Оригиналът е на Paul Sutter През 1960 г. физикът Фрийман Дайсън

Оригиналът е на Paul Sutter

През 1960 година физикът Фрийман Дайсън допуска, че една напреднала извънземна цивилизация един ден ще престане да се занимава с такива детски неща като вятърни турбини и нуклеарни реактори и най-сетне ще се заеме със съществени неща. Например, те биха могли изцяло да изградят към своята родна звезда специфична структура във формата на солидна сфера, с цел да уловят допустимо най-вече звездна сила. След това те ще употребяват това голямо количество сила, с цел да добиват биткойни, да основават занимателни видеоклипове в обществените мрежи, да изследват най-дълбоките секрети на Вселената и да се любуват на богатствата на своята богата на сила цивилизация.

Но какво би станало, в случай че тази извънземна цивилизация сме ние? Какво ще стане, в случай че решим да изградим сфера на Дайсън към нашето слънце? Ще можем ли да го създадем? Колко сила би ни коствало да преустроим нашата Слънчева система и какъв брой време би ни лишило да възвърнем инвестицията си? Преди да стартираме да мислим дали човечеството е способно на този необикновен героизъм, даже и теоретично, би трябвало да решим дали въобще си заслужава да поставяме такива старания. Можем ли в действителност да реализираме чисто нарастване на силата, като построим сфера на Дайсън?

Рентабилността на Дайсъновите сфери

Трябва незабавно да отбележа, че аз съм научен космолог, а не инженер. Нямам никаква визия по какъв начин се строи мост, камо ли конструкция, която ще промени образа на нашата Слънчева система. Но съм подготвен да се обзаложа, че никой въобще не знае по какъв начин да се занимава с сходни мегаинженерни задания. Не можем да кажем сигурно какъв прогрес в какъв тип технология ще е нужен, с цел да се сътвори конструкция, която най-малко отчасти да покрие Слънцето. Да се спекулира по този въпрос би било научна фантастика – занимателна, само че не доста съдържателна.

Това, което знам обаче, е физиката и може да създадем някои догатки, които да ни разрешат да разсъждаваме за физиката на сферата на Дайсън. Можем да проведем умствен опит за основаване на такава сфера, с цел да изучим фундаменталните правила на работа с силата, орбитите и придвижването на небесните тела. И това е значимо: без значение от това какви технологии, които ни разрешават да раздираме планети (дори и да са толкоз напреднали, че да не могат да бъдат различени от магията), разработят нашите потомци, те въпреки всичко ще би трябвало да се сблъскат със суровата действителност на физиката. Те няма да могат да получат нищо безплатно. Ако желаят да трансформират формата на планетата, за това ще им е нужна сила. Ако желаят да реалокират безоблачен панел с размерите на планина на друга орбита, това също ще изисква сила.

Поради тези и доста други аргументи построяването на сферата на Дайсън изисква разход на сила. Затова ще разгледаме за какъв брой време ще се възвърне вложената сила и каква би била оптималната структура, с цел да се сведе до най-малко първичната инвестиция.

За да получим съответни цифри, ще би трябвало да създадем доста догатки. Хората обичат да се майтапят с физиците, че опростяват комплицираните проблеми, като от време на време ги вършат неузнаваеми

Но в този опростяващ метод има нещо мощно, на което физиците се образоват на него от първия си ден. От една страна, той ни дава опция да отговаряме на въпроси, когато през цялото време не се интересуваме от точните цифри. В този случай желаеме единствено да получим обща визия за осъществимостта: дали построяването на сфера на Дайсън би изисквало (относително) малко, приблизително или извънредно огромно количество сила. На второ място, опростяването на казуса оказва помощ да се скрият грешките (или в изчисленията, или в главните ни предположения). Ако всичко, което желаеме да получим, е обща тенденция, неточност от два пъти (или даже 10 или 100 пъти) няма да промени общите догатки, които ни дават нашите калкулации.

И най-после, ние безусловно не знаем по какъв начин да конструираме сфера на Дайсън от началото до края, тъй че опитите още през цялото време да отчетем всичко ще доведат до затъване в дребни елементи. Всяко от догатките за всеки дребен подробност ще усили неопределеността на всяка една оценка.

Оперативните допускания

Целта на този план е превръщането на цели планети в уреди за събиране на слънчева сила. Не знаем и не ни интересува какъв способ ще употребяват нашите потомци за хващане и запазване на силата, по тази причина ще приема, че нашата система за събиране на сила (като сегмента на сферата на Дайсън) ще бъде направена от материал на минерална основа, тъй че ще има същата междинна компактност като Земята. Ще се придържам към това съмнение, когато стигнем до разглобяването на другите планети в нашите разсъждения (като се фокусираме при нужда върху тяхната скалиста част).

Ще предположа също, че всички детайли, от които се нуждаем, с цел да създадем сферата на Дайсън ще бъдат налични в нужните количества. Мисля, че това е много заслужено съмнение – в края на краищата, приказваме за завладяването и преработката на цели светове и превръщането им в нещо друго, тъй че ще имаме задоволително материал за работа.

Що се отнася до дебелината и успеваемостта на панела, ще сортираме тези стойности, до момента в който изследваме опциите си.

Раздробяване Земята

Дори в случай че покрием цялата повърхнина на Земята със слънчеви панели, отново ще осезаем по-малко от една десетмилиардна част от силата, която създава Слънцето. По-голямата част от нея просто се излъчва неефикасно в празното пространство. Ако желаеме да реализираме статут на Велика галактическа цивилизация, ще би трябвало да предотвратим излъчването на тази сила в космоса, тъй че ще би трябвало да правим известно преструктуриране на системата. Не желаеме единствено повърхността на Земята да улавя слънчевата сила – желаеме да разпрострем Земята в пространството, с цел да улавяме още повече сила.

