Сам Фриман Дайсон признавал, что вдохновился идеей из фантастического романа «Создатель Звезд» («The Star Maker», Olaf Stapledon), автор которого Олаф Стэпледон описал похожее сооружение (кольца вокруг звезд без планет и новые искусственные планеты) ещё в 1937 году.
Но и Олаф Стэпледон мог позаимствовать идею у ещё одного автора: Джон Десмонд Бернал ( J. D. Bernal, «The World, the Flesh, and the Devil») в статье «Мир, Плоть и Дьявол» описывал сферические космические колонии, построенные из тонких оболочек вокруг перемещенных на новые орбиты астероидов. Он также неявно намекал, что когда таких колоний станет много, то тогда они будут перехватывать большую часть энергии нашего светила.
Основоположник космонавтики, наш соотечественник Константин Эдуардович Циолковский, тоже предлагал обитаемые космические колонии, но не в форме сферы, а в форме пирамиды или конуса, развернутые прозрачным основанием в сторону Солнца (с растениями и обитателями, расположенными на стенках конуса) – так называемые «эфирные города». Причём тут сфера Дайсона? А при том, что на приведенной ниже картинке из дневника Циолковского видно, что он изображал эти конусы именно объединенными в упорядоченную сеть (чем не часть сферы Дайсона?) с помощью неких балок или тросов, проходящих через центры этих объектов (слева внизу):
Помимо этих авторов американский фантаст Раймонд З. Галлун (Raymond Z. Gallun) тоже излагал нечто похожее.
Ещё в средневековье (XV век), итальянский мыслитель XV века Марсилио Фичино, предвидя возможности человека в будущем (интуитивно ощущая, что возможности человека развиваются на основе познания, т.е. точных знаний человека о законах природы) совершенно самоуверенно (для своего времени) написал:
Человек измеряет землю и небо… Ни небо не представляется для него слишком высоким, ни центр земли слишком глубоким… А так как человек познал строй небесных светил, то кто станет отрицать, что гений человека почти такой же, как у самого творца небесных светил, и что он некоторым образом мог бы создать эти светила, если бы имел орудия и небесный материал.Поразительные слова, как бы предвещающие дерзания будущих покорителей космоса! — замечает Лев Любимов, автор той книги по искусству (и там оказывается пишут про астрономию!), где я прочел эти строки («Небо не слишком высоко» – золотой век итальянской живописи, серия «В мире прекрасного», Лев Любимов, Москва, Детская литература, 1979).
Надо заметить, что хотя сфера Дайсона это не аналог светила — звезды или планеты, но она в некотором смысле использует первое и заменяет второе. Под сферой Дайсона можно понимать не только сферу, но любую конструкцию. Главное, чтобы эта конструкция была масштабной и перехватывала значительную часть излучения Солнца (а не тысячные доли процента, как существующие в нашей системе планеты). Конечно, итальянец Марсилио Фичино в XV веке не мог выдумать концепцию сферы Дайсона (ему не хватало знаний) и просто мечтал о создании подобия природных небесных тел, но тем не менее он смог обозначить в своем коротком тексте три из четырех основных проблем по созданию цивилизацией сферы Дайсона:
1. Метод создания – каким "некоторым образом" можно создать сферу, радиусом 50-250 миллионов километров?
2. Средства создания – какими "орудиями" можно создавать такую сферу, чтобы не навредить себе и всей своей системе?
3. Материал для создания – тот самый "небесный материал", который определяет своим наличием, количеством и качеством саму возможность создания такой сферы (а также методы и скорость строительства).
4. Место расположения – которое нужно определить заранее, до строительства, чтобы потом не оказалось, что наличие сферы в этом месте только усложняет жизнь цивилизации или просто опасно для своей системы.
Начнем с последней проблемы – с места расположения сферы, так как это самое важное решение, заметно влияющее на последующие. И ответ на вопрос о размещение сферы напрямую зависит от назначения сферы.
Классификация по расположению
Вариант А: Если нам нужна сфера Дайсона просто для получения максимума энергии от Солнца (без учета сохранения освещенности планет, особенно освещенности Земли), то было бы логичнее расположить сферу как можно ближе к Солнцу.
Возникают три основные проблемы:
- Проблема гравитационной устойчивости и стабильности — сфера не должна падать на Солнце, ломаться или деформироваться от гравитации Солнца, а также от гравитации ближайших планет (Меркурия и Венеры).
- Проблема охлаждения сферы — сфера не должна плавиться или деформироваться от энергии Солнца.
- Если проблема охлаждения решена, то остается проблема переноса массы с Солнца на сферу – солнечный ветер и коронарные выбросы будут достигать поверхности сферы, повреждать её, оседать на ней, утяжелять и заряжать её.
Вариант Б: Если нам нужна сфера как поверхность обитания для людей (со всей необходимой инфраструктурой, атмосферой, почвой, растениями и животными), то сфера должна быть прочной и располагаться там, где свет Солнца имеет примерно ту же интенсивность что и на поверхности Земли — т.е. на расстоянии орбиты Земли или даже дальше (чтобы скомпенсировать отсутствие или слабость атмосферы, магнитосферы, нужных для защиты от излучения Солнца).
Возникают три новые основные проблемы (выше изложенные проблемы Варианта А не исчезают, но уходят на второй план):
- Стабильность – сфера не должна задевать орбиты других планет (например Земли), не должна сильно притягиваться ими. Поэтому она должна быть далеко вне орбиты Земли (на 30-50 млн. км или на 0.2-0.3 а.е.).
- Прочность и толщина сферы – вопрос в том, достаточно ли прочная поверхность сферы: помимо технологии во многом это определяется составом и качеством материала Солнечной системы.
- Наличие материала – если его недостаточно, то и строить такую сферу не имеет смысла.
Вариант В: Если нам нужна сфера с тонкой примитивной (легко ремонтируемой) поверхностью, перехватывающей свет от Солнца, но не обязательно твердой (выдерживающей почву, людей), зато с максимальной площадью поверхности и с минимальным потоком энергии (чтобы не волноваться за перегрев сферы), то сфера должна располагаться где-то ещё дальше от светила.
Для такой сферы тоже актуальны три основные проблемы (остальные проблемы менее важны):
- Наличие материала – для такой огромной сферы его может и не хватить.
- Стабильность сферы — остается проблемой, но не такой срочной.
- Столкновения с астероидами, кометами и т.п. — проблема серьезнее, чем для ранее изложенных вариантов, так как поверхность такой сферы в единицу времени пересекают гораздо больше мелких небесных тел.
Классификация по назначению
Из беглого рассмотрения местоположения сферы Дайсона очевидно, что многое также определяется назначением сферы:
Назначение 1: Тесный энергетический кокон вокруг звезды
Как можно ближе к звезде создается вращающаяся (необязательно сплошная) прочная охлаждаемая оболочка с уловителями (а также преобразователями и излучателями) энергии — чтобы получить максимум энергии при минимальных объемах строительства. Как близко к Солнцу можно построить такую сферу? Если принять неопасным разогрев оболочки Солнцем до 1000 К (без специального охлаждения), то радиус будет равен около 23 млн км, что лежит внутри орбиты Меркурия (радиус его орбиты от 40 до 60 млн км) — эти расчеты взяты со списка ответов на типичные вопросы по сфере Дайсона.
Вся полученная световая энергия преобразуется в другую (например, в электрическую) и потом либо передается куда-то (например, лазером или радиоволной), либо применяется на месте. Состояние, освещенность, стабильность орбит планет и даже само их существование в расчет не принимаются – если нужно, то они разбираются на материалы для создания сферы.
Несмотря на некоторую экстремальность такого назначения сферы (нестабильность сферы надо постоянно парировать выпуском газов/солнечного ветра с разных направлений, или работой двигателей на внешней/внутренней оболочке сферы) и проблему прочности (для нашего уровня развития главной проблемой является прочности любых современных материалов) эта конструкция вполне оправдана для цивилизаций высокого уровня. Особенно если таким способом осваивается не своё светило, а чужая звезда. Это ведь не колыбель цивилизации, где разбирать или заслонять от светила планеты не поднимется рука (просто из уважения к истории своего мира), не говоря уже о нарушении стабильности орбит других планет при разборке даже одной планеты. Если такая чужая звезда имеет неудачный (с точки зрения цивилизации) спектр, не обладает пригодными для освоения и обитания планетами, то и жалеть такую систему со звездой никто особо не будет: планеты пойдут на создание сферы.
Конструкция такого вида особенно оптимальна для белых карликов: эти неактивные, медленно (миллиарды лет) остывающие остатки звезды светят стабильно: температура их поверхности остывает со средней скоростью около 10000 K за 1 миллиард лет — эта оценка основана на разнице температур нового белого карлика: от 90 000 К (оценка по линиям поглощения) или 130 000 К (оценка по рентгеновскому спектру), до температур ниже 4000 К (так называемый черный карлик) для некоторых белых карликов, остывших за 13 миллиардов лет (время жизни Вселенной). Белые карлики светят без вспышек и выбросов коронарной массы, они невелики по размерам и по светимости — вокруг них можно сделать сферу радиусом в десятки раз меньше (даже менее 1 млн. км), чем вокруг активного Солнца или других звёзд схожего размера. Но проблема прочности сферы остается.
В 2015 году двое турецких ученых рассчитали радиусы сфер Дайсона (пригодных для обитания людей на внешней прочной поверхности с комнатной температурой) для разных типов белых карликов. Результаты лежат в пределах 2-5 млн. км, а количество материала на создание такого рода сфер с толщиной оболочки около 1 м примерно равно материалу всей Луны. Эту работу заметили и в США и у нас в СМИ.
С красными карликами дело несколько сложнее: у них часто бывают вспышки, их жесткое излучение опаснее солнечного. Но и у них есть свои преимущества: их много, а их вес от 30% и вплоть до 8% от веса Солнца, значительно меньшие значения светимости и малые геометрические размеры позволяют построить сферы радиусом поменьше, чем для Солнца, а уж продолжительность их жизни далеко перекрывает и ожидаемую продолжительность жизни Солнца и время остывания белых карликов до уровня, когда получение энергии сферой уже мало.
Вывод: Данное назначение сферы Дайсона имеет смысл для определенных типов небольших звезд, но явно не для родной системы цивилизации и не для первой попытки любой цивилизации построить сферу Дайсона. Вот когда цивилизация выйдет на звездные просторы, то тогда и начнет «гасить» ближайшие звезды (особенно карлики) такими коконами, образуя тем самым в небе «пузырь Ферми» без звезд (термин Ричарда Кэрригана). В оптическом диапазоне это будет похоже на звёзды, находящимся в туманности, но при этом прилично светящиеся в ИК-диапазоне. Название «пузырь Ферми» было предложено из-за того, что подобная группа сфер Дайсона будет постепенно расширяться в соответствии предположением Энрико Ферми о скорости расширения ареала таких цивилизаций в 0,001 — 0,01 от скорости света.
