Co to jest Sfera Dysona? Najważniejsze informacje o megastrukturze

Jak wykorzystać niemal całą energię, którą produkuje gwiazda? Amerykański fizyk Freeman Dyson zaproponował pewne rozwiązanie, nazwane od jego nazwiska Sferą Dysona. Czym dokładnie ona jest i na jakiej zasadzie działa?

Co to jest Sfera Dysona?

Freeman Dyson to zmarły w 2020 roku fizyk i matematyk teoretyczny. Brytyjczyk z urodzenia, który wsławił się swoimi rozważaniami na temat nowych źródeł energii. Zaproponował pewien hipotetyczny model, który od jego nazwiska powszechnie nazywa się obecnie mianem Sfery Dysona. Rozwój technologiczny ludzkości był od zawsze ściśle powiązany z dostępem do nowych, bardziej efektywnych sposobów na zasilanie cywilizacji. Dlatego tak ważnymi kamieniami milowymi były najpierw opanowanie ognia, a następnie kolejne innowacje, takie jak silnik parowy, elektryczność czy energia atomowa. Współczesne rozważania, w związku z kryzysem klimatycznym, znacznie mocniej skupiają się na efektywnym pozyskiwaniu energii w sposób odnawialny. Coraz bardziej stawia się na farmy wiatrowe, panele słoneczne czy też elektrownie wodne czerpiące energię z pływów morskich.

Wyobrażona przez Dysona sfera jest jednak przedsięwzięciem o nieporównywalnie większej skali. W grę wchodzą tu bowiem megastruktury, które miałyby zostać skonstruowane wokół… gwiazdy! Dyson twierdził, iż to one są najlepszym źródłem energii we wszechświecie. Proponowane przez niego w 1959 roku rozwiązanie miałoby wykorzystać w pełni ich potencjał. Jednak jak miałoby to zostać osiągnięte i czym dokładnie jest Sfera Dysona?

Według Brytyjczyka odpowiednio zaawansowana cywilizacja (przed ludzkością jeszcze daleka droga, aby osiągnąć odpowiedni poziom), mogłaby całkowicie otoczyć wybraną gwiazdę konstrukcją składającą się z wielkich paneli. Owe panele miałyby pochłaniać energię emitowaną przez np. słońce i przesyłać ją z powrotem na Ziemię.

Jak łatwo się domyślić, istnieje wiele praktycznych problemów związanych z realizacją tego typu projektu. Przede wszystkim, jego ogromna skala sprawia, że ilość materiałów i energii potrzebnych do wytworzenia Sfery Dysona jest przytłaczająco wielka. Według współczesnych szacunków Ziemia składa się z surowców, których wystarczyłoby na wysłanie w kosmos odpowiednika masy Mount Everest. Podkreślmy jednak, iż szacunek ten zakłada, że zużyte zostałyby wszystkie materiały dostępne na planecie. Jest to więc zdecydowanie zbyt mało, aby stworzyć konstrukcję zdolną otoczyć całe słońce. Jeden z ciekawych scenariuszy zakłada, że gdyby rozłożyć Merkurego na surowce, być może wystarczyłoby ich na budowę takiej megastruktury. Jest to oczywiście wciąż komicznie nierealistyczny scenariusz.

Zobacz: Początek wszystkiego – teoria Wielkiego Wybuchu. Co dokładnie zakłada?

Inny problem związany ze Sferą Dysona wiąże się z trwałością tego typu konstrukcji. Pozbawiona wszelkiego napędu wielka elektrownia dryfowałaby przez kosmos. Z tym wiąże się ryzyko kolizji z gwiazdą, z której czerpana byłaby energia. Pewnym rozwiązaniem tej kwestii byłoby zainstalowanie gigantycznego napędu magnetycznego, który pozwalałby na korygowanie ustawień sfery. Jest to jednak dalej szalenie karkołomny i wciąż dość surrealistyczny plan. Brak grawitacyjnej stabilności to przeszkoda trudna do pokonania. Dodatkową komplikacją jest jednocześnie ogromna temperatura, którą emituje każda gwiazda. Wytworzona Sfera Dysona musiałaby więc zostać wykonana z materiałów, które w bliskim kontakcie z gwiazdą nie stopiłyby się lub nie spłonęły.