Затова ще разглобим Земята и ще я превърнем в великански тънки панели, които ще обикалят към Слънцето, като всеки от тях ще улавя светлината и ще я трансформира в сила. За да добием обща визия за степента на трудност на тази задача, можем да се позовем на големина, известна като сила на свързване. Всички частици, от които е формирана Земята, са слепени между тях от силата на взаимното им гравитационно привличане. Ако желаете да разглобите Земята, можете да си визиите, че вземате по едно парче от планетата и го изпращате в космоса с нужната скорост.

Този развой става все по-лесен; с всяка последваща изчезнала парченце гравитацията на Земята понижава, което понижава нужната скорост на политане на всяка последваща парченце. Накрая ще премахнете и последната парченце от планетата и публично ще освободите нашия свят. Всъщност хората към този момент са почнали този процес; сполучливо сме издигнали към 10 000-20 000 тона материал в орбита и (и огромна част от него даже остава там). Остава ни да изхвърлим в космоса още 5 971 999 999 999 999 999 999 990 000 тона и сме подготвени.

Въпреки че нашите потомци може да измислят някакъв изключително остроумен метод да сведат до най-малко напъните, нужни за превръщането на нашата планета в поредност от плоски панели, силата на свързване ни дава добра визия за количеството сила, належащо за това. За Земята силата на свързване е към 2,5х1032 Джаула. За да добиете визия за това количество, дано кажа, че цялото човечество годишно употребява към 5×1020 джаула – трилион пъти по-малко.

Когато приключим с разглобяването на нашата планета, ще пристигна време да я преустроим в сфера, доколкото е допустимо, и да я използваме, с цел да събираме повече слънчева сила, в сравнение с можем в наши дни. Готови сме да отговорим на основния въпрос: Колко време ще ни е належащо, с цел да възстановим силата, която сме изразходвали за демонтирането на Земята?

Ако приемем, че нашата обвивка е с дебелина 1 километър, това значи, че нейната повърхност се равнява на съвсем 2000 Земи. Тя даже не би могла да покрие нашето Слънце – намирайки се в нашата орбита, тя би могла да улови единствено към 0,0004 % от цялата слънчева сила. Въпреки всичко това е голямо число спрямо това, което можем да получим от една изцяло обвързвана планета. Нашето Слънце излъчва към 3,8×1026 Джаула сила всяка секунда. Ако приемем, че нашият развой на превръщане на силата е с нищожните 10% успеваемост, улавянето даже на тази дребна част би ни разрешило да възстановим нужните ни енергийни разноски за към 60 000 години. Като се имат поради мащабите на мегаинженерството, с които работим, това не е чак толкоз неприятно.

Но в случай че успеем да понижим дебелината на панела до един метър и да увеличим успеваемостта на преобразуването до 90%, ще можем да възвърнем вложенията си в сила единствено за няколко години. След това единствено ще пресмятаме чистата облага. Връзката сред силата и парите би трябвало да е ясна за всеки.

Ами другите планети? Ако сме прекомерно привързани към Земята, с цел да я разрушим, това не е проблем – щом можем да го създадем тук, можем да го създадем на всички места. Предимството на потреблението на Меркурий, да вземем за пример, е, че той към този момент е покрай Слънцето, тъй че разглобяването му ще ни даде опция да осезаем по-голямата част от слънчевото лъчение. Но също по този начин това е по-малък свят с по-малко материал за работа. С панели с дебелина километър, направени от Меркурий, ще можем да осезаем 0,0001 % от слънчевата радиация. При успеваемост от 10% ще възстановим разноските си за разграждането на Меркурий за към хиляда години. Но с панели с дебелина един метър и 90% успеваемост ще достигнем повърхност от над 100 000 земни площи и ще възвърнем вложенията си за по-малко от година.

От друга страна, Юпитер е най-масивната планета в Слънчевата система и като такава би могла да бъде отличен материал за създаване на сферата на Дайсън. Но тя се състои най-вече от газ; на нея могат да се открият единствено към пет земни кълба скален материал ( и то единствено теоретично – не сме сигурни в това), заровени под хиляди километри ненужен газ. Ще би трябвало да я разглобим цялата, а освен това няма да можем да използваме даже огромна част от масата на планетата. А когато приключим с този план, ще имаме сфера с повърхност от към 10 000 Земи. Но на такава далечна орбита няма да осезаем повече лъчение, в сравнение с в тази ситуация с Меркурий. Като се имат поради големите разноски за разглобяването на този газов колос, ще ни трябват стотици милиони години, с цел да си възвърнем инвестицията. А и това няма да бъде сфера, а пръстенов свят, като в едноименната книга на надарения Лари Нивън.

Преминаването към по-тънки панели и по-висока успеваемост ненапълно усъвършенства нещата, което ни разрешава да възвърнем вложенията си единствено за няколкостотин хиляди години. Но ние не сме изключително търпеливи същества, тъй че да продадем подобен план на вложителите ще бъде прекомерно мъчно.

Така стоят нещата. В взаимозависимост от степента на нашата увереност и инженерна досетливост бихме могли да следваме рекомендациите на Дайсън и да преструктурираме Слънчевата си система, да стартираме да улавяме доста количество слънчева сила и да я използваме за всевъзможни цели. Но, както споделих, не знам по какъв начин да приложа това на процедура и ще го оставя като домашна работа за моите другари инженери. Аз единствено пресметнах какви ще са разноските във тип на сила и за какъв брой време ще се възвърне тази сила при потреблението на най-различни планове.