Почему сфера Дайсона - это не сфера. И не Дайсона

В 1960 году физик Фримен Дайсон опубликовал статью, которую редактор журнала Science сначала хотел выбросить в мусорное ведро. В ней Дайсон предлагал искать внеземные цивилизации не по радиосигналам, а по странному инфракрасному излучению - следу от чудовищной мегаструктуры, обволакивающей звезду целиком.

Так уж получилось, что из безумия эта идея стала вполне серьезным вариантом развития технологий и сегодня она входит каждый серьёзный разговор о будущем человечества и о поиске внеземного разума. Давайте побеседуем про это в более или менее адекватном ключе.

На деле история начинается даже не с Дайсона. Британский писатель Олаф Стэплдон в романе «Создатель звёзд» вскользь описал цивилизации, которые заключили свои солнца в «коконы» из материи, улавливая весь их свет. Дайсон прочёл книгу, и идея засела у него в голове.

Двадцать три года спустя, работая в Принстонском институте перспективных исследований, он занялся вопросом как растёт потребление энергии у технологической цивилизации?

«Я предлагаю искать астрономические объекты с аномальным инфракрасным излучением. Именно так будет выглядеть звезда, полностью окружённая искусственной биосферой из твёрдых тел». - писал Фримен Дайсон, Science, 1960.

Кстати, тут как и с котом Шрёдингера, постоянная передача идеи от одного другом привели к тому, что логика исказилась и вышел испорченный телефон. Дайсон не говорил, что это нужно строить. Он говорил лишь, что если цивилизация достаточно долго существует, то она вынуждена будет это построить. Ну или погибнуть от энергетического голода.

Сфера Дайсона в оригинальном смысле - это не монолитная скорлупа (это физически невозможно и её разорвут приливные силы). Дайсон имел в виду рой - облако из миллионов орбитальных станций, спутников, зеркал и солнечных коллекторов, равномерно окружающих звезду.

Более реалистичны будут три варианта конструкции:

Бесчисленное множество отдельных спутников и коллекторов на орбитах вокруг звезды. Каждый собирает свет и передаёт энергию пучками микроволн или лазерами. Главное преимущество — можно строить постепенно, начиная с малого.

Тонкие парусные спутники на статичных позициях — не на орбитах, а «висящие» за счёт баланса между световым давлением и гравитацией. Требует нанотонких материалов, но потенциально менее сложен в координации.

Компромисс гравитации и конструкции. Не полная сфера, а гигантское кольцо вокруг звезды с обитаемой внутренней поверхностью. Концептуально привлекательно, инженерно почти столь же чудовищно.

Теперь ближе к реальности. Чтобы построить сферу радиусом ~1 а.е. (расстояние Земля — Солнце), нужны чудовищные объёмы вещества.

Физики подсчитали, что если разобрать на строительный материал планету размером с Юпитер, этого хватит на оболочку толщиной около 8 сантиметров при радиусе в 1 а.е. Восемь сантиметров — это не несущая конструкция. Это фольга.

Этого вещества едва хватит на тонкую плёнку полной сферы Дайсона. Для конструкционно прочной оболочки понадобится разобрать все планеты Солнечной системы вместе взятые.

Однако в варианте роя цифры становятся более обнадёживающими. Для покрытия, скажем, 1% световой мощности Солнца - уже колоссального по земным меркам количества энергии - хватило бы материала одного среднего астероида. Гипотетически проект можно начинать с пояса астероидов, постепенно добавляя сегменты на протяжении сотен лет.

Астрофизик Стюарт Армстронг и другие исследователи разработали концепцию самовоспроизводящейся постройки. Идея запустить небольшую начальную «фабрику» у Меркурия, где солнечная энергия наиболее концентрированна. Фабрика добывает сырьё из планеты, строит солнечные коллекторы, те дают энергию новым фабрикам. Экспоненциальный рост. По расчётам, при достаточно оптимистичных допущениях о скорости добычи, весь Меркурий можно переработать в коллекторы примерно за 50 лет.

Самый реалистичный сценарий строительства - не группа рабочих, а группа самовоспроизводящихся роботов, питающихся от уже построенных сегментов сферы. Технология порождает саму себя.

Интересно тут другое. В 2015 году астроном Табета Бояджян опубликовала данные телескопа «Кеплер» о звезде KIC 8462852 - она сразу получила прозвище «Звезда Табби». Её яркость падала на 22% в неравномерные, непредсказуемые промежутки времени. Ни одна известная природная причина не объясняла такой паттерн.

Интернет взорвался.

К 2018 году загадка получила прозаический ответ - пыль. Неравномерное облако пыли вокруг звезды поглощает свет и пропускает его в зависимости от своей структуры. Разочарование было огромным. Но на несколько лет человечество всерьёз спрашивало себя... а вдруг?

Есть и вопрос, который энтузиасты мегаструктур предпочитают обходить стороной. Сфера Дайсона полностью блокирует свет звезды. Земля замёрзнет. Марс замёрзнет. Весь потенциал для жизни в системе, который существовал миллиарды лет, будет ликвидирован одним инженерным решением.

Разумеется, предполагается, что к тому моменту человечество уже не будет привязано к Земле. Но это предположение огромной цены. Мы навсегда отказываемся от планеты. От почвы. От открытого неба. От возможности, что когда-нибудь к Солнцу прилетит корабль из другой системы и найдёт здесь живой мир.

Философ Ник Бостром ввёл понятие «ценность астрономического масштаба» - идею о том, что некоторые решения необратимо меняют весь спектр возможных будущих. Строительство сферы Дайсона - одно из таких решений.

Telegram-канал проекта

Канал проекта в IMO