Сфера Дайсона
«Сфера Дайсона» - оболочка для сбора энергии звезды - самый масштабный технический проект любой цивилизации.
Идея "сферы" была предложена физиком Фриманом Дайсоном в 1960 году. Фриман Дайсон умер в прошлую пятницу 28 февраля 2020 года в возрасте 97 лет.
Дайсон был выдающимся физиком в области квантовой механики. Кстати, оказалось, что уже в 21 веке он начал учить русский язык, чтобы читать в оригинале работы математика Александра Михайловича Виноградова.
В 1960-м, когда Дайсон писал про "сферу", люди ещё не задумывались о ресурсах. Это уже в 70-х после подорожания нефти во время "Войны Судного Дня" начали экономить бумагу, выключать свет и спрашивать «а сколько ваша машина жрет бензина?» А в 60-х бензин был по 10 копеек за литр и начал летать Ту-144...
Следствием роста цивилизации потребления должен был стать дефицит энергии и Дайсон предположил, что для максимального использования энергии центральной звезды цивилизация будет вынуждена окружить звезду и обитаемую планету непрозрачной сферой.
Сфера будет поглощать свет звезды, преобразовывать его в энергию и направлять потребителям. Огромное количество вещества, необходимого для создания такой сферы предполагалось брать из необитаемых планет. По оценкам, для сферы Дайсона вокруг орбиты Земли маленького Меркурия могло и не хватить, зато Юпитера - с избытком. Заниматься разборкой ненужных планет и строительством сферы Дайсона должны были роботы-автоматы.
Лобовой вариант - твёрдая сфера вокруг звезды, между орбитами Марса и Земли - маловероятен. Сфера была бы уязвима для ударов астероидов и метеоритов.
Более реалистично смотрится вариант с большим количеством спутников, напоминающий проект космического интернета Илона Маска. Но в этом случае неизбежны возмущения орбит спутников, изменение их траекторий, столкновения, космический мусор и прочее. Кроме того, будет происходить утилизация только малой части излучения звёзды.
Наиболее красивый вариант - космические паруса, отражающие свет с подвешенными к ним приемниками-передатчиками энергии. Такие паруса создадут оболочку вокруг Солнца, световое давление на которую уравновесится силой притяжения Солнца. Энергия, отражаемая космическими парусами, проецируется на приемники энергии, подвешенные к парусам, и направляется на родную планету. Сейчас в качестве материала для таких парусов рассматривается лёгкий и прочный графен.
Сам Дайсон не предлагал создавать сферу имени себя, и, кстати, вообще просил не называть идею «сферой Дайсона». Концепцию «Сферы Дайсