Звездные двигатели и сферы Дайсона осуществимы: главное — все правильно спроектировать и организовать

Новое исследование демонстрирует, что гигантские конструкции из области науки и фантастики, такие как «звездные движки» и «пузыри Дайсона», могут быть устойчивыми при наличии необходимых ресурсов и правильных расчетов и сборки.Пузырь или рой Дайсона вокруг звезды — это признак высокоразвитой цивилизации в настоящем или в прошлом.Источник: https://phys.org/

На протяжении последних десятилетий идеи о гигантских искусственных структурах, способных собирать энергию целой звезды, находятся в центре внимания как научной фантастики, так и серьезной теоретической астрофизики. Новое исследование Колина МакИннеса из Университета Глазго развивает эти концепции, представляя математические модели, которые показывают, что гипотетические конструкции — так называемые звездные движки и пузыри Дайсона (Stellar engines & Dyson bubbles) — способны быть гравитационно устойчивыми, если соблюдены определенные инженерные условия.

Звездные движки представляют собой массивные отражающие диски, которые могут использовать давление излучения звезды для получения импульса, перемещая целую систему в пространстве, подобно огромному космическому кораблю. Пузырь (или рой) Дайсона — это не жесткая сфера, как описывал изобретатель, а облако из множества компактных отражателей, которые потенциально могут окружить звезду, захватывая ее излучение и преобразуя его в полезную для цивилизации энергию.

Сфера Дайсона в интерпретации художникаИсточник: https://www.flickr.com/

Инженерное воплощение и косвенная устойчивость

Одной из главных задач таких конструкций является их долговременная устойчивость без постоянного активного контроля. МакИннес подошел к этой проблеме как физик, рассматривая мегаструктуры не как набор абстрактных точек, а как объекты с распределением массы под воздействием гравитации и давления излучения звезды.

Модель показывает, что равномерное распределение массы, как у обычной тарелки, не обеспечивает стабильность для звездного движка. Однако, если основная часть массы сосредоточена на внешнем ободе — подобно тамбурину — такая конструкция может оставаться устойчивой без постоянной корректировки на протяжении астрономического времени (говоря простыми словами, пока существенно не изменятся параметры излучения звезды-хозяйки — то есть миллиарды лет). Вряд ли высокоразвитая цивилизация начнет строить энергетическую мегаструктуру у звезды, находящейся на грани гибели.

Схема звездного двигателя класса С (в масштабе), построенного вокруг звезды, аналогичной Солнцу. Он состоит из частичного роя Дайсона, состоящего из 5 колец солнечных коллекторов Дайсона (компонент класса В), и большого статического двигателя Шкадова (компонент класса А). Обзор сделан снизу от эклиптики системы на расстоянии ~2,8 а.е. Направление ускорения системы проходит по вектору от центра звезды через центр двигателя Шкадова, который находится над северным полюсом звезды (относительно эклиптики) на расстоянии 1 а.е.Источник: Wikimedia Commons

Что касается пузырей Дайсона, то если облако отражателей достаточно плотное, но не настолько массивное, чтобы его собственная гравитация доминировала или была сопоставима со звездной, частицы могут самопроизвольно перераспределяться, формируя устойчивую конфигурацию. Этот процесс называется пассивной устойчивостью и считается более реалистичным сценарием для существования таких структур в космических масштабах.

Значение для поиска внеземных цивилизаций

Результаты работы МакИннеса опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society и предоставляют теоретическую основу для понимания, какие признаки могут сопровождать устойчивые мегаструктуры вокруг звезд. Усиление инфракрасного излучения, необычные световые кривые звезд или другие аномалии в спектрах могут указывать на наличие рукотворных конструкций — то, что в астробиологии называют техносигнатурами.