Назначение 2: Огромная поверхность для заселения людьми
Самое амбициозное, трудное в создании и материально затратное назначение для сферы Дайсона. Требует воистину огромного количества материалов и ресурсов для создания. Если мы не считаем возможным разборку Земли или её затемнение, то радиус такой сферы должен быть около 190-250 млн. км (на 40-50 млн. км за земной орбитой для уменьшения взаимного влияния сферы и Земли).
В связи с простыми выводами из физических законов (Закон Гаусса) — так называемая теорема Ньютона об отсутствии гравитации внутри сферических тел (по-английски: Shell theorem) — для любой равномерно плотной сферической оболочки гравитация внутри оболочки зависит только от массы внутри (а не от массы самой оболочки). Поэтому находиться людям на внутренней поверхности такой оболочки будет просто опасно: они будут притягиваться внутрь к Солнцу, а не к оболочке (какой бы толстой она не была). Некоторые оригиналы в связи с этим даже предлагают селиться на внешней оболочке такой сферы! (и упомянутая выше работа о белых карликах). Избавиться от падения внутрь можно: закрутив сферу до нормальной для такого радиуса орбитальной скорости, что добавит около 1/3 от земной силы тяжести направленной наружу.
Но атмосфера от этого особо удерживаться не будет (надо её ограждать от внутреннего вакуума), весь свет от Солнца будет переотражаться от оболочки и слепить со всех сторон, да и замкнутый внутри сферы солнечный ветер с интенсивностью около 2.5 на 10^12 ионов на метр квадратный за секунду не сможет никуда выйти.
Главная проблема в другом: необходимо достичь немалой прочности оболочки этой сферы, чтобы сфера под действием гравитации Солнца не упала внутрь, к Солнцу. Для невращающейся сферы требуется некая прочность, чтобы противостоять давлению, вызванному притяжением Солнца на пробный килограмм материала сферы, которое равно (расчеты отсюда):
Fin = G * M * m / R^2 [kg * m / sec^2]
где G = 6.674 *10^-11 [м^3 / (кг * сек^2) ] это константа гравитации,
M = 2 * 10^30 кг это масса Солнца,
m = 1 кг это пробная масса единицы площади сферы, а R — радиус сферы 190 млн. км
= 6.674 * 1.9885 * 10^(30 — 11) / 190 * 10^9 * 190 * 10^9 = 3.6768 * 10^19 / 10^22 = 3.68 * 10^-5 [кг*м/сек^2] = 0.04 миллиньютона.
Это вроде ерунда, какие-то мизерные доли от силы тяжести на Земле (9.8 ньютона действуют на пробный килограмм на поверхности нашей планеты). Но проблема в том, что ещё на этот килограмм оболочки давит вес всех других килограммов, составляющих сектора купола сферы снизу и сверху (см. наглядный рисунок ниже).
Да, их вес на таком расстоянии от Солнца минимален, те самые 0.04 миллиньютона, но эту мизерную силу надо векторно умножить на миллионы этих килограмм, составляющих массу сектора купола. Результирующая сила зависит от толщины оболочки и даже для сантиметровых толщин она просто ужасна (так как размеры и масса сектора купола огромна).
Если создать вращающуюся сферу (при сборке сферы из элементов, только так и надо начинать: все элементы экваториального кольца должны предварительно выводится на стабильную орбиту, что требует вращения вокруг светила со скоростями близкими к орбитальным скоростям планет: 30 км/сек для Земли или около 25 км/сек для орбиты за земной, но до марсианской), то это вращение поможет собранной жесткой оболочке сферы только на экваторе и рядом с ним. Там центробежное ускорение (сила инерции) равно:
Fout = m * V^2 / R [kg * m^2 / m * sec^2]
= 25 * 25 * 10^6 / 200 000 000 = 625 / 200 = 3.125 [кг*м/сек^2] = 3.1 Ньютон (меньше земного тяготения в 3 раза).
Но это ускорение не уменьшает силу притяжения к светилу на полюсах такой сферы, и не особо помогает на средних широтах. Проблема с давлением огромной массы секторов верхнего и нижнего куполов на быстро вращающийся экватор сферы остается. Остается и проблема недостатка ресурсов: ученый Андерс Сандберг оценивает, что в нашей Солнечной системе находится 1,82х10^26 кг легко используемого строительного материала, что является достаточным для строительства оболочки Дайсона радиусом 1 а.е., средней массой 600 кг/м2 при толщине приблизительно 8-20 см в зависимости от плотности материала. Если выкинуть материал ядр газовых гигантов, которые, сильно мягко говоря, труднодоступны, то внутренние планеты отдельно могут предоставить лишь 11,79х10^24 кг вещества, что хватит для строительства оболочки Дайсона радиусом 1 а.е. с массой всего 42 кг/м2 и около сантиметровой толщины.
Вывод: Данное назначение сферы Дайсона имеет смысл только для идеалистических мечтаний о мощи цивилизации. Современные материалы не позволяют создать такую сферу. Кроме того никакой материал и никакие новые технологии не изменят того факта, что внутренняя поверхность сферы не пригодна для обитания в чистом виде (нужна ещё внутренняя прозрачная сфера для удержания атмосферы от падения вниз к светилу), а сама сфера опасно нестабильна. И главное: материала в нашей системе просто не хватит.
Назначение 3: Легкие концентраторы энергии звезды
Такие сферы могут быть как дальше, так и ближе земной орбиты. Главное то, что их назначение это не проживание максимального количества людей на их внутренней поверхности, а использование излучаемой Солнцем энергии, пусть и не 100% этой энергии. Эти допущения по назначению открывают широкие возможности по формам и типам конструкций. Можно выбрать ту, которая доступна текущим технологиям, не замахиваясь на нереальное. Например можно отойти от сферы к отдельным элементам, составляющих так называемый Рой Дайсона, на орбите вокруг Солнца (у Меркурия), которые получают и перерабатывают энергию и посылают её дальше потребителям.
Можно рассмотреть и элементы без преобразования энергии, которые просто посылают отраженный солнечный свет в нужном направлении (упоминается здесь). Набор таких нежестких колец (из элементов роя) с разными радиусами и углами к плоскости эклиптики может в принципе перехватывать даже больше 50% солнечного излучения, даже если кольца не сплошные (не жесткие) и между самими кольцами есть зазоры.
Да, это не сфера в геометрическом смысле слова, но вполне практичная альтернатива сфере. Главное — это отказаться от самой сферы — как говорится: Вам шашечки или доехать надо?
Вывод: данное расплывчатое назначение сферы Дайсона придает большую гибкость всей концепции и позволяет рассмотреть несколько форм и типов конструкций, с разными исходными задачами и с разными результатами, а также с разными потенциалами совершенствования и модернизации.
К такому же выводу пришел и футурист Стьюарт Армстронг, выбрав в качестве естественной перспективы для цивилизации Рой Дайсона (Dayson Swarm), построенный из материала Меркурия и расположенный примерно на его орбите: смотри то самое видео выше (с 2:50 по 4:50) на английском, с рассуждениями про разработку гематита (химическая формула Fe2O3) на Меркурии, про отражатели и коллекторы света. Этот футуристический план по «разработке всего Меркурия до конца» был замечен и у нас в официально-скандальной прессе и на сайте Popular Mechanics.
Классификация типов конструкций
Так называемый I тип сферы Дайсона это не сплошная условная сфера — Рой Дайсона (Dayson Swarm) — из отдельных, никак между собой не связанных элементов, движущихся по своим стабильным орбитам, на более-менее постоянном удалении от центрального светила. Орбиты регулируются тягой любых двигателей на самих элементах.
Так называемый II тип сферы Дайсона это не сплошная условная сфера из отдельных несвязанных элементов, парящих на постоянном удалении от центрального светила за счет баланса силы притяжения и силы давления света/солнечного ветра. Элементы названы статитами (типа стабильные сателлиты). Баланс этих сил (притяжения и давления света) достижим только при очень легком материале: с очень легкой прочной оболочкой: 0.78 грамм на м2, что недостижимо для современных технологий.
Так называемый III тип сферы Дайсона это простая и сплошная сфера в виде легкого баллона, так называемый «Пузырь Дайсона». Баланс сил основан на равенстве давлении света гравитации, как и тип II, но со сплошной оболочкой, очень легкой и тонкой: 0.78 грамм на м2, что недостижимо для современных технологий – для такой сферы радиусом 1 а.е. достаточно материала массой в один крупный астероид Паллада: 2.17 на 10^20 кг.
Отбрасывая II и III тип сферы Дайсона из-за отсутствия на данный момент (и в обозримом будущем) подобных материалов мы снова приходим к рою Дайсона — к сфере I типа, просто потому, что она реальнее всех остальных типов.
Есть и другие, экзотичные типы конструкций (к примеру тут), но все они ещё сложнее и нереальнее.
Сфера Дайсона начинается с Кольца
Рассмотрим сам процесс создания Сферы Дайсона, точнее Роя Дайсона в виде Кольца.
С чего техническая цивилизация начнет монтаж любой сферы Дайсона? С вывода отдельных элементов сферы на орбиту. Только элементы сферы Дайсона, двигающиеся по стабильной круговой орбите с нужным радиусом, могут быть собраны вместе (без жесткого соединения, с зазорами), чтобы постепенно шаг за шагом сформировать… увы, не сферу, а только кольцо, так как чем выше или ниже элемент над плоскостью кольца, тем сложнее его поставить на стабильную орбиту, не пересекающую уже созданное кольцо и не сильно удаленное от него по радиусу. Хотя есть прикидки, как сделать много индивидуальных непересекающихся орбит для элементов. Например, красивый вариант с разными восходящими узлами орбиты и перицентрами (но с одинаковым наклонением и радиусом) — этот вариант Роя с максимальным количествои индивидуальных орбит в виде «кружевного» тора под названием Jenkins Swarm (Рой Дженкинса) использован для картинки на обложке этой статьи.
Монтаж скорее всего начнется со сборки части кольца Дайсона в плоскости эклиптики. Ведь вне плоскости эклиптики меньше астероидов и другого материала для создания элементов кольца. А в плоскости эклиптики и материала больше, и доставить на нужный радиус этот материал легче, и придать ему (или уже построенному элементу кольца) нужную орбитальную скорость проще. Назовем такую нежесткую конструкцию из отдельных близко расположенных элементов роя Кольцом Дайсона (так как Кольцо Нивена по определению обязательно жесткое).
