के दौरान जितनी ऊर्जा निकलती है, उससे उतनी ही ऊर्जा बाहर निकल सकती है।

स्टार इंजन

सितारे अभी भी खड़े नहीं हैं, वे एक दूसरे के गुरुत्वाकर्षण प्रभाव का अनुभव करने के रास्ते पर अपनी आकाशगंगाओं के केंद्रों के चारों ओर घूमते हैं। और यद्यपि हम इस पर ध्यान नहीं देते हैं, तारे, अपने ग्रहों के साथ, विशाल गति के साथ शून्य में दौड़ते हैं, एक सेकंड में हजारों किलोमीटर की उड़ान भरते हैं।



आकाशगंगा के केंद्र के चारों ओर यात्रा करना, स्टार सिस्टम मुश्किल में पड़ सकता है। उदाहरण के लिए, विस्फोट वाले सुपरनोवा के पास उड़ान भरें। या क्षुद्रग्रहों से भरे पार क्षेत्रों। या यहाँ तक कि किसी बड़े तारे की गुरुत्वाकर्षण बंदी में गिर जाते हैं। हालांकि, यहां तक ​​कि अगर खगोलविदों एक अप्रिय मुठभेड़ की भविष्यवाणी कर सकते हैं जो एक मिलियन वर्षों में होगी, तो हमें क्या करना चाहिए?

कोई भी समझदार व्यक्ति कहेगा: "बकवास को अपने सिर से बाहर करो और अपने छोटे जीवन का आनंद लो।" बिल्कुल सही, क्योंकि कोई नहीं जानता कि एक लाख वर्षों में मानवता का क्या होगा, और हम निश्चित रूप से हमारे स्टार के आंदोलन के साथ कुछ भी नहीं कर सकते हैं।

हालाँकि, अगर हम बहुत अधिक विकसित सभ्यता बन जाते हैं - डायसन क्षेत्र के समतुल्य कुछ बनाने में सक्षम होते हैं, तो हमारे वंशजों का इससे अलग रुख हो सकता है। उदाहरण के लिए, वे इसे अधिक अनुकूल मार्ग के साथ निर्देशित करने के लिए सौर प्रणाली के प्रक्षेपवक्र को बदलना चाहेंगे। यही है, वे एक तारकीय इंजन का निर्माण करेंगे, जो स्टार द्वारा विकिरणित ऊर्जा के कारण, अपनी उड़ान वेक्टर को सही करेगा।

सबसे सरल विकल्प शकाडोव इंजन है। वास्तव में, यह एक परवलयिक सौर पाल है, जो सूर्य के बगल में बनाया गया है। पाल स्टार द्वारा विकीर्ण किए गए फोटॉनों को प्रतिबिंबित करेगा, प्रतिक्रियाशील जोर पैदा करेगा, उड़ान पथ को बदलना शुरू कर देगा। और इसलिए कि मशाल इसके माध्यम से गुजरने वाले ग्रहों को नहीं जलाती है, उदाहरण के लिए, पृथ्वी, परावर्तक को उनकी कक्षाओं के विमानों के बाहर रखा जाना चाहिए। सौर मंडल के मामले में, इसका मतलब है कि सूर्य की गति वेक्टर को निर्देशित किया जाएगा ताकि तारा धीरे-धीरे मिल्की वे को छोड़ दे।



सिद्धांत रूप में, गुरुत्वाकर्षण के आकर्षण को विकिरण के दबाव से मुआवजा दिया जाना चाहिए, जिसका अर्थ है कि परावर्तक बहुत हल्का होना चाहिए, अर्थात् पतली - माइक्रोन मोटी। दिशात्मक फोटॉनों को एक दिशात्मक टॉर्च में इकट्ठा करने के लिए परवलयिक आकार की आवश्यकता होती है, अन्यथा प्रतिक्रियाशील जोर सितारा के प्रक्षेपवक्र को बदलने के लिए पर्याप्त नहीं होगा, इस तरह के इंजन का जोर बल पहले से ही कम है। लगभग होम्योपैथिक।



इसलिए, इस गर्मी में, प्रोफेसर मैथ्यू कापलान ने एक तारकीय इंजन के एक अलग डिजाइन के विचार का प्रस्ताव रखा। यह काम सहकर्मी की समीक्षा की गई वैज्ञानिक पत्रिका एक्टा एस्ट्रोनॉटिका में प्रकाशित किया गया था: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576519312457 ( pdf )।

निष्क्रिय Shkadov इंजन के विपरीत, Kaplan इंजन एक वास्तविक विशाल सक्रिय थर्मोन्यूक्लियर इंजन है।



जेट स्ट्रीम का वेग प्रकाश की गति का लगभग 1% होना चाहिए। और दूसरी किरण को विपरीत दिशा में निर्देशित किया जाना चाहिए, जिससे सूर्य खुद को धक्का दे। ऐसे "टर्बोचार्जर" को क्या खिलाना है? लेखक के अनुसार, इस समस्या के समाधान में दो भाग हैं।

सबसे पहले, इंजन एक शक्तिशाली विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उपयोग करके सूर्य द्वारा उत्सर्जित हाइड्रोजन और हीलियम को "सौर हवा" के रूप में अवशोषित कर सकता है। हालांकि, पदार्थ की यह मात्रा इंजन के काम करने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए, ऊपर वर्णित उपग्रह दर्पणों के झुंड का उपयोग करके, इंजन के ठीक विपरीत तारे की सतह पर एक बिंदु पर परिलक्षित सूर्य के प्रकाश पर ध्यान केंद्रित करना संभव है, जिससे स्थानीय ताप और अरबों टन सौर पदार्थ की अस्वीकृति हो जाएगी। यह स्टार को नुकसान नहीं पहुंचाता है, यह काफी बड़ा है।

निष्कासित पदार्थ को हीलियम और हाइड्रोजन में भी एकत्र और अलग किया जा सकता है, जिससे कि कोलोसली ग्लूटोनस थर्मोन्यूक्लियर स्टार इंजन को खिलाने के लिए कुछ होता है। "काउंटर बीम", जो इंजन को सूर्य में क्रैश करने की अनुमति नहीं देता है, हाइड्रोजन की एक धारा है जो एक विद्युत चुम्बकीय त्वरक के लिए उच्च गति के कारण उत्सर्जित होती है।



तुलना के लिए, शकाडोव इंजन 320 मिलियन वर्षों में 100 प्रकाश वर्ष और सूर्य से 2 मिलियन वर्षों में कपलान इंजन को स्थानांतरित करने में सक्षम है। यह पहले से ही हमारे घर को सुपरनोवा से दूर ले जा सकता है। यदि वांछित है, तो इस तरह आप तारों के बीच यात्रा कर सकते हैं, जहाजों पर उड़ानों की सीमा को कम कर सकते हैं और आकाशगंगा का औपनिवेशीकरण कर सकते हैं। या यहां तक ​​कि कहते हैं, एंड्रोमेडा: 10 मिलियन वर्षों में, एक इंजन हमारी आकाशगंगा से सौर प्रणाली को निकालने में सक्षम है।

जैसा कि आप समझते हैं, एक तारकीय इंजन के रूप में ऐसा मेगास्ट्रक्चर बहुत सारी सभ्यताएं हैं, जिसमें नियोजन क्षितिज को पूरे युगों द्वारा मापा जाता है। हालांकि, जैसा कि पिछले दो भवनों के मामले में है।