Сфера Дайсона и развитие цивилизации

Развитие цивилизации невозможно представить без мощных источников энергии. По крайней мере, на данном этапе развития нашего представления об устройстве мира. Идей о получении энергии от естественных, природных источников много. Мы не раз писали об этом в нашем блоге. Это и энергия Солнца, ветра, волн, приливов и т.д. Однако всегда отмечалось, что эти источники, к сожалению, дают малый выход мощности. Существуют ли пути получения природной энергии большой мощности, не связанной с сжиганием природных ресурсов или ядерной реакцией?

Есть одна идея, которая была сразу признана фантастической, но, которая, однако, до сих пор занимает умы астрономов. Я имею ввиду грандиозный космический объект, получивший название «Сфера Дайсона» по имени американского ученого Фримена Дайсона, впервые выдвинувшего эту идею в 1960 г. Новое упоминание об этой сфере я нашла в публикации сайта «Live Science» 2024 г. под названием «Новые исследования показывают, что инопланетные мегаструктуры «сферы Дайсона» могут окружать по меньшей мере 7 звезд в нашей галактике». Публикация ссылается на научный источник - статью в журнале Королевского астрономического общества 

Идея сферы Дайсона заключается в том, чтобы собрать как можно больше энергии от звезды, вокруг которой вращается планета. Например, полная энергии Солнца, излучаемая во всех направлениях составляет 380 миллиардов квадриллионов (3,86 x 10 ²⁶ ) Вт за секунду.  На Землю попадает только крошечная часть этой энергии - 1361 Вт на квадратный метр. Сфера Дайсона предназначена для того, чтобы собрать все излучение Солнца и направить на использование жителями Земли. Надо понимать, что сфера, как её описывал Фримен Дайсон, - это не сплошная оболочка вокруг звезды, а множество разрозненных относительно мелких объектов, которые окружают звезду, принимая её энергию и передавая планете. Чтобы создать такую сферу цивилизация должна быть высокоразвитой. 

Сам Фримен Дайсон признавался, что его идея, опубликованная в журнале Science в 1960 году, была вдохновлена ​​несколькими источниками, включая научно-фантастический роман Олафа Стэплдона 1937 года «Создатель звезд». Выступая в мае 2013 года на симпозиуме в Сан-Диего, Дайсон говорил, что очень не хотел бы, чтобы концепция «сферы» была названа в его честь и что  концепция космических коллекторов энергии звезд возникла из вопроса «Как мы можем обнаружить развитую цивилизацию, которая не подает нам сигналов для общения?». Дайсон полагал, что поиск признаков огромных искусственных мегаструктур, концентрирующих энергию звезды, — это один из способов сделать это. 

Как можно обнаружить такие мегаструктуры? Принцип следующий. Когда солнечные коллекторы Дайсона поглощают излучение от звезды, которую они окружают, они сильно разогреваются. Эти горячие солнечные коллекторы будут выделять тепловую энергию в более холодное пространство вокруг них. В результате объекты сферы Дайсона должны интенсивно излучать в тепловом инфракрасном диапазоне. Чтобы обнаружить сферу, астрономы должны искать в глубоком космосе объект, который испускает аномальное количество инфракрасного излучения. 

Ученые, занимающиеся поиском внеземного разума (SETI), используют специальную шкалу для классификации развитости цивилизаций, связанную с потреблением этими цивилизациями энергии. Эта шкала была предложена советским ученым Кардашевым в 1964 г. Цивилизация типа I по шкале Кардашева использует всю энергию, доступную одной планете. Цивилизация со сферой Дайсона классифицируется как II, т.к. она способна использовать всю энергию звезды, вокруг которой вращается планета. А цивилизация типа III способна использовать всю энергию в своей галактике. По оценкам ученых, в настоящее время мы находимся на уровне цивилизации по шкале Кардашева с индексом 0,7449, не достигая уровня I , т.к. мы даже не используем в полной мере всю энергию, доступную нам на Земле. 

Несмотря на то, что идея мегаструктур Дайсона появилась еще в 1960 г, а классификация Кардашева в 1964 г., астрономы её не оставляют без внимания, работа по поиску объектов, излучающих в инфракрасном диапазоне продолжается.  Сложность в том, что может быть много естественных причин повышенной инфракрасной радиации, например, некоторые объекты с подозрением на сферу Дайсона находятся очень близко к пылевым фоновым галактикам, которые имеют сильное инфракрасное излучение. 

На мой взгляд, сама уверенность, что высокоразвитой цивилизации необходимо строить мегаструктуру, чтобы получить энергию от звезды, вызывает сомнения. Это занимает много времени и требует слишком много ресурсов. Кроме того, развитие за счет потребления энергии излучения звезд, возможно, не является единственным путем развития для инопланетных цивилизаций. 

Говоря об идеи сферы Дайсона, невозможно не обратить внимание на личность самого Фримена Дайсона, который обладал смелым умом, фантазией, был очень разносторонним ученым исследователем, всегда выдвигая необычные идеи.  «Он считал, что в науке важно быть не ортодоксом, а заниматься новым, подрывать устои, бунтовать! Он делал это всю жизнь», — сказал о Дайсоне друг его юности невролог Оливер Сакс.

Известно, что, работая с Оппенгеймером, Дайсон был сторонником полного ядерного разоружения и даже говорил, что, если государствам не удастся прийти к всеобщему соглашению, Соединенные Штаты должны отказаться от своего ядерного арсенала в одностороннем порядке. Этой позиции, которая многим представлялась парадоксальной, Дайсон придерживался до конца жизни.

Ядерную реакцию с выделением огромной энергии, по мнению Дайсона, можно было, например, использовать для космических двигателей. В конце 50-х годов Дайсон участвовал в проекте создания космического корабля «Орион»: ракеты с ядерным двигателем. Фримен Дайсон рассчитал, что корабль, приводимый в действие мегатонными термоядерными зарядами со скоростью истечения продуктов реакции порядка 3000—30 000 км/с, сможет развить максимальную скорость порядка 750—15 000 км/с, то есть до 5 % скорости света. Дайсон полагал, что чтобы отправить в космос к далеким планетам такой корабль нужно использовать уже накопленный на Земле огромный ядерный арсенал.

Рис. из Википедии

Создать корабль не удалось, проект «Орион» закрыли, т.к. в 1961 году был подписан договор о запрещении всех ядерных испытаний в атмосфере и в космосе.

Фримен Дайсон выдвинул много разумных, гуманных идей. Он был сторонником развития зеленых технологий получения энергии, считал, что все люди на Земле должны иметь доступ к источникам энергии. В 2000 г. он писал «Зеленые технологии могут стать отличным уравнителем, приносящим богатство в тропические районы мира, где больше всего солнечного света, где живет большая часть населения и где больше всего бедных». Ещё одна цитата: «….Нам нужен консенсус общественного мнения по всему миру о том, что существующее грубое неравенство в распределении богатства недопустимо».

В заключение заметки хочется выразить надежду, что путь развития нашей цивилизации будет определяться не политиками, а учеными, которые проявят заботу о сохранении комфортной жизни на нашей уникальной планете.