После создания гибкого (состоящего из несвязанных или слабо связанных элементов) кольца заданного радиуса, с накоплением опыта и усовершенствованием технологии, цивилизации можно создавать и другие кольца, уже поперек плоскости эклиптики и под углом к ней, но эти кольца должны быть с заметно увеличенным или уменьшенным радиусом, чтобы не задевать первоначальное кольцо.
Это всё по первой части статьи: история идеи бегло рассмотрена и выбран оптимально-реализуемый вариант сферы Дайсона.
Во второй части статьи рассматривается метод строительства Кольца Дайсона на основе роя из стандартных, автономных элементов. Рассчитываются параметры такого Кольца для Солнечной системы с двумя вариантами расположения Кольца: до орбиты Земли (за орбитой Венеры, поближе к Солнцу) и за орбитой Земли (до орбиты Марса). Также подробно рассматривается стандартный элемент такого Кольца, его геометрические и весовые параметры и возможные функции.
В третьей части статьи раскрываются цели построения такого Кольца, способы его применения и способы нестандартного применения отдельных автономных элементов Кольца вне самой орбиты Кольца. Также обсуждается проблема обнаружения такого гигантского сооружения извне.
Комментарии (100)
praporweg
19.09.2016 12:09+1У сферы Дайсона есть нечто схожее с телекоммуникационными и навигационными спутниками. Только тут наоборот — информационное и навигационное покрытие как можно большей площади планеты (рой спутников выполняющий активную роль).
Возможно нечто подобное сфере Дайсона будет создано вокруг крупных планет, преобразующий их приливные силы (или мощные магнитные поля) в полезную энергию (в их недрах энергии тоже бери не хочу).
Pavel-Well
20.09.2016 02:15Не думаю, что в недрах обычных планет земной группы такой энергии больше (и она удобнее), чем от Солнца. От Юпитера энергию получать — это да, там (в районе Юпитера) это может быть самым выгодным вариантом (по соотношению полученной энергии к затратам).
potan
19.09.2016 12:18«Если проблема охлаждения решена, то остается проблема переноса массы с Солнца на сферу – солнечный ветер и коронарные выбросы будут достигать поверхности сферы, повреждать её, оседать на ней, утяжелять и заряжать её.» — это не столько проблема, сколько решение. тяжелые элементы от туда можно использовать для строительства, дейтерий и гелий как топливо, а водород как рабочее тело для космических кораблей.
Pavel-Well
20.09.2016 02:18Я с этой стороны на эту проблему не смотрел. Если эти элементы от солнечного ветра не сильно внедряются в поверхность, то да, наверное как-то собирать и накапливать можно. Но если элементы становятся частью металла/поверхности (как при плазменном напылении), то проще всё оставить как есть…
potan
20.09.2016 08:36Их можно собирать магнитной ловушкой.
Pavel-Well
22.09.2016 00:44+1А ловушка должна своими полями быть выдвинута в сторону Солнца на сотни километров наверное?
Получается что-то вроде большой воронки типа нехилого по размерам двигателя Бассарда, только не летящего вперед, а висящего на орбите. Судя по расчетам (из статьи Википедии про двигатель Бассарда выше и из значений плотности солнечного ветра) идеальная магнитная ловушка может давать граммы вещества в секунду для диаметра воронки около 300 км и для межзвездных плотностей газа. А плотность солнечного ветра побольше будет, особенно если быть недалеко от Солнца.
Неплохо, спасибо за идею.
Всего от Солнца в секунду улетает 1.3?10^36 частиц = 1 млрд кг. Значит если перекрыть Кольцом 0.4% сферы по площади, то даже при 25% захвате частиц солнечного ветра в ловушках будет прибавляться около 1 млн кг в секунду или 1000 тонн в секунду.
Mad__Max
23.09.2016 23:05Зависит от напряженности магнитного поля — чем лучше магниты(зависит от уровня технологий доступных цивилизации, в частности уровня развития сверхпроводников), тем выше напряженность магнитного поля можно создать, тем компактнее могут быть уловители.
У Земли магнитные поля отклоняющие солнечный ветер огромные из-за очень низкой напряженности естественного магнитно поля Земли — частицы успевают пройти большие расстояния прежде чем существенно отклоняются или останавливаются слабым полем. Часть все равно через такое слабое поле пролетает.
В варианте с двигателем Бассарда поля огромные по протяженности (и по напряженности тоже) т.к. предполагается полет на очень высоких скоростях, сравнимых со скоростью света. И поэтому относительная скорость улавливаемых частиц будет настолько же высокой.
Тогда как солнечный ветер это поток частиц на скоростях «всего лишь» 300-1000 км/с примерно. Т.е. от 0.001 до 0.003 скорости света. Эффективно ловить и собирать поток заряженных частиц на таких скоростях будет несложной задачей для любой более-мене развитой цивилизации.
В принципе за исключением масштабов и стоимости строительства это и на нашем уровне уже доступно и реализуемо — в прототипах термоядерных реакторов уже сейчас плазму(почти тот же поток легких заряженных частиц высоких скоростей) даже существенно больших энергий и большей удельной плотности удается магнитными полями удерживать и сворачивать/сжимать в нужную форму.
MetromDouble
19.09.2016 12:21-2Сфера Дайсона, по моему мнению, — очень глупое применение возможностей будущей космической инженерии.
rPman
19.09.2016 17:26А кольцо?
Это отличнейшее инженерное решение по сбору энергии солнца выше планетарных масштабов. И очень примитивное и при этом позволяющее собирать энергию для чего-то космически-масштабного! Межзвездная коммуникационная связь, например. И это я не говорю про экзотические сверхсветовые двигатели (в нашем понимании, тот же пузырь Алькубьерре, требует просто нереальные объемы энергии).MetromDouble
20.09.2016 00:57Я по другому представляю получение и преобразование энергии для таких построек и целей. Скажем саморазмножающиеся автоматы-реакторы на термояде, выстраивающиеся в рой и питающие ускорители, которые генерируют антиматерию (самое энергоёмкое топливо, которое я знаю) и сохраняющее её в каких-нибудь накопителях.
Это вместо кольца и сферы, которые постоянно надо предохранять от гравитационных воздействий, чудовищной радиации, метеоритов и кучи других факторов.
Управляемый термоядерный синтез даёт больший выход энергии, чем «натуральная» звёздная (у звезд энерговыход на единицу массы примерно равен гниющей куче листьев, реакция p + p даёт о себе знать). Управляемый ТЯС даёт более легкоперевариваемую энергию (легче добывать электроэнергию, если использовать импульсный способ), тепло же от звёзд утилизировать сложнее на порядок.
Рой автоматов масштабируется до бесконечности, успевай только подавать вещество.MetromDouble
20.09.2016 01:02Вообще самым главным врагом при сборе или генерации большого количества энергии является термодинамика. Надо отводить очень много тепла, поэтому эффективность генерации нужно повышать, а количество промежуточных преобразований — уменьшать.
По этому критерию сферы и кольца Дайсона выглядят достаточно бедно, поэтому у меня такое к ним отношение.
Прошу сильно не ругать, если я не прав.
rPman
20.09.2016 08:53Не понимаю, как у вас собственный термоядерный реактор получается эффективнее естественного солнца, который тоже термоядерный реактор?
Отвод тепла — это основная причина размера любой энерго-генераторной конструкции в космосе. Т.е. устройство сбора энергии от солнца должно быть того же размера (порядка) что и (термо-)ядерный, как минимум из-за системы отвода тепла.
Термоядерный реактор требует топлива (которое необходимо собрать, обработать, доставить), сбор тепла и света от солнца — нет. Термоядерный реактор — невероятно сложная конструкция, как минимум сложная для репликации, обычные светоотражатели, или тупая термопара — примитивная технология, легкая для репликации и починки. Энергия термоядерного реактора, в лучшем случае — тепло, энергия от светоотражателей может быть использована как освещение, или наоборот, затемнение (вторая статья в серии этого же автора).
Mad__Max
24.09.2016 00:11+1Это вместо кольца и сферы, которые постоянно надо предохранять от гравитационных воздействий, чудовищной радиации, метеоритов и кучи других факторов.
Управляемый термоядерный синтез даёт больший выход энергии, чем «натуральная» звёздная (у звезд энерговыход на единицу массы примерно равен гниющей куче листьев, реакция p + p даёт о себе знать). Управляемый ТЯС даёт более легкоперевариваемую энергию (легче добывать электроэнергию, если использовать импульсный способ), тепло же от звёзд утилизировать сложнее на порядок.
Это где такой ерунды нахватались?
Протон-протонный цикл (основа энергетики основной массы звезд) это наоборот одна из самых эффективных термоядерных реакций из всех возможных. А по удельным показателям (на единицу массы топлива) вообще самая эффективная из всех возможных во вселенной(для обычной материи по крайней мере):
В pp цикле в несколько стадий каждые 4 протона (4 единицы массы исходного топлива) превращаются в Гелий-4 и дают больше 24 мегаэлетрон-вольт(МэВ) энергии или 6 МэВ удельного выхода (на 1 единицу массы топлива).
Для сравнения:
Дейтерий+Тритий (которого кстати в природе вообще не существует и придется его сначала искусственно вырабатывать затрачивая энергию) = 17,6 МэВ энергии на 5 единиц массы топлива (2+3), т.е. 3,52 МэВ удельного выхода
Дейтерий+Дейтерий = 4 МэВ энергии на 4 единицы топлива (2+2) или 1 МэВ удельного выхода
Дейтерий+Гелий-3 = 18 МэВ энергии на 5 единиц топлива (2+3), 3,6 МэВ удельного
Дейтерий+Литий-6 = 22,4 МэВ энергии на 8 единиц топлива (2+6), 2,8 МэВ удельного
Протий+Бериллий-11 = 8,7 МэВ энергии на 12 единиц топлива (1+11), 0,73 МэВ удельного
и т.д.
— чем к более тяжелым элементам двигаться, тем меньше в среднем будет удельный выход энергии пока не упадет совсем до нуля когда дойдем до железа и никеля. А максимум эффективности для термоядерного синтеза это как раз протон-протонный цикл. Он же наиболее сложен с точки зрения реализации в искусственных условиях, но уже есть в готовом к использованию виде в недрах любых звезд.
