Esfera Dyson

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La esfera de Dyson  es un proyecto hipotético de astroingeniería propuesto por Freeman Dyson [1] , que es una capa esférica relativamente delgada de gran radio (del orden del radio de las órbitas planetarias) con una estrella en el centro. Según [2] el propio Freeman Dyson, descubrió por primera vez la idea de una esfera en la novela de ciencia ficción de Olaf Stapledon The Starmaker .

Se supone que una civilización tecnológicamente avanzada puede usar tal estructura para maximizar el posible uso de la energía de la estrella central y/o para resolver el problema del espacio vital. El hecho de no detectar las esferas de Dyson es una de las confirmaciones de la Paradoja de Fermi .

Las principales razones para la construcción de la esfera en realidad repiten las fabricaciones expresadas por Konstantin Tsiolkovsky en Dreams of the Earth and Sky (1895, capítulos 37, 43) para la cadena y los anillos de los asentamientos espaciales alrededor del Sol (Dyson probablemente no sabía sobre esto) [3] .

Según cálculos teóricos, la construcción de una esfera de Dyson alrededor del Sol requiere una sustancia con una masa del orden de la masa de Júpiter [4] .

Crítica

La esfera de Dyson debe girar alrededor del eje central para que la fuerza centrífuga equilibre la fuerza de atracción de la luminaria central. Sin embargo, dado que la fuerza centrífuga alcanza su máximo en el ecuador y es cero en los polos de un cuerpo giratorio, nada en los polos de la esfera de Dyson equilibra las fuerzas de atracción de la luminaria central. Como resultado, la esfera inevitablemente será destruida.

Stanislav Lem en "La suma de la tecnología " [5] demostró que la construcción de una esfera para resolver los problemas del espacio vital de cuatrillones de seres inteligentes no tiene sentido desde el punto de vista de la lógica y la sociología, ya que en el altar de " libertad de reproducción ilimitada" (que, no está claro por qué, debería permanecer inviolable, en lugar de restricciones ) deberían imponerse muchas otras libertades (por ejemplo, libertad de movimiento, elección de profesión, etc.), lo que eventualmente conduciría a la colapso de los valores culturales y sería una perversión de la idea de progreso, que implica su aumento, no disminución. Lem también se muestra escéptico sobre la posibilidad de la existencia de un monocultivo con una población del orden de varios cuatrillones [6] . El autor consideró la esfera de Dyson como uno de los ejemplos más llamativos de extrapolación ortoevolutiva del desarrollo tecnológico (es decir, relacionado con hipótesis según las cuales el futuro es sólo un presente aumentado [7] ).

Iosif Shklovsky señaló [3] que, en comparación con  el uso del 100% de la energía de radiación de la estrella central, para el máximo aprovechamiento de los recursos energéticos del sistema planetario, una forma supuestamente más eficiente de obtener energía podría ser el uso de hidrógeno del  gigante gaseoso en  la fusión termonuclear . En el sistema solar, de  Júpiter de esta manera sería posible extraer alrededor de 10 49  erg o 10 42  J , que es comparable a la energía de una explosión de supernova . Si cada segundo liberamos energía 4 10 33  erg o 4 10 26  J (que es igual a la potencia de la radiación solar , que también es el límite para la esfera de Dyson, que también es el nivel de energía de la civilización tipo II en  la escala de Kardashev ), entonces la reserva de energía de Júpiter sería casi suficiente para  300 millones de años. Este período probablemente excede la duración de la "escala de tiempo" de cualquier civilización en desarrollo [3] .

Modificaciones

Para evitar la amenaza de autodestrucción de la esfera, la idea de cambiar su diseño se desarrolló en varias versiones:

• Un anillo rígido de ancho relativamente pequeño (del orden de un porcentaje del diámetro) - ver anillo de Niven .
• Un anillo ecuatorial ancho y rígido, abierto cerca de los polos y curvado a lo largo de la superficie de un valor absoluto constante del vector de aceleración gravitacional, de modo que el peso del cuerpo de prueba sea el mismo en cualquier punto del lado interior de la Esfera. Tal superficie se parece a un juguete superior con una forma de engrosamiento central. La mayor atracción de la estrella cerca del ecuador es compensada por la fuerza centrífuga debida a la mayor velocidad lineal de rotación en el marco de referencia no inercial; en latitudes altas, debido a la disminución de la influencia gravitatoria de la estrella, se requiere una fuerza centrífuga menor y un radio de sección menor por un plano perpendicular al eje de rotación. Esta superficie no es equipotencial para el campo gravitatorio (compuesto por el campo gravitatorio de la estrella y el campo de fuerza centrífuga) en su propio marco de referencia giratorio de la estructura, por lo que la gravedad no se dirige a lo largo de la normal a la superficie. Sin embargo, el lado interior de la Esfera puede diseñarse como terrazas concéntricas en lugar de lisas, de modo que la desviación local de la gravedad de la normal a la superficie de la terraza no exceda un valor dado.
• La concha Pokrovsky  es una modificación propuesta por el científico soviético G. I. Pokrovsky , que es una colección de anillos.
• La estructura de Criswell  es un desarrollo de la idea de la Esfera de Dyson, pero con una superficie fractal para maximizar el área que percibe la radiación de la superficie de la estrella.
• Un campo de energía es la creación de un campo de energía alrededor de una estrella que desvía el movimiento de los fotones y los recoge en un solo haz. El campo puede no ser energía, pero se crea sobre la base de leyes físicas que aún no han sido estudiadas por las personas, pero la idea principal es que no hay necesidad de construir ninguna estructura alrededor de la estrella, la energía se recolectará usando el campo.

Todas estas variantes ya no pueden llamarse "esfera", pero ese nombre común se conserva históricamente.

Intentos de búsqueda

• La búsqueda de esferas Dyson es una dirección prometedora del programa SETI . Una estructura de esta magnitud puede ser detectada por las herramientas astronómicas existentes por su radiación infrarroja con una distribución espectral atípica (así, la esfera de Dyson es un poderoso emisor omnidireccional). Para estos fines, está previsto utilizar el telescopio SIRTF .

• En 2015, varios astrónomos publicaron los resultados de estudios de cambios en la luminosidad de la estrella KIC 8462852 (estrella de Tubby) en la constelación Cygnus según el telescopio espacial Kepler como parte del programa de búsqueda de exoplanetas . Algunos investigadores trataron de explicar el parpadeo anómalo de esta estrella por un intento de construir una esfera de Dyson u otra estructura de astroingeniería . Sin embargo, más tarde se demostró que los cambios observados en la luminosidad de la estrella pueden explicarse por el oscurecimiento de los objetos de origen natural [8] .

Véase también

• Terraformación
• disco de alderson
• Toro de Stanford
• Esfera Bernal
• Anillo mundial
• escala Kardashev
• ecumenópolis
• Globo Cassus

Notas

1. ↑ Freemann J. Dyson . Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja  (inglés)  // Ciencia  : revista. - 1960. - Vol. 131 , núm. 3414 . - Pág. 1667-1668 . -doi : 10.1126 / ciencia.131.3414.1667 . - . —PMID 17780673 . Archivado desde el original el 14 de julio de 2019.
2. ↑ Dyson, Freeman. Perturbando el universo. - Libros Básicos , 1979. - Pág. 211. - ISBN 978-0-465-01677-8 . . “Algunos escritores de ciencia ficción me han atribuido erróneamente el mérito de haber inventado la biosfera artificial. De hecho, tomé la idea de Olaf Stapledon, uno de sus propios colegas".
3. ↑ 1 2 3 Shklovsky I. S. Universo, vida, mente. 4ª ed., añadir. - M.: Nauka, 1976. - S. 293, 300 (cap. 25).
4. ↑ [Caleb A. Scharf ]. Revisitando la Esfera de Dyson : [ arch. 27/04/2020] //Scientific American  : noticias científicas, artículos e información. - 2018. - 28 de noviembre. — Fecha de acceso: 27/04/2020.
5. ↑ Stanislav Lem. cantidad de tecnología. Notas (VI). - 2ª ed., 1967.
6. ↑ Probablemente Lem se refirió a varios quintillones (10 18 ), como escribe: "Dado que la superficie interior de una esfera de este tipo, que mira hacia el Sol, es aproximadamente mil millones de veces la superficie de la Tierra, podría albergar mil millones de personas más de manera correspondiente, de lo que es posible en la Tierra”, así como “el crecimiento del número de personas que viven en miles de millones de miles de millones”.
7. ↑ Stanislav Lem. cantidad de tecnología. Prefacio a la primera edición (1963).
8. ↑ Wright, Jason T.; Jasniewicz, G.; Chemin, L.; Zurbach, C.; Brouillet, N.; Panuzzo, P.; Sartoretti, P.; Katz, D.; Le Campion, J.-F.; Marchal, O.; Hestroffer, D.; Thévenin, F.; Crifo, F.; Udry, S.; Cropper, M.; Seabroke, G.; Viala, Y.; Benson, K.; Blomme, R.; Jean-Antoine, A.; Huckle, H.; Smith, M.; Baker, SG; Damerji, Y.; Dolding, C.; Fremat, Y.; Gosset, E.; Guerrero, A.; Guy, LP; Haigron, R. Una reevaluación de familias de soluciones al rompecabezas de la estrella de Boyajian  //  Notas de investigación de la AAS: revista. - 2018. - Vol. 2 , núm. 1 . — Pág. 16 . doi : 10.3847 /2515-5172/aaa83e . — . -arXiv : 1809.00693 . _

Literatura

• Freemann J. Dyson . Búsqueda de fuentes estelares artificiales de radiación infrarroja  (inglés)  // Ciencia  : revista. - 1960. - Vol. 131 , núm. 3414 . - Pág. 1667-1668 . -doi :/ ciencia.131.3414.1667 . - . —PMID 17780673 .
• Shklovsky I. S. Universo, Vida, Mente. - 6ª ed. complementado. - M. : Ciencia. cap. edición Phys.-Math. lit., 1987. - 320 p.
• Lem, Stanislav. La suma de la tecnología = Summa Technologiae / per. del polaco A. G. Gromova , D. I. Iordansky , R. I. Nudelman , B. N. Panovkin , L. R. Pliner , R. A. Trofimov , Yu. A. Yaroshevsky ; introducción Arte. académico V. V. Parina ; edición y después. B. V. Biryukov y  F. V. Shirokov . — M  .: Mir, 1968. — 608 p.

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