Warianty Sfery Dysona

Eksperyment myślowy Dysona był przez lata rozwijany i udoskonalany. Starano się dojść do pewnego konsensusu, który pozwoliłby w bardziej realistyczny sposób podejść do tego energetycznego wyzwania. Z czasem Brytyjczyk przyznawał w wywiadach i na konferencjach naukowych, że czuł, iż naukowcy nie zrozumieli w pełni jego planu. Faktem pozostaje jednak to, że Sfera Dysona doczekała się licznych kontynuacji i wariacji. Najwyraźniej proponowany przez Brytyjskiego fizyka hipotetyczny model pobudzał wyobraźnię licznych badaczy z całego świata.

Rój Dysona

Jest to pojęcie najbliższe początkowemu wyobrażeniu Dysona. Zakładał ono otoczenie danej gwiazdy tytułowym rojem paneli słonecznych, które niezależnie od siebie miałyby krążyć wokół źródła energii w gęstej formacji. Transfer energii, jak w wypadku wszystkich wariantów Sfery Dysona, miałby zachodzić bezprzewodowo.

Najprostszą wersją omawianego modelu jest Pierścień Dysona, czyli pojedynczy sznur paneli krążących wspólnie po jednej orbicie. Bardziej zaawansowane wersje tego wariantu zakładają wykorzystywanie coraz większej ilości orbit. Pozwalałoby to na pełniejsze i bardziej skrupulatne wykorzystanie energii emitowanej przez daną gwiazdę. Problemem okazuje się wówczas jednak kwestia skoordynowania dwóch lub większej ilości pierścieni, których orbity by się przecież przecinały. Wiązałoby się to z kolizjami i potencjalnymi uszkodzeniami poszczególnych segmentów.

Sprawdź: Poszukiwania drugiej Ziemi – egzoplanety. Co o nich wiemy?

Bańka Dysona

Bańka Dysona to bardziej zaawansowana wariacja na temat tego samego projektu, co w wypadku Roju Dysona. W przeciwieństwie do omówionego powyżej rozwiązania Bańka nie byłaby zupełnie bezwładna dzięki wyposażeniu w żagle solarne. W ten sposób możliwe byłoby korygowanie pozycji bańki względem gwiazdy, którą otacza. Czy taki projekt jest bardziej realistyczny? Wielu fizyków teoretycznych i astronomów wciąż ma co do tego wątpliwości.

Skorupa Dysona

Inny wariant, czyli skorupa Dysona to hipotetyczny model, który jest najczęściej spotykany w różnych fikcyjnych przedstawieniach. Skorupa Dysona to jednolity konstrukt składający się z ciała stałego otulającego wybraną gwiazdę. To najmniej prawdopodobny model (o ile można w wypadku Sfery Dysona w ogóle mówić o prawdopodobieństwie), bo zakłada on wykorzystanie największej ilości materiałów. Dodatkowym problemem nasuwającym się w wypadku tego typu konstrukcji, jest pochłanianie przez niego całej energii emitowanej przez dany ośrodek. Hipotetycznie, gdybyśmy otoczyli słońce ogromną, nieprzepuszczającą niczego skorupą odcięlibyśmy sobie przecież dopływ światła na Ziemię!

KIC 8462852 – gwiazda, ze Sferą Dysona?

KIC 8462852 to jedna z gwiazd konstelacji Łabędzia, którą zaobserwowano już w 1890 roku. Rozwój technologiczny i wytworzenie odpowiednich teleskopów (w tym teleskopu Keplera) pozwoliło na uważniejszą i bardziej precyzyjną obserwację. Jednym z najbardziej fascynujących odkryć było odnotowanie anomalii oraz nieregularnych spadków jasności gwiazdy. Jedna z hipotez, przedstawianych choćby przez astronoma Jasona Wrighta z Pennsylvania University, zakłada, iż owe anomalie to nic innego, jak odkryta Sfera Dysona zbudowana przez obcą cywilizację.

Sam Wright przyznaje, że obcy to ostatnia hipoteza, którą powinno się rozważać, próbując wytłumaczyć zjawiska astronomiczne. Jednak w wypadku tego odkrycia Amerykanin twierdzi, że takie wytłumaczenie wydaje się najbardziej logiczne. Wpisuje się to również w założenie licznych naukowców, iż pierwszy kontakt z obcymi cywilizacjami miałby polegać właśnie na odkryciu ich technologii rozsianych po kosmosie.

Sfera Dysona to przede wszystkim pewien eksperyment myślowy, mający nam pokazać potencjał, jaki wciąż drzemie w człowieku. Jest mało prawdopodobne, aby nasze pokolenie doczekało się momentu, w którym faktycznie ludzkość będzie wytwarzać tego typu megastruktury. Jest to jednak fascynujący koncept, który pobudza wyobraźnię nie tylko fizyków teoretycznych, ale i pasjonatów technologii na całym świecie.