А удельная (на единицу объема) мощность звезд вообще значения не имеет — сфера Дайсона или аналогичные конструкции имеют дело не с мощностью на единицу объема, а с мощностью на единицу площади, т.к. саму звезду (генератор) для них строить вообще не нужно — он уже есть в готовом виде даром. Нужно строить только коллекторы и преобразователи энергии на поверхности.
А как раз удельная мощность на единицу площади у звезд отличная. И к тому же выбирая расстояние до звезды вообще практически любую удельную (на м2) мощность можно получить — сколько будут способны переварить концентраторы и преобразователи и смотря какие задачи стоят.
Преобразовать такою энергии даже легче чем от управляемого искусственного синтеза — минимум вредных(разрушающих материалы) излучений, только довольно однородный поток энергии от мягкого ультрафиолета до коротковолнового ИК. Тогда как от УТС еще гамма, тормозной рентген и потоки нейтронов.
Ну и последний важный вопрос где брать топливо для УТС в больших количествах? Любых веществ хорошо подходящих для УТС на порядки меньше чем простого водорода (протия). А протий — годится как топливо топливо для протон-протонного цикла и CNO цикла, которые наиболее эффективно реализуются как раз в звездах, по совместительству являющимся и самыми большими запасами этого топлива.MetromDouble
24.09.2016 03:05Да, пожалуй соглашусь. Перечитал ещё раз некоторые материалы. Про неэффективность p+p реакции — это касается видимо только УТС. В звёздах она самая эффективная
Mad__Max
25.09.2016 23:56+1Да, для УТС pp реакция это гиблое дело. Ее в принципе невозможно разогнать до большой удельной мощности независимо от того насколько совершенен будет реактор — в отличии от большинства других реакций синтеза, где вопрос только в доступности соответствующих технологий. В результате для практической ценности реакторы на этой реакции должны быть огромными физически — придется создавать искусственный аналог небольшой звезды, а не просто поддерживать достаточно высокую температуру плазмы и удерживать ее силовыми полями как для других вариантов УТС.
Именно исходя из этих соображений идея СД (или роя Дайсона) и стала популярной — - запасы топлива для УТС по меркам развитой цивилизации активно осваивающей космос и на достаточно больших промежутках времени (хотя бы тысячи-десятки тысяч лет) весьма ограничены, поэтому после широкого освоения космических полетов (хотя бы внутри своей звездной системы) цивилизация должна серьезно и активно заняться поисками других долгосрочных источников энергии помимо ядерной(реакции распада) и УТС
— запасы обычного водорода (протия) практически не ограничены, но он фактически не годится для УТС, компактные реакторы на его базе создать не позволяют известные законы физики, для генерации значительных объемов энергии получатся объекты астрономического масштаба
— но зато эта реакция хорошо идет в естественных условиях в ядрах звезд, где низкая объемная интенсивность реакции компенсирована астрономическими объемами ядра звезды и достаточно построить только часть термоядерной энергоустановки — системы сбора и преобразования энергии, а сам реактор вместе с почти бесконечным запасом топлива и естественными системами самостабилизации уже есть изначально
Ну а дальше эта энергия в огромных объемах уже может например среди прочего использоваться для производства вторичного топлива. К примеру Гелия-3 для обычных(компактных) термоядерных реакторов. Или для наработки антиматерии. Или еще каких-либо форм компактного накопления энергии, которые будут доступны цивилизации к тому времени — для применения ее в удаленных от звезды местах, куда прямая передача энергии от СД/РД невозможна.
Сделать СД/РД ненужным/не актуальным проектом могут только какие-то принципиально новые первичные источники энергии кардинально превосходящие эффективность термоядерного синтеза и при этом настолько же долгоиграющие.
black_semargl
26.09.2016 10:53+2Проблема с р+р — в том, что гелия-2 не бывает.
Т.е. в момент р+р один из них должен превратиться в нейтрон, и это процесс чисто случайный и не зависящий от температуры.
Pavel-Well
20.09.2016 02:20Сфера Дайсона — да, нереальное, потому и глупое. А Рой Дайсона — нет, самое нормальное применение: реально и в случае чего прекратить строить можно в любой момент без ущерба для конструкции :)
voidptr0
19.09.2016 12:21Хотелось бы еще увидеть оценку уровня энергетических затрат на постройку такой конструкции.
Pavel-Well
20.09.2016 02:55Там все зависит откуда материал для постройки надо возить. Сам не считал и не прикидывал, но сдается мне, что вариант с разборкой Меркурия и создания Роя примерно в районе его орбиты самый оптимальный по затратам (там и солнечной энергии дофига, и материала много, и возить его далеко не надо).
Вот только энергию потом далеко передавать придется, на 10 млн. км и больше.
don_ikar
24.09.2016 15:25Может, эффективнее, всё-таки, использовать пояс астероидов, чем Меркурий разбирать? (вернее, не эффективнее, а оптивальнее/реальнее). Да, гораздо дальше от Солнца, но зато весь материал уже более-менее равномерно по орбите распределён, да и представлен в виде отдельных кусков приемлемого размера. Т.е. уже решены две проблемы: разборка целой планеты (пусть и такой «маленькой» как Меркурий) и транспортировка материала. Таким образом, задача видится гораздо более реальной и решаемой в значительно более близкой перспективе.
don_ikar
24.09.2016 15:31Хотя, надо признать, что в поясе астероидов находится значительно меньше «строительного материала»: его суммарная масса — всего около 4% массы Луны, так что никакого кольца не получится, просто никак. Но зато слабенький «рой» уловителей солнечной энергии выглядит вполне себе реальным. С него вполне можно начать, прежде чем замахиваться на разборку Меркурия.
Pavel-Well
25.09.2016 00:30Если Вы прочтете все три части моей статьи, то заметите, что я считаю, что жесткое Кольцо это слишком сложно и малореально, а нежесткое и несплошное — возможно. Но я посчитал расход материала для примитивного варианта элементов из фольги только двух расположений такого несплошного Кольца из элементов-зеркал (за орбитой Венеры и за орбитой Земли).
Получилось что 10% массы астероидов (там как раз такой же процент железнызх) с лихвой хватит.
Для варианта с расположением Кольца прямо в поясе астероидов я не считал (считал, что там слишком мало энергии от Солнца), но Вы можете прикинуть расход сами:
для радиуса 190 млн км (между Землей и Марсом) длина окружности (меняется только она) составит 2 * Pi * R ~ 1200 млн км, а масса 30.6 * 10^18 кг.
Значит для среднего радиуса пояса астероидов в 3 а.е. или 450 млн. км получим длину окружности 2 * Pi * R ~ 2830 млн км, что в 2.5 раз больше. Значит масса Кольца тоже в 2.5 раз больше: 30.6 * 2.5 = 76.5 * 10^18 кг.
А в астероидном поясе всего от 3,0·10^21 до 3,6·10^21 кг — должно хватить даже 10% от массы пояса астероидов. И с транпортировкой там будет легче, это так.don_ikar
25.09.2016 14:51+1Дочитал наконец-то вторую и третью часть с комментами (сорри, загруженность, свободного времени очень мало). Проработанность идеи вызывает уважение. Понравился вариант с расположением роя между орбитами Венеры и Земли — не думал, что будет такая экономия по сравнению с «заземным» (а тем более — «поясным») расположением. Затемнение Земли от растущей яркости Солнца — это тоже прекрасно, продуманный шаг. Таскать материал из пояса астероидов придётся, конечно, но всё равно этот вариант гораздо реальнее, чем с Меркурием. И да, по поводу количества металла в поясе астероидов Вы правы.
Но пара-тройка принципиальных вопросов осталась (задам уж здесь, чтобы не распыляться):
1) Прочитав все части и все комменты, так до конца и не уяснил, как обеспечить вращение отдельных элементов роя по непересекающимся орбитам для рядов, расположенных «севернее» и «южнее» «экваториального» (т.е. «эклиптического») ряда. Мы же рассматриваем вариант, когда элементы роя не соединены, верно? При этом если их орбиты имеют одинаковый радиус (т.е. это не тот случай, когда элементы время от времени затеняют друг друга), то между их орбитами будет какой-то угол (у всех будет разное наклонение), соответственно, орбиты пересекутся. Как сделать, чтобы орбиты элементов были параллельны друг другу, т.е. чтобы элементы двигались все вместе слаженно, «одним строем», с неменяющимися расстояниями между ними, как чешуйки на теле змеи? Как решение я вижу только постоянное воздействие двигателями либо тонкий расчёт углов отклонения зеркал от нормали к падающим солнечным лучам («подруливание парусом») (правда, и тут работа двигателей необходима).
2) Как удерживать элементы роя на постоянной орбите в течение тысяч лет, компенсируя их постоянный снос (с орбиты наружу) солнечным ветром и световым давлением? Плюс, гравитационное воздействие их друг на друга никто не отменял. (Поэтому, кстати, сборка кольца во всю ширину только в одном месте, тогда как в другом оно будет пока ещё не замкнуто, представляется сомнительной идеей.) Опять же, видится только постоянная (или периодическая) работа двигателей.
3) Как передавать собранную энергию на большие расстояния? Лазер, СВЧ? Сейчас работы в этом направлении ведутся, но эффективность низка, потери большие, насколько я понимаю (могу ошибаться). Есть надежда, что эта проблема разрешится в будущем?
4) Вы продвигаете мысль (и многие поддерживают), что СД (рой) нужна именно для сбора энергии, но не для расселения (за исключением рабочих). Однако, идеи экспансии никто не отменял… или, заходя с другого бока: люди очень не любят себя ограничивать. В том числе и в рождаемости. Можно, конечно, надеяться, что «разумное человечество будущего будет разумно контролировать свою численность»… Можно… но, честно говоря, не очень получается. Тем более, надо вспомнить, для чего вообще мы задумались о сфере Дайсода (или о рое). Постоянно растут объёмы потребляемой энергии. Почему? Не только (и не столько) потому, что этого требуют новые технологии, но и потому, что растёт население. Конечно, если мы будем ограничены одной планетой, то население придётся ограничивать. Но позвольте, если мы строим такое гигантское космическое сооружение, разве мы будем себя ограничивать одной планетой? Встаёт вопрос, что реальнее: рой Дайсона или межзвёздные перелёты? Пока рой видится более осуществимым. Так почему бы не принять в своём сознании мысль, что это нормальное место для жизни (а не только работы) триллионов людей? Какая альтернатива у нас есть (в смысле жизненного пространства)? Луна, Марс (Венеру с Меркурием не рассматриваем) и спутники планет-гигантов? Маловато будет, по сравнению с условной «площадью поверхности» широкого роя-кольца.
