Год 102025: К Земле летит метеорит размером с Плутон. Прежде чем он успевает пересечь орбиту Сатурна, его перехватывает группа зондов. В Центре космической безопасности на Аляске военные активируют лазер. Солнечная система переживает внезапную вспышку, и от метеорита ничего не остается. Добро пожаловать в будущее цивилизации второго типа, общества, способного контролировать и использовать всю энергию звезды.
Чтобы достичь второго уровня в шкала Кардашева, человечеству придется научиться добывать энергию не только из источников на Земле, но и непосредственно из Солнца. Речь идет не об обычных солнечных батареях, а о целой мегаструктуре вокруг звезды: Сфера Дайсона. Научная фантастика? Конечно да. На данный момент. Но кто знает, может быть, это станет достижимой технологической целью в следующем тысячелетии.
Мечта о сфере Дайсона
Una Цивилизация 2-го типа Это не просто эволюция современного общества, а гигантский скачок в наших возможностях использования энергии. Речь идет не о повышении эффективности ветряной электростанции или строительстве большего количества атомных электростанций, а о захвате всей энергии, вырабатываемой Солнцем. Проект, который позволил бы осуществить этот невероятный подвиг, был впервые предложен Профессор Принстонского университета Фримен Дайсон В 1960.
Говоря современным языком, Сфера Дайсона — это буквально колоссальная оболочка вокруг звезды и ближайших к ней планет.
Такая сфера собирала бы всю энергию звезды и преобразовывала бы ее в электричество, выделяя часть тепла в виде инфракрасного излучения. Радиус этой мегаструктуры достигает одной астрономической единицы, то есть расстояния от Земли до Солнца, а толщина материала составляет около 3 метров.
Что может пойти не так с такой огромной конструкцией? На самом деле, почти всё. Первая очевидная проблема, с которой мы столкнемся, если попытаемся построить Сферу Дайсона, — это ресурсы. Дело в том, что нам понадобится около 1,5 × 10^24 тонн материала. Для сравнения, это масса самой большой планеты Солнечной системы, Юпитер. Таким образом, чтобы построить Сферу Дайсона, человечеству пришлось бы переработать все доступные астероиды, а затем разобрать несколько каменистых планет, чтобы получить необходимые материалы. И это только начало.
Задача, которая более чем титаническая
Если бы всего необходимого для строительства материала было недостаточно, сама конструкция должна была бы представлять собой идеальную сферу, в противном случае гравитация Солнца смяла бы ее, как шар из фольги. Материалы для сферы также должны быть чрезвычайно прочными. В конце концов, даже Карбид кремния более совершенный, считающийся более надежным, чем графен, для этой цели не подходит.
Но даже если бы нам удалось построить эту мегаструктуру, она все равно была бы очень нестабильной. Дело в том, что звезда внутри сферы Дайсона должна быть идеально отцентрирована, и если, например, метеорит врежется в конструкцию снаружи и немного изменит ее положение, сфера начнет двигаться в сторону Солнца и разрушится.
Означает ли это, что построить такую мегаструктуру невозможно? Не совсем так.
На самом деле человечество просто неправильно поняло Фримен Дайсон. Ее сфера не представляет собой сплошную структуру, а представляет собой совокупность небольших спутников, образующих рой вокруг звезды. Они улавливают солнечное излучение и передают энергию на Землю или другой приемник посредством беспроводной передачи.
По этой причине, говоря об одном «Рой Дайсона» уже звучит более реалистично. Конечно, нам понадобятся технологии, которые позволят нам передавать беспроводная энергия, но для такой конструкции потребуется гораздо меньше материала, чем для сплошной сферы. Более того, устойчивость роя будет намного выше.
За пределами сферы: альтернативы «Дайсона»
Если вы думаете, что префикс Дайсона применяется только к сферам или роям, вы ошибаетесь. Также есть пузырь Дайсона, система спутников с солнечными парусами, которые не вращаются, а как бы парят вокруг звезды. Другой вариант - Корпус Дайсона, своего рода сфера, внутри которой можно жить. А потом есть еще Ракушка Пакрос o Кольцо Нивена, которые могут стать альтернативой Сфере Дайсона.
Но какой бы вариант ни выбрало человечество, нас ждут проблемы. Даже для создания одного кольца или спутниковой системы человечеству понадобится гораздо больше ресурсов, чем есть у нас на Земле. Поэтому у нас не будет другого выбора. чем искать материалы в другом месте. И хотя уничтожение некоторых астероидов не нанесет вреда нашей системе, этого нельзя сказать о планетах.
Если мы решим разобрать Венеру или Марс, чтобы получить материалынапример, мы рискуем изменить орбиту нашей собственной планеты. Более того, если бы мы построили полноценную сферу Дайсона, солнечный свет не достиг бы планет за пределами орбиты Земли. В таком случае нам определенно можно забыть о колонизации Марса или исследовании Плутона. Кроме того, первый солнечная вспышка может частично вывести из строя любую мегаструктуру вокруг Солнца.
Цивилизации 2-го типа, проблема безграничной энергии
Я знаю, что усложняю вам задачу. Но правда в том, что мы еще очень далеки от подобных вещей: и даже если бы мы этого достигли, у нас было бы много побочных проблем. Сначала самое главное: наша звезда производит около 4 × 10^26 джоулей энергии в секунду. Даже если Сфера Дайсона или Рой смогли перехватить только 10% этого объема, это все равно был бы безграничный океан энергии.
Всего за одну секунду эта мегаструктура соберет В 40 триллионов раз больше энергии, чем человечество потребляет в настоящее время за день. Энергия, которую нужно каким-то образом передавать и хранить.
Наиболее эффективным способом было бы преобразовывать солнечный свет в антиматерию, (Сегодня мы даже не знаем, как хранить антиматерию). Гипотетически есть несколько способов. Первый из них - построить ловушки магнитного поля которые не позволяют антиматерии вступать в контакт с материей. Второе - это храните его в очень холодной среде.
Однако ни одно из этих хранилищ не является на 100% надежным, когда речь идет о больших количествах нестабильной антиматерии. И если мы ошибемся, мы рискуем получить взрыв, гораздо более сильный, чем ядерный. Ведь когда антиматерия и материя вступают в контакт, они уничтожают друг друга и выделяют огромное количество энергии.
Итог: с точки зрения человека 2025 года, с Dyson Sphere может пойти не так ВСЁ, буквально на каждом этапе пути, от проектирования до производства и последующего хранения энергии.
Повседневная жизнь в цивилизации 2-го типа
Давайте представим, что когда человечество станет цивилизацией второго типа, мы будем гораздо лучше понимать физику и сможем создать бесконечный источник энергии. Закончатся ли на этом наши проблемы? Будем надеяться. Но куда эта цивилизация второго типа будет тратить столько энергии? Например, в развитии всех планет, спутников и других объектов Солнечной системы.
Человечество сможет добывать полезные ископаемые в поясе Койпера, добывать водород на Юпитере или выращивать авокадо на Фобосе. Более того, с помощью передовых гидропонных технологий мы могли бы превратить Марс и его спутники в огромные автоматизированные фермы.
Новые материалы, такие как графен, аэрогель и кто знает, что еще станет более распространенным, чем пластик сегодня. С их помощью человечество сможет создать усовершенствованные космические скафандры с лучшей защитой от радиации, экстремальных температур и солнечного ветра. Кроме того, эти материалы могут быть использованы в медицине. Человечество навсегда забудет о переломах и проблемах с костями, потому что мы сможем укреплять скелет с помощью этих материалов.
Oltre a ciò, редактирование генов это станет очень распространенным явлением. Мы сможем изменить цвет кожи или рост. Самое интересное, что у этой цивилизации второго типа, скорее всего, не будет компьютеров, смартфонов и подобных гаджетов, к которым мы привыкли. Их заменят биологические установки, которые позволят производить даже новые технологии, такие как интерфейсы мозг-компьютер.
(Относительная) безопасность
Когда человечество станет цивилизацией второго типа, космические угрозы, такие как гигантские астероиды, больше не будут нас беспокоить. Действительно: любой метеорит, летящий к нам со стороны Облако Оорта или из межзвездного пространства станет потенциальным источником новых ресурсов. Но если объект будет представлять прямую угрозу Земле, в арсенале человечества уже будет эффективное оружие, способное уничтожить его за считанные секунды.
Я представляю себе это как своего рода «Звезду Смерти»: сферический спутник, вращающийся вокруг Земли, диаметром около 160 км. Внутри него будет находиться резервуар с антиматерией, и когда Земля обнаружит приближающийся опасный астероид, «Звезда Смерти» выпустит луч антиматерии, чтобы уничтожить его.
Чтобы уничтожить космический объект, достаточно приложить силу, немного превышающую силу тяжести, удерживающую объект вместе. Чтобы это произошло, масса выброшенной антиматерии должна быть равна примерно 200 миллионным долям массы метеорита. Например, астероид Апофис, который несколько раз пролетал очень близко к Земле, имеет массу около 27 миллиардов кг. Для его уничтожения потребуется менее 5,4 кг антиматерии.
Экзистенциальные риски супертехнологий
Интересно: с помощью такой Звезды Смерти можно ли будет уничтожить любую угрозу… или уничтожить друг друга? Кстати, сохранится ли у цивилизации 2-го типа какое-то разделение на страны, даже если оно будет существенно отличаться от современного? Кто знает: может быть, мы попробуем представить это в другой раз.
Более того, самая большая опасность для человечества исходит даже не изнутри, а извне. Например, от представителей другой внеземной цивилизации, возможно, весьма враждебной.
Если они прибыли в Солнечной системе это означало бы, что они, вероятно, уже достигли следующего уровня по шкале Кардашева — третьего. Именно тогда открываются возможности для межзвездных путешествий. Такая цивилизация уже не извлекает энергию только из своей звезды, но и из источников по всей галактике. А если он окажется агрессивным, то наша «Звезда Смерти» будет похожа на ребенка с водяным пистолетом, борющегося с цунами. Лучше спрятаться.
Настоящая проблема цивилизации 2-го типа: галактическая невидимость
Кажется очевидным, что одна из первых задач цивилизации 2-го типа — не раскрывать своего существования. А это практически невозможно сделать, и все из-за сферы Дайсона. Дело в том, что любая мегаструктура вокруг Солнца, будь то сфера, рой, пузырь или кольцо, будет излучать часть собранной энергии в виде инфракрасного излучения. И именно это излучение сделает нас хорошо заметными для внеземных цивилизаций.
Наши ученые уже исследуют источники инфракрасного излучения, пытаясь найти во Вселенной следы цивилизаций второго типа. в 2015, Джейсон Райт из Пенсильванского университета, в рамках проекта G-HAT, исследовали 100.000 XNUMX галактик в инфракрасном диапазоне и не обнаружили ни единого следа развитых цивилизаций. Означает ли это, что во всех этих галактиках нет разумных живых существ? Скорее всего, нет, наоборот, они существуют, но по какой-то причине скрываются от инопланетных исследователей.
Спроси у пыли
А что, если пыль является свидетельством существования развитой цивилизации? В этом случае, Брайан ЛакиИсследователь из Калифорнийского университета считает, что развитые цивилизации все еще могли бы легко извлекать энергию одной звезды или даже целой галактики. И своего рода альтернатива Dyson Swarm, умная пыль, «умная пыль», помогает им в этом.
По словам Лацки, это будет кластер нанобота самовоспроизводящиеся, которые, подобно мегаструктурам, о которых мы говорили, собирают энергию вокруг звезд, туманностей и других источников. Такая пыль работала бы гораздо эффективнее Сферы Дайсона, поскольку она не была бы централизована и могла бы снабжать энергией колонии в разных частях галактики. И это особенно полезно, когда открываются межзвездные путешествия и требуются «точки подзарядки» в далеких звездных системах.
Космический побег: звездные двигатели
Даже если бы человечество смогло развить разумную пыль на стадии цивилизации второго типа, это вряд ли помогло бы нам остаться незамеченными. И если бы эскадра кораблей враждебной цивилизации двинулась к Земле, нам бы оставалось только одно: бежать. Однако нам пришлось бы взять с собой всю Солнечную систему.
Сфера Дайсона — не единственная мегаструктура, которую мы сможем построить в будущем. Еще одним ценным изобретением для нас станет Звездный двигатель. С его помощью мы заставим Солнце и все планеты двигаться по заданной траектории. Но как можно переместить целую звезду? На самом деле есть несколько вариантов.
Первый - это двигатель Шкадова, названный в честь своего разработчика, советского инженера Леонид Шкадов. Такой звездный двигатель максимально прост: он представляет собой гигантское зеркало, вращающееся вокруг Солнца, своего рода солнечный парус. Эта мегаструктура должна быть статичной., то есть не вращающийся вокруг звезды, а висящий на одном месте. Таким образом, солнечное излучение становится асимметричным, сильнее на стороне, противоположной парусу. Вот так и возникает тяга, заставляющая наше Солнце двигаться в сторону паруса. В то же время планеты и другие объекты нашей Солнечной системы будут двигаться вместе со звездой.
На пути к бесконечности: наша космическая судьба
Сможем ли мы спастись от наших агрессивных соседей, используя двигатель Шкадова? Если сам парус отражает ровно половину солнечной энергии, он будет создавать силу тяги около 128 × 10^16 ньютонов. Это впечатляет, но нам это не поможет. Извините, просто плохие новости. Дело в том, что при таком толчке Солнечная система сможет достичь скорость 20 м в секунду примерно за миллион лет. И за это время мы преодолеем расстояние всего в 300 световых лет. Всего через миллиард лет наша скорость увеличится до 20 км/с, и за это время мы пройдем около 1/3 Млечного Пути, 34.000 XNUMX световых лет. Похоже, что при таком раскладе человечеству никуда не деться.
К счастью, путь Шкадова — не единственный вариант. Астроном Мэтью Каплан из Иллинойсского университета предложил использовать солнечную плазму для подталкивания Солнца в определенном направлении. А двигатель Каплана это на самом деле гигантский реактивный двигатель, который будет размещен рядом со звездой и будет использовать около 1.000 кг ее плазмы каждую секунду. Я видел научно-фантастический фильм, кажется, китайский, с чем-то подобным. Вся конструкция будет постоянно двигаться по направлению к Солнцу, испуская луч плазмы с противоположной стороны звезды и струю изотопа кислорода с другой. Таким образом, двигатель буквально толкал бы Солнце перед собой.
И этот метод гораздо эффективнее паруса Шкадова. Двигатель Каплана позволит Солнцу достичь скорости 200 км/с всего за 5 миллионов лет. Таким образом, за 1 миллион лет мы сможем преодолеть расстояние более 30 световых лет. Это означает, что через 130.000 XNUMX лет мы пролетим мимо ближайшей к Солнечной системе звезды — Проксимы Центавра.
Но мы могли бы двигаться еще быстрее. Александр Своронос Йельского университета предложил объединить двигатели Шкадова и Каплана в единую мегаструктуру, Звездный буксир Свороноса. Как видите, мы наблюдаем настоящую битву между учеными за право сказать самую большую ложь.
Своронос предлагает вместо паруса Шкадова установить двигатель на солнечных батареях. Таким образом, он будет действовать буквально как буксир, тянущий звезду. В теории звездный буксир Свороноса Он сможет разогнать Солнце до 27% скорости света. Это чуть более 880.000 XNUMX км/сек. Однако для достижения этой скорости двигателю пришлось бы израсходовать столько топлива, что Солнце превратилось бы в коричневого карлика. Короче говоря, человечество сможет спастись от кораблей цивилизации третьего типа, но какой ценой?
Цивилизация типа 2: вариант «Копперфильд»
В любом случае у нас все еще есть один способ избежать этой ужасной реальности: буквально исчезнуть. Как трюки Дэвида Копперфильда. Помните, я рассказывал вам об «умной пыли», которая может заменить Dyson Sphere или Swarm? Каждая из этих крошечных пылевых частиц, содержащих наноэлектронику, может соединяться с другими, образуя сеть. Ученый Сет Шостак Института SETI и Королевского астронома Мартин Рис Они полагают, что развитая цивилизация могла бы загрузить свое сознание в такую сеть. Если бы человечество преуспело, мы бы существовали одновременно во всех уголках Млечного Пути, и наша галактика буквально ожила бы.
А вы бы согласились заключить себя в крошечную частичку космической пыли? Я оставляю вас с этим вопросом, и вам все время нужно искать ответ.
