Las máquinas estelares son una clase de megaestructuras hipotéticas que utilizan la radiación de una estrella para producir energía utilizable . Algunas de sus variedades usan energía para crear empuje y dar aceleración a la estrella y su sistema planetario en una dirección determinada. La construcción de tal sistema permitirá clasificar a sus creadores como una civilización del segundo tipo según la escala de Kardashev .
Hay tres tipos de tales megaestructuras.
Un ejemplo simple de una máquina estelar es el motor Shkadov (llamado así por Leonid Mikhailovich Shkadov , quien fue el primero en proponer su diseño), o máquina estelar de clase A [1] . Tal motor es una planta de energía de escala estelar, que consiste en un gran espejo: una vela solar de dimensiones suficientemente grandes, cuya presión ligera se equilibra con la atracción gravitatoria de la estrella. Dado que la presión de radiación de la estrella eventualmente se volverá asimétrica (es decir, se irradiará más energía en una de las direcciones), la diferencia de presión crea un empuje y la estrella comienza a acelerar en la dirección de la vela que se cierne sobre ella. Tal empuje y aceleración serían extremadamente pequeños, pero tal sistema podría permanecer estable durante milenios. El sistema planetario de la estrella se moverá con la estrella misma.
Para una estrella como el Sol , con una luminosidad de 3,85⋅10 26 W y una masa de 1,99⋅10 30 kg, el empuje total producido por la reflexión de la mitad de la radiación solar sería de 1,28⋅10 18 Newtons. Durante un período de tiempo de 1 millón de años, esto dará un cambio en la velocidad de 20 m/s y una distancia desde la posición original de 0,03 años luz. En mil millones de años, la velocidad será de 20 km/s, y la distancia desde la posición original será de 34.000 años luz, que es poco más de un tercio del ancho de la Vía Láctea .
Una máquina estelar de clase B es una esfera de Dyson , o una de sus variantes, construida alrededor de una estrella. Utilizando la diferencia de temperatura entre la estrella y el medio interestelar , permite extraer energía del sistema, posiblemente utilizando fenómenos termoeléctricos . A diferencia del motor Shkadov, dicho sistema no está diseñado para generar empuje. El concepto de cerebro matryoshka se basa en la idea de una máquina de clase B en la que se extrae energía para un fin específico: el procesamiento de datos.
La máquina estrella de clase C combina las dos clases anteriores, realizando tanto empuje como generación de energía.
Una carcasa Dyson, cuya superficie interior está parcialmente reflejada, sería uno de esos sistemas (aunque, como una carcasa normal, tendría problemas de estabilidad). La esfera Dyson por diseño también es un motor Shkadov si la disposición de los componentes estáticos es asimétrica; Agregar capacidades de generación de energía a los componentes de dicho sistema es una tarea trivial en comparación con su construcción.
Motor KaplanEl astrofísico Matthew E. Caplan de la Universidad de Illinois ha propuesto un tipo de motor estelar que usa la radiación enfocada de una estrella (usando espejos estáticos de máquinas Clase A) para calentar regiones en la superficie de la estrella y crear haces de viento solar para recolectar en el cuerpo de un motor parecido a un motor Bassard , campos electromagnéticos. El motor, que usa fusión nuclear , produce una corriente de plasma para estabilizar su posición con respecto a la estrella y una corriente de oxígeno radiactivo -14 para impulsarse. Usando cálculos elementales, asumiendo la máxima eficiencia, Kaplan estima que el motor usará 10 12 kg de material estelar por segundo para generar una aceleración máxima de 10 −9 m/s 2 , dando una velocidad de 200 km/s en 5 millones de años y una distancia de 10 parsecs durante 1 millón de años. Aunque teóricamente el motor podría funcionar durante 100 millones de años, dada la velocidad a la que se pierde la masa del Sol, Kaplan cree que 10 millones de años son suficientes para evitar una colisión de estrellas [2] . El concepto fue desarrollado a pedido del canal de ciencia popular de YouTube Kurzgesagt [ 3 ] .