Вот такие мысли и вопросы. Прошу прощения, если ответы на них уже даны… Кое-где Вы и другие участники рассуждаете об этом, но окончательных решений я не нашёл, поэтому и задаю вопросы здесь.Pavel-Well
25.09.2016 22:49+2Рад, что Вам понравилось. Я вижу, что читали Вы внимательно — вопросы очень конкретные (кроме последнего) и в тексте особо не затронутые, так как точных ответов у меня нет.
1) Вы правы, удерживать отдельные элементы Кольца выше и ниже «экватора» (более зенитные и более надирные элементы, если использовать астрономические термины) это отдельная, пока непродуманная мною задача. Просто вообще не рассматривал её, считая что 0.5 млн км от экватора не так много. Решение — постоянное/периодическое подруливание: двигатели и солнечный ветер (в комментах обсуждали). Расход рабочего тела постоянный и нехилый. В комментах potan предложил магнитные ловушки для солнечного ветра, чтобы накапливать рабочее тело (водород) прямо на элементах, а не привозить. Я посчитал и неожиданно оказалось, что это имеет смысл. Но такие магнитные ловушки похоже будут (я не специалист, надо уточнить) притягивать/отталкивать соседние элементы — это лишняя проблема.
Я почему Кольцо именно так описывал? Так удобно считать площадь, всё похоже на жесткое Кольцо и всегда оставалась подспудная идея, что элементы (может не во всем Кольце, а некоторые части) можно будет гибко (кабели) или жестко связать с появлением новых материалов.
Если всё это сложно, то остается просто выкинуть эту идею о нежестком Кольце как невыгодную и заменить её тем красивым вариантом с разными восходящими узлами орбиты и перицентрами (но с одинаковым наклонением и радиусом) — вариант Роя с максимальным количествои индивидуальных орбит в виде «кружевного» тора под названием Jenkins Swarm (Рой Дженкинса) — использован для картинки с красным кружевом орбит на обложке этой первой статьи.
2) Те же самые соображения. Гравитационное воздействие тоже отдельная тема — там можно считать и считать до десятков знаков после запятой и на миллионы лет вперед. Знаменитый астроном (и писатель) Николай Горькавый чем-то похожим (в смысле точности) занимался для ретроградных спутников Юпитера и Сатурна. Полученные им предсказания/прогнозы удивляют в том смысле, что многое можно рассчитать наперед.
Сомнительная идея насчет сборки Кольца в одном месте — это эксперимент, с целью выяснить, а какую ширину Кольца в принципе имеет смысл пробовать? Может после сборки до 0.2 млн. км в ширину станет ясно, что больше уже в пределах этой концепции не получается (идут столкновения элементов, перекрытие света, повышенный расход рабочего тела).
3) Коренной вопрос: как передавать энергию? Даже Любин в статьях и особенно в лекциях по своим фотонным нанозондам этого вопроса касается (именно в связке со Сферой Дайсона и обладанием максимумом доступной энергии, передачи и трансформации по типу: свет — электричество — когерентный свет). Мне очевидно, что передачу энергии придется организовывать по цепочке, а не напрямую. Пример: Элемент у Меркурия/Венеры собирает энергию, посылает её по Кольцу через элементы (не соседние, а те, что от него на расстоянии 10-30 млн км), в ближайшей к Земле точке элемент передает на 50-60 млн км в точку Лагранжа L1 (с которой наверняка начнется строительство солнечных электростанций-зеркал), там элементы по запросам пересылают энергию на оставшиеся 6-8 млн км — на Луну, лунно-земные точки Лагранжа, на орбиты вокруг Земли. Если КПД пересылки около 50%, то уже неплохо.
4) Если выбирать, где жить, то жить надо там, где работа и зарплата :) Я как-то эфирные города из стекла и стали не воспринимаю как надежное место жизни, но вполне возможно, что людям будущего подойдет.
А мне больше нравится концепция (надежнее кажется) с вырезанной внутри астероида внутренней полостью для колонии: https://www.youtube.com/watch?v=swMAjaQ5AsQ
Встаёт вопрос, что реальнее: рой Дайсона или межзвёздные перелёты? Пока рой видится более осуществимым.
Вот именно, что пока.
Всё может изменится. Я и за то, и за другое, чтобы потом не было мучительно больно, когда одно из направлений не сработает (окажется ложным).
На данный момент у меня ощущение, что парадокс Ферми прекрасно объясняется просто тем, что никаких обходных вариантов для путешествия быстрее и даже около скорости света нет совсем (даже теоретических). И между цивилизациями в среднем по 1000 или 3000 световых лет. Плюс возможно межзвездные путешествия со скоростями 5-10% скорости света (типа корабль-ковчег на несколько поколений) сильно опасны из-за мусора в космосе. Не верите в мусор в космосе? Тогда посмотрите на огромный прогресс астрономии за последние 25 лет по темам коричневых карликов, КБО и планет-сирот (таких тем в астрономии до 1990 практически не было). Проблема мусора может особенно сильно мешать в облаках Оорта вокруг каждой системы. Захочет ли кто-то лететь всего на 5-10 св. лет в течение 200-300 лет, с вероятностью критической аварии от столкновения в районе 0.5 — 0.6? Посылка аппарата фон Неймана вместо людей выглядит куда более приятной альтернативой, но его вероятность успеха будет ещё меньше…Mad__Max
26.09.2016 00:17Насчет п.4 — как раз после строительства роя дайсона должно остаться множество таких крупных пустотелых астероидов. Ну если изначально об этом подумать и изымать материал для строительства начиная от центра, оставив достаточно толстую наружную оболочку не тронутой.
don_ikar
26.09.2016 10:30Спасибо за ответы.
По поводу п. 4 — абсолютно согласен насчёт мусора. По моему, это очевиднейшая причина ограничения скорости перелётов, даже если будут подходящие двигатели. Одна соринка (пусть и маловероятная, но возможная) — и миссии конец. А на гигантских расстояниях при движении с большой скоростью вероятность будет только расти.
Для решения парадокса Ферми достаточно и гораздо меньших расстояний между цивилизациями, я думаю. Стоит вспомнить, когда было изобретено и стало массово применяться радио. Землю можно «услышать» на расстоянии не далее ~150 световых лет. Чего же мы хотим?
К тому же, есть мнение (кажется, Хокинг об этом писал), что земная цивилизация может быть одной из ранних, если вспомнить, что нас окружают звёзды второго и третьего поколений. С течением времени металличность новых звёзд будет расти, при взрывах сверхновых будет синтезироваться и разбрасываться всё больше «тяжёлого» строительного материала для планет и жизни на них. Так что, можно потешить своё самолюбие тем, что мы как раз являемся теми самыми легендарными «предтечами» для последующих скопищ цивилизаций. :)
Только по поводу «выеденных» изнутри астероидов я не могу с Вами согласиться. Не представляется такая скорлупа достаточно прочной и герметичной. А если её укреплять изнутри и герметизировать, то затраты вполне сопоставимы со строительством корабля подобных размеров. И проблему гравитации, опять же, можно решить только вращением. Так не проще ли целиком переработать астероид на корабль (пусть даже меньший из-за некой доли «пустой породы» в астероиде), чем пытаться придать «глиняному горшку» надёжность «кастрюли»? :)Pavel-Well
26.09.2016 16:09+2Самое смешное и интересное в проблеме случайной «лобовой встречи» космического мусора межзвездным кораблем: во всех фильмах про межзвездные полеты её игнорируют (взять хотя бы открытый всем ветрам корабль в новом трейлере фильма «Пассажиры»), а она давно осознана учеными.
В том же проекте Дедал ещё в 70ых годах был специально добавлен: 1. щит из бериллия в 50 тонн весом прямо перед кораблем ( protected from the interstellar medium during transit by a beryllium disk, up to 7 mm thick, weighing up to 50 tonnes. This erosion shield would be made from beryllium due to its lightness and high latent heat of vaporisation.)
и
2. специальный флот из роботов-«пылевых жуков» впереди корабля должен распылять навстречу препятствиям тучки из пылевых частиц (для контр-столкновений — Larger obstacles that might be encountered while passing through the target system would be dispersed by an artificially generated cloud of particles, ejected by support vehicles called dust bugs about 200 km ahead of the vehicle).
Первое средство весит немало и по идее рассчитано на то, чтобы выдержать столкновения с пылью малого размера и должно дожить до пункта назначения. Но если оценки плотности такой пыли были занижены, то толщины щита может к концу просто не хватить.
Второе средство против средней по размеру пыли и мелких камешков будет работать только после разгона до максимальной скорости (в дрейфе), иначе эти роботы быстро отстанут от основного корабля. Кроме того, они не смогут затормозить, когда придется сбрасывать скорость у цели, а около звезды вероятность столкновений возрастет. По проекту их и предлагали использовать только около звезды (после полного торможения?).
А при резких маневрах корабля — экстренное боковое уклонение от крупных тел — эти роботы рано или поздно останутся на курсе столкновения с препятствием, не поспев за кораблем или останутся без горючего/ своей контр-пыли.
Ну и само экстренное уклонение корабля от крупных тел очень сложная задача даже на скорости 5% от световой (15000 км/сек): заметить заранее камни размера 0.5-1.5 метра настолько сложно (вдалеке от солнечного света холодные камни будут засекаться и телескопом, и радаром, и лазером только вблизи, уже на 10-20 тысячах км), что на расчет, решение и поперечный маневр останутся доли секунды. Ускорения нужны такие, что незакрепленный груз и экипаж будет просто бросать на стенки с перегрузками по 3-5 g.
Ну а про «выеденные изнутри» астероиды я просто высказал свои ощущения. Чисто личные впечатления о надежности и защищенности (к примеру от вспышки на Солнце или вспышки Сверхновой) — я совершенно не настаиваю на том, что это оптимально. У того же автора роликов навалом других конструкций на тему обиталищ в космосе.
Pavel-Well
27.09.2016 23:41+2Пользователь Mad__Max нашел у меня во второй части статьи серьезную ошибку на 1 порядок в числе элементов и в их массе. Ошибку я исправил — можете посмотреть.
Теперь получается, что железа в поясе астероидов хватает на ближний вариант, но не хватит на дальний вариант (между Землей и Марсом). Для пояса астероидов всё ещё печальнее: там потребуется 1/3 вообще всей массы астероидов.don_ikar
28.09.2016 10:32Важное уточнение! Потому я и говорил вначале, что для строительства в поясе астероидов, материалов хватит только на слабенький рой, имея ввиду, что он будет разреженным и шириной гораздо меньше миллиона километров. Конечно, я тогда не делал расчётов, и предположил это чисто интуитивно, исходя из общей массы пояса, но вот оказалось, что это действительно так. Спасибо!
Значит, получается, что вариант между Венерой и Землёй — самый реальный. Он мне ещё очень нравится из-за такой фичи, упомянутой Вами, как затемнение Земли от разгорающегося Солнца.
Tarisper
19.09.2016 12:21+1Одну из реализаций сферы Дайсона описал в своем цикле романов «Мир-кольцо» Лари Наёвен. Из вики:
Автору пришло множество писем от читателей, в которых среди прочего предлагались различные идеи по усовершенствованию конструкции и по вычислению его различных параметров. Во время Всемирного Конвента научной фантастики 1971 года студенты Массачусетского технологического института скандировали в холлах отеля: «Кольцо неустойчиво!». Дело в том, что предложенная Нивеном модель гравитационно неустойчива. Появились научные статьи, количественно оценивающие эту неустойчивость. В более поздних книгах были предложены активные механизмы (так называемые двигатели Баззарда), стабилизирующие вращение Кольца. По словам Нивена (в предисловии ко второй книге), все эти изыскания были вызваны исключительно энтузиазмом читателей, единственным же вопросом, который он просил исследовать, был расчёт параметров метеоритной защиты Кольца.
Несмотря на критику, от Нивена требовали продолжения и получили его 10 лет спустя. Вторая книга вышла в 1980 году и называлась «Инженеры Мира-Кольца», в которой автор добавил к конструкции Кольца вышеупомянутые двигатели-стабилизаторы и разъяснил некоторые нестыковки первой книги.
Романы интересные и содержат много технических деталей. Последняя книга читается уже не так хорошо, и кажется, что автор начал выдыхаться.
Blast_Furnace
20.09.2016 16:16Ну а как же сфера в чистом виде из романа «Консервный нож» Василия Головачёва? В школьные годы эту книгу перечитывал по несколько раз — даже не знаю, чем особенным она меня зацепила.
Tarisper
20.09.2016 16:20Не читал :) Просто романы Найвена постарее будут (первые три) и вторую книгу он писал уже с оглядкой на мнение специалистов. Но скажу честно, если советовать читать, то читать надо первые 2. Дальше уже чисто по инерции. Каких-то новых интересных технических деталей в книгах не будет, а сюжет уже не блещет оригинальностью.
GromGT1
19.09.2016 12:22+1У меня недостаточно знаний в физике небесных тел.
Но не притянется ли сфера одним из краев к солнцу внутри себя
даже если она вращается то притянется по полюсам
iBat
19.09.2016 13:15Притянется. Даже жесткое вращающееся кольцо не будет стабильным. Для компенсации этого придется устанавливать какие-либо двигатели.
martin_wanderer
20.09.2016 16:16Так в статье стабильность названа в числе основных проблем. Да, сдвиг вдоль оси вращение придется компенсировать двигателями.
Mad__Max
24.09.2016 00:20+1Будет притягиваться, но пока отклонения от идеально симеетричного положения невелики эту силу притяжения очень легко компенсировать. Но чем больше отклонение, тем больше становится нескомпенсированная сила.
Поэтому в полностью пассивном режиме ее длительное существование невозможно. Но вот при наличии активных систем поддерживать стабильность не сложно — мощность двигателей и расходы энергии на их работу будут совсем небольшими относительно масштабов самой сферы и количества собираемой ею энергии.
Сгодятся движки малой тяги типа ионных. Или может быть даже фотонных — когда какие-то части сферы могут менять поглощающую поверхность (для сбора энергии) на отражающую и/или прозрачную — это будет увеличивать давление света на этот сегмент в 2 раза(или уменьшать до нуля в случае прозрачности) и такими переключениями можно компенсировать динамические неустойчивости.
Rokov
19.09.2016 12:29Получается земля — и есть сфера дайсона вокруг ядра, пусть и получившаяся естественным путем, где все живут на внешней поверхности?
praporweg
19.09.2016 12:58Получалось бы, если флора и фауна получали необходимую для жизни энергию в основном из недр. Но у нас критическую важность имеет энергия Солнца, даже углеводороды из недр это запасенная солнечная энергия. Живи мы на Юпитере, все было бы как раз наоборот, он выделяет вдвое больше энергии чем получает от Солнца.
Pavel-Well
20.09.2016 03:00Только на Юпитере нет поверхности вообще, увы…
potan
20.09.2016 08:40А куда деваются падающие на него метеориты? Тяжелых элементов там должно набраться по массе с несколько Земель.
Pavel-Well
22.09.2016 00:53А куда они могут деться (если не сгорели при падении)? Только вниз, только в ад :) Проваливаются постепенно сквозь слои газа, мощные суперциклоны уплотненного газа, потом кипящей жидкости, потом сжатой жидкости, потом достигают ядра из металлического водорода… Это примитивная модель внутренностей Юпитера. Но с чисто инфернальными деталями и подробностями:
… В рамках этой простой трёхслойной модели чёткой границы между основными слоями не существует, однако и области фазовых переходов невелики.…
Под облаками находится слой глубиной 7—25 тыс. км, в котором водород постепенно изменяет своё состояние от газа к жидкости с увеличением давления и температуры (до 6000 °C). Чёткой границы, отделяющей газообразный водород от жидкого, по-видимому, не существует. Это может выглядеть примерно как непрерывное кипение глобального водородного океана.
Такая вот теория голословная, но другой у нас нет, так как там внизу никого пока не было чтобы точно проверить и нам рассказать…
black_semargl
20.09.2016 12:07Ну в принципе закопаться на несколько км и будь снаружи хоть абсолютный ноль…
Alexsandr_SE
19.09.2016 13:24+1Не знаю. Постройка такой сферы требует столько энергии, что возникает вопрос целесообразности такой постройки вообще. Если столько лишней энергии, то зачем сфера? Если энергии нет, откуда сфера возьмется?
arheops
19.09.2016 13:59Строите сначала три спутника с солнечными коллекторами. Потом собранную энергию пускаете на постройку 6 спутников и так далее. Никто и не говорит, что ее можно построить за год.
Alexsandr_SE
19.09.2016 14:08Это все потребует очень значительных расходов времени, энергии, материалов и труда в надежде, что лет через 500 что-то получится? В любом случае нам нужно потратить прорву энергии в начале. Но если у нас есть эта прорва энергии, то зачем? Обогреть Марс? Достаточно зеркал дополнительных на орбите Марса (мне кажется мы можем уже что-то подобное и построить). Уменьшить нагрев Венеры? Опять таки зеркала. Добыча полезных ископаемых? Так мы их на сферу пустим, перевод энергии. В космос к другим звездам с собой нельзя взять. Зато будем еще и рассеивать энергию в пространстве активно т.е. её будет больше чем нужно или не в том виде, что нужно. Мороки очень много, а полезный выхлоп под большим вопросом. Напоминает попытку взять океаны в сферу что бы пользоваться можно было всей водой.
arheops
19.09.2016 14:14Это все делается на уровне развития от нашего еще 100 лет. Уже сейчас задумываются о космических заводах и есть проекты космических станций энергоснабжения(в основном фотовольтаика и зеркала). Для начала нужен один завод по производству батарей на орбите и одна батарея+ пленка отражающая. Сфера нужна в основном как простая и ДЕШЕВАЯ космическая энергостанция. Она обойдется намного дешевле всех остальных источников в космосе. Естественнно, сначала строится линия из спутников, потом пояс, по мере необходимости в энергии и возможности постройки. Все остальные варианты, похоже, будут дороже в плане энергии. Потому непонятен ваш вопрос «зачем тратить энергию». Это как вопрос «зачем тратить энергию на постройку атомной станции».
К тому же на Земле чисто физически пространство органичено. Ну застроим мы всю поверхность 500этажными небоскребами/подземными зданиями, дальше что? Прыжок к звездам потребует больше энергии, чем Сфера.Alexsandr_SE
19.09.2016 14:27-1Атомная станция подвластна человеку, солнце нет. Какое-то ЧП в виде скажем вспышки, одной на миллион лет к примеру, вызовет разрушение всего этого. Космическому заводу вполне может хватить ядерного реактора или термоядерного, до которого тоже еще не мало времени.
arheops
19.09.2016 14:33Чегото мне подсказывает, что такая вспышка и атомную станцию может уничтожить. Ядерный реактор требует охлаждения, которое при сравнимой с СД мощности будет сравнимого размера в космосе. К тому же столько урана в солнечной системе просто тупо нету. Альтернатива реактор синтеза. Но он уже есть, Солнце.
Alexsandr_SE
19.09.2016 14:49Атомная станция будет на расстоянии куда большем, вполне возможно сможет прикрыться планетой или астероидом каким-то.
Что будет если сфера такая в коком-то месте разрушится (в пределах сфера это будет мелкий атомный конфликт)? Кто-то кинет атомную бомбу? Уцелеет или развалится вся без шансов на спасение?
Может на меркурии или Плутоне есть расщепляемые вещества? Охлаждение — материалы которые перерабатываются могут и охлаждать, глыбы льда и испарительное охлаждение при необходимости. Охлаждать сферу ведь тоже нужно, а там все ещё хуже.arheops
19.09.2016 14:55Будет то же, что и с атомной станцией в которую кинут атомную бомбу. Хотя нет, при достаточном размере СД не заметит даже. Да, сферу нужно охлаждать. Это есть в расчетах ее расположения и нужных материалов. Но сфера сама по себе — радиатор.
Испарительное охлаждение в этом диапозоне мощности невозможно в связи с отсутвием нужного количества материи.Alexsandr_SE
19.09.2016 15:07Если кинуть в ЯД, она разрушится, но только она и то, что рядом. СД, большой шанс, что она просто рассыпется от такой нагрузки. Каждый последующий разрушающийся сектор понесет проблемы соседним, по кругу.
интересно есть ли расчеты что будет со СД при достаточном для строительства прочности материала. Насколько прочность должна быть больше. СД весьма опасное предприятие в случае ЧП. А жизнь подсказывает, что ЧП обязательно будет. Где-то сброс тепла забарахлил, тут же что-то еще влияющее на целостность случится. для ядерного реатора невозможно охлаждение в условиях материала астероидов? Нам же не нужно всю энергию на нагрев пускать. Температура забортного материала довольно не высока, вот и куда тепло девать. Нет материала — не нужно на всей мощности работать — нет такой проблемы острой что с теплом.arheops
19.09.2016 15:13Вот рассчет по испарительному охлаждению чегото сравинимого с СД.
Чтоб вы понимали, мощность Солнца оценивается в 3.8 х 10E26 Ватт. Тонна льда, ок. Надо 3.3 х10E8 на рассплавление и 2.2 *10E9 на испарение, и 2.2*10E12 на разогрев пара до 1000градусов. Итого каждую секунду будет больше 10Е14 тонн льда улетать разогретое до 1000градусов.
Масса пояса астероидов около 3,6·10Е21. Похоже, самый большой источник воды — собственно земля. 1,4·10E21 масса океана. Хватит его конечно, надолго. Гдето на 115 дней.
Поверьте, для охлаждения сравнимого с Солнцем ЯР вам прийдется делать чтото сравнимое с СД по размерам.Alexsandr_SE
19.09.2016 15:18Я про охлаждение ядерной установки которая стоит на своём заводике где-то поближе к астероидам. А вот что делать со СД вопрос.
arheops
19.09.2016 17:12Ну если вам понадобилася СД, то ядерная установка ее заменяющая как минимум должна быть подобного класса. А то вы почемуто сравниваете 1000МВатт реактор похоже с Сферой мощностью на 17 порядков больше. Сфера самоохлаждается за счет площади(если расположена дальше орбиты Марса).
Alexsandr_SE
19.09.2016 17:26А зачем нам понадобится СД? Понятно, что энергетические затраты растут, но все же такое кол-во энергии под вопросом.
arheops
19.09.2016 17:38Построят часть, которая понадобится. Сначала спутники в точках Лагранжа, потом на круговой орбите, на орбите вокруг Солнца, потом кольцо и так далее. Энергия понадобится с выходом поселений в космос, для поддержания разработки полезных ископаемых в космосе(ионные и электро-двигатели), потом крайне вероятно для эксперементов в физике. Да и вообще, человечеству енергии вечно нехватает. Да даже сейчас уже в космосе больше установленной мощности, чем было в начале 19го века на Земле.
Alexsandr_SE
19.09.2016 20:20Ионные двигатели? «Невозможный» двигатель куда интереснее (ждем испытаний в космосе). Но даже при построенной СД возникнет вопрос один, откуда взять энергию уже на небольшом расстоянии от СД. Одно дело — добыча на месте (ядерный реактор как вариант) другое дело аккумуляторы. Второе все же похуже.
Pavel-Well
20.09.2016 02:46Рассмотрите такой умозрительный гротескный пример:
мы живем в лесу, посреди леса стабильно пылает (уже давно и надолго) огромный центральный огонь (типа газового факела), обогревающий вес лес, дающий ему и нам жизнь.
Мы у него греемся, иногда зажигаем от него дрова, но можем в любом месте из дров свой огонь развести, в миллионы раз меньше, в разы неэффективней и с дымом.
Нас много, нам нужно больше энергии.
Сторонники Сферы/Роя Дайсона говорят: давайте энергию от центрального огня получать с помощью гигантских зеркал и приемников… Затраты такие, надо весь лес осваивать, время строительства долгое, но результаты пойдут через 20-120 лет.
Противники этого решения (и решения вообще) говорят: Зачем нам энергия? (без комментариев) Давайте экономить!
Сторонники Магического Решения говорят (на выбор): 1. давайте уедем в другой лес (не понятно как, но мы найдем решение, непонятно когда), 2. давайте откроем волшебную реакцию и потом построим волшебный реактор (ещё не ясно как, но обязательно построим, дайте ещё 10-100 миллиардов и через ещё 10-100 лет построим, неважно что мы уже 10 раз так говорили в прошлом...), 3. давайте выроем шахту и найдем там на дне волшебную жидкость/газ, и его будем сжигать как в центральном огне, но в нужном месте. Унесем его в другой лес (когда туда улетим)!
Но при этом все они не явно, но подразумевают: А центральный огонь просто оставим в покое, не будем его использовать!!!
Это разумно или как?Alexsandr_SE
20.09.2016 08:19Есть разница. У нас есть не только дрова. Мы собрались не сидеть в лесу лесу. Мы хотим исследовать другие леса и пойти еще дальше. Чем поможет СД к примеру на орбите Нептуна? Зеркалами осваивать? Пока не могут освоить лазерную связь между спутниками. Боюсь на текущем этапе мы можем освоить зеркала, он спалим ими нафиг половину леса. СД это решение для цивилизаций которые решили максимально затаиться и жить в лесу с каменными топорами. При этом не понятно как они будут избавляться в полученном термосе от излишков тепла. Непонятно как будут обеспечивать целостность конструкции т.к. кроме маленького зеркальца ничего кроме мечтаний про гигантские зеркала нет.
На текущий момент нет технологий использования гигантских зеркал, только мечты. Вот по сути, собрали вы солнечный свет в зеркале, что дальше? На землю отправить? Не нужно. на месте получить электричество? Возникнет опять вопрос что делать дальше с ним. его в посылке не передать.black_semargl
20.09.2016 15:47Ну вряд ли весь десяток миллиардов резко снимется и пойдёт в соседний лес.
Надо признать тот факт, что 99.99% людей солнечную систему не покинут и будут тут жить пока она не загнётся. И только потом…Alexsandr_SE
20.09.2016 16:12Не покинут, но посылать с Солнца дополнительную прорву энергии нагревая землю тоже не лучший вариант. У на нет пока технологий доставки даже с орбиты энергии. Если сумеют сделать невозможный двигатель (разработка с тягой в несколько тонн идет?), то у него будет свой источник питания, со СД все равно не передать много энергии. А сам двигатель позволит делать уже сейчас заводы и производство в космосе. Возможно там же добывая и ядерное топливо. Это плюс будет. А СД, самое простое, чем охлаждать будем?
Pavel-Well
21.09.2016 01:43На текущий момент нет технологий использования гигантских зеркал, только мечты. Вот по сути, собрали вы солнечный свет в зеркале, что дальше? На землю отправить? Не нужно. на месте получить электричество?
Во второй и третьей части статьи у меня как раз объяснения по этим вопросам — ещё раз: у меня нет планов о сплошной СД (я написал — это нереально), есть элементы и структуры из них (Рой Дайсона). Энергию можно применять как на самом элементе (производство как деталей для него самого, так и для других целей), так и передавать куда угодно, на Землю в последнюю очередь.Alexsandr_SE
21.09.2016 09:06Энергию, скажем с КПД 30% переведете в электрическую, из них еще процентов 90 перейдет в тепло в процессе работы. Что с теплом? И были ли расчеты до какой температуры нагреется алюминиевая фольга?
Mad__Max
24.09.2016 00:43До примерно той же температуры до какой нагревается любое достаточно теплопроводное тело находящееся на на таком же расстоянии от звезды. Например на орбите Земли это будет ниже нуля градусов цельсия. На орбите Меркурия — около 400 градусов. И то и другое вполне в рамках разумного даже для обычных уже известных на земле материалов.
Чем среди прочего хороша идея СД, что в отличии от любых других источников энергии СД в силу своих размеров сама по себе уже является радиатором достаточной мощности — способным рассеять энергии примерно столько же сколько собирает.
Mad__Max
24.09.2016 00:34Не на те масштабы просто думаете. Через несколько тысяч лет при текущих тенденциях развития цивилизации кончатся не только запасы ископаемого топлива(нефти-газа-угля), но и ядерного, а все подходящие(и не занятые под другие важные нужды) места на поверхности Земли уже будут заняты под сбор гидро, ветровой и солнечной энергии.
И что делать дальше?Заворачиваться в простыню и медленно ползти на кладбищесмиряться с дальнейшей деградацией цивилизации из-за нехватки энергии?
Выход по большему счету будет только один — начинать использовать энергию звезды напрямую в космосе.
Прямо сейчас никто же не предлагает и не призывает начинать строить СД. Это все просто интересные рассуждения либо для довольно далекого будущего ЛИБО для других цивилизаций у других звезд — которые опережают нас в развитии и для которых это актуально уже сейчас (или даже было актуально в прошлом и сейчас есть шансы обнаружить признаки такой деятельности наблюдая за космосом).
Pavel-Well
20.09.2016 02:22Так же можно и про Саяно-Шушенскую ГЭС сказать и про ветряки гигантские в Дании…
Alexsandr_SE
20.09.2016 08:46Можно. Но они дают отдачу сразу, их не тяжело включить в общую систему и если десяток ветряков выйдет из строя, остальные продолжат работать. А что будет со СД? Есть прикидки её прочности, но ведь нужен еще запас, и запас далеко не двукратный должен быть, даже если этот запас делать большими сегментами сдерживающими разрушение в случае разрушения части СД.
Pavel-Well
22.09.2016 00:57Я ещё раз подчеркиваю: жесткая СД это несоздаваемая конструкция в принципе, поэтому оставим её как несерьезные мечтания. Я про Рой Дайсона пишу в форме кольца из отдельных автономных элементов, там проблемы прочности не стоят. Если что-то сломает, то это в пределах одного автономного элемента, будет только его проблема.
Alexsandr_SE
22.09.2016 11:11Эти отдельные элементы соединены между собой ведь. т.е. есть предел подвижности и предел времени за которую нужно устранить ЧП — отклонение от своего места.
don_ikar
24.09.2016 15:54Да не соединены же! Уже поймите, наконец. Автор несколько раз повторил это. В случае соединения получаем неустойчивую+непрочную конструкцию со множеством проблем. В случае «роя» же подавляющее большинство этих проблем снимается.
Alexsandr_SE
24.09.2016 18:09… Производственная полезная нагрузка: заводы по переработке сырья.
В любом случае необходимы производственный мощности для выпуска топлива (для маневров элемента), материалов и заготовок (для сборки внешних зон) из сырья/полуфабрикатов с астероидов. Эта продукция, в виде топлива, материалов, заготовок может потом транспортироваться и на другие элементы.
Т.е. производство есть. Делать каждый модуль копией остальных нет смысла. Будет специализация — необходимость транспортировки ресурсов. Корабли не смогут все перевозить.
Из 3-й части. «В-третьих, добываемая на элементе энергия может быть перенаправлена с элемента: по кабелям — на соседние элементы кольца, по лазерным или ВЧ-радиолучам на приемные станции в пределах кольца».
Опять кабеля. Элементы получается гибко связаны. Это решает часть проблем (гибкость) но добавяет новые.
vsb
19.09.2016 17:57Про воздух не очень понятно. Если он будет под вращающейся оболочкой, он будет вращаться вместе с ней и центробежной силой удерживаться как и всё остальное.
Другой вопрос — что это какие-то безумные объёмы воздуха. Скорее разумно строить высокие герметичные стены, и в этих ячейках будет и воздух и жизнь.don_ikar
24.09.2016 16:13+1Как вариант: очень широкое кольцо, примерно с четверть или даже с треть полной сферы (т.е. это уже далеко не кольцо Нивена, гораздо шире), вращающееся (для создания центробежной силы — для жизни на внутренней поверхности), с «высокими герметичными стенами» по краю (для удержания воздуха от «расползания» за пределы кольца), с двигателями корректировки (для сохранения стабильности — пресечения «сваливания» к центральному светилу).
Такой вариант видится гораздо более реальным, чем, с одной стороны, полная сфера Дайсона (провалы полюсов к светилу и т.п.), и с другой стороны, кольцо Нивена (неустойчивость и т.д.). Но остаются проблемы:
— прочности;
— количества материалов;
— трудозатрат на постройку;
— защиты от астероидов, комет etc.
Пока эти проблемы не решены, «рой», о котором пишет Pavel-Well, видится наиболее разумным вариантом.
xtala
20.09.2016 02:22Интересно в плане обнаружения инопланетных высокоразвитых цивилизаций, но соглашусь с оратором выше, что для постройки такого гипер-грандиозного сооружения понадобятся затраты энергии, которые обесценят саму идею постройки, логично, что если есть энергии для постройки такого сооружения, зачем вообще его строить? Проще начать космическую экспансию. А, если искать космические цивилизации по другим косвенным признакам? Например, если цивилизация освоила межзвездные перелеты, на суб-световой скорости в нашем привычном пространстве, вполне возможно что космические корабли такого плана будут оставлять за собой характерные «инверсионные следы» в межзвездном газе. Если двигаться с такими скоростями понадобятся хорошие щиты скорее всего компонентные, где первым уровнем защиты будет служить электромагнитное поле. Продвигаясь в облаке межзвездного газа на околосветовой скорости такой корабль будет окутан характерным свечение а-ля северное сияние. До приборов которые могут засечь подобные признаки конечно еще очень далеко, но все же…
Pavel-Well
20.09.2016 02:27Так ведь энергии так много не надо для постройки. Материалы нужны, роботы/машины для добычи/переработки/сборки и рабочее тело для передвижения построенного на нужные орбиты. Все это затраты и большие, но они конечные — затратил и получил результат. А получение энергии потом бесконечное (до конца стабильного Солнца).
«Проще начать космическую экспансию.»
А может и не проще. Раз мы не видим инопланетян, то может просто быстрые путешествия через световые годы принципиально невозможны, а медленные путешествия рисковые и требуют тоже огромных затрат.
Vinchi
20.09.2016 02:32Вот как раз принциально возможны. Просто с маленькой скоростью они будут происходить долго, скорее всего методом распыления спор, которые достигнув других солнечных систем создадут фабрики, ретрансляторы и датацентры.
Pavel-Well
20.09.2016 02:59Так создайте сначала фабрики, ретронсляторы, датацентры в своей системе! Прежде чем куда-то лететь…
А с дармовой энергией от Роя Дайсона это всё будет легче построить у себя и «распылить споры» вовне тоже.Alexsandr_SE
20.09.2016 09:24Какая будет дармовая энергия? Сколько % полученной мы сможет превратить в нужную и что делать с остальной? что делать с полученным теплом?
Современные технологии не позволяют делать СД. А когда позволят, это скорее всего кажется не нужным. Ловить кучу частиц от солнца, избавляться от них, избавляться от огромного кол-ва тепла, и не иметь гарантий, что то все не разрушится из-за случайности.Pavel-Well
22.09.2016 01:00что делать с полученным теплом?… избавляться от огромного кол-ва тепла,
Почему Вас так это тепло беспокоит?
Где в моей схеме конкретно это тепло по Вашему мнению будет сильно мешать? Я никаких проблем не вижу, кроме проблемы тепловыделения на энергоприемнике. Но и тут можно исхитрится (могу схему энергоприемника нарисовать с пояснениями) и сделать затенненные радиаторы, излучащие избыток тепла в космос.Alexsandr_SE
22.09.2016 11:20Я не в курсе какой тепловой баланс получается. Особенно ближе к орбите Венеры. И можно ли такими системами охладить саму Венеру?
Pavel-Well
22.09.2016 19:19Насчет охлаждения Венеры не думал, но с ходу можно сказать, что самый прямой и тупой метод охлаждения Венеры (и Земли) — закрыть планету от Солнца. Т.е. просто наставить зеркал в точке Лагранжа L1 и планета попадет в их тень.
Arlekcangp
20.09.2016 02:27У одного из фантастов (не помню где) встречал предположение что в будущем можно будет отбирать энергию напрямую от звезды в виде горячей плазмы используя нечто на подобие магнитного трубопровода. Преимущества очевидны: можно во первых забрать столько сколько надо и не зависеть от излучения а во вторых установка будет намного компактней сферы (и даже частичной сферы) Проблемы: мощность двигателей для поддержания орбиты установки, мощность генераторов магнитного поля Наверное список можно продолжить, но идея на мой взгляд куда как красивее сферы Дайсона.
Pavel-Well
20.09.2016 02:30Возможно и красивее (компактнее точно), но есть две проблемы (и один факт): чем ближе к Солнцу, тем жарче и притяжение сильнее, чем дальше, тем сложнее плазму забирать. А факт в том, что современные технологии такого не позволяют. Увы, даже прикинуть принципы такой конструкции сложно.
Alexsandr_SE
20.09.2016 09:57Вопрос получается сто ли же риторический, создание магнитного трубопровода :) из разряда создания СД.
Arlekcangp
21.09.2016 15:08Да Тут как и в любой инженерной задаче все сведется к балансу между этими ограничениями и нужно что бы этот баланс позволял энергии получать больше чем будет израсходовано на поддержание работы. Что касается отбора именно плазмы то тут наверное возможны вариации. Понятно что одними магнитами дело не обойдется.
killik
21.09.2016 06:25Встречал где-то не у фантастов идею Большого Солнечного Лазера. Пара спутников с зеркалами на низкой солнечной орбите образуют резонатор, в котором возбуждается фотосфера. Обычный такой газовый лазер, даже уже и доступный вполне. А дальше вопрос масштабирования, с зеркалами тысячекилометрового размера уже можно разбирать планеты.
Pavel-Well
22.09.2016 01:04Кроме очевидных опасностей низкой солнечной орбиты я почему-то думаю, что резонатор будет слишком незакрытый и на него слишком сильно будет влиять Солнце снизу (протуберанцы, выбросы массы, обрыв магнитных трубок, вспышки...), сбивая к черту всё возбуждение и ломая эти зеркала.
Vinchi
20.09.2016 02:30упустили из виду очевидное применение для такого рода построек — суперкомпьютер. Не нужно париться по поводу создания биосферы, зато вычисления могут быть просто фантастические, часть из них будет управлять самой конструкцией, часть использоваться для ислледований космоса.
vidyacat
20.09.2016 08:16+1Забавляют горячие обсуждения сферы дайсона и космического лифта, и при этом полный игнор таких вещей как пусковая петля или магнитный ускоритель для грузов. При том что первое- фантазии, даже вменяемым сопроматом не подкреплённые, а второе вполне реально. Но нет, серьёзные, казалось бы, люди продолжают с серьёзным видом публиковать очень оригинальные креативы про Большую Хтоническую Сферу, когда ещё нету даже надёжных дешевых ракет.
xxvy
20.09.2016 08:32У меня такое ощущение, что цивилизации, способной построить сферу дайсона, уже не нужно будет её строить.
Т.к. она будет обладать энергетическими технологиями более совершенными чем примитивное улавливание тепла своей звезды.
А запуском сфер дайсона будут развлекаться школьники в кружках СЮТ :)
killik
21.09.2016 06:15Зачем планеты ломать-то? Есть же пояс Койпера и облако Оорта, их все равно надо разбирать, чтобы подарочки оттуда сферу не дырявили.
Pavel-Well
22.09.2016 01:06Я против ломания планет. Ну разве что Меркурий можно и то осторожно.
А про пояс Койпера ( и тем более облако Оорта) сразу скажу: слишком далеко, тащить оттуда материал поближе к Солнцу чтобы что-то строить это жутко неэффективно.
rPman
Хорошо, посчитали массу и объемы пассивной оболочки сферы Дайсона, а теперь дружно выкидываем их и начинаем считать, на сколько эффективнее может оказаться активная оболочка, использующая то же электромагнитное поле для своей структурной целостности. Речь идет об уменьшении массы на порядки (пространство, заполненное в пассивном варианте будет заменено магнитным полем).
Толщина и соответственно масса уловителей может быть заметно уменьшена (вполне возможно точно так же понадобятся теплоизлучатели, навряд ли получится совместить их в одной плоскости, вместе с конвертором энергии), вплоть до субмиллиметровой толщины, ведь если раскручивать сферу (по мне так имеет смысл рассматривать кольцо или серию колец, вращающихся вокруг солнца по сложной траектории) то на нее будет действовать очень слабые воздействия (вибрация двигателей ориентации и коррекции солнечного давления).
rPman
Итого — выглядеть кольцо вокруг солнца будет как мелкоячеистая сеть из сверхпроводящих электромагнитов (сомневаюсь что размеры ячеек смогут быть больше нескольких метров), между которыми размещены тонкие полотна светоуловителей и теплоизлучателей с конвертерами энергии.
Жить на ВСЕЙ поверхности сферы считаю странным и малопригодным, да и технически думаю не просто будет совместить жизнепригодное пространство и системы сбора энергии. Но ничто не мешает некоторые части сделать обитаемыми, в виде огромных помещений, со своими системами защиты от солнца, двигателями коррекции уже внутренних колебаний от жизнедеятельности населения).
rPman
Кстати, электромагнитное взаимодействие далеко не самый эффективный метод поддержания структурной целостности. Вспомните технологию космического фонтана, на основе трубы, по которым тяжелые болванки, удерживаемые электромагнитами, за счет высокой скорости, создают устойчивое напряжение, противодействующее невероятным сжимающим усилиям (оно может быть эффективно равномерно распределено по конструкции), и позволяющее делать эти трубы, кольца и конструкции сложной формы невероятных размеров.
Т.е. структурная целостность кольца может быть основана на сети таких колец, раскрученной вокруг солнца со скоростью чуть меньшей, чем необходимо массе на этой орбите для устойчивого равновесия, с целью компенсировать естественное расширение этих колец.
Pavel-Well
Интересная идея, никогда её не рассматривал в этом ключе. Но это новая технология — надо опробывать сначала. Насчет уменьшения массы на порядки не уверен, но уменьшение даже на один порядок — это очень здорово, тем более, что энергия в таких структурах практически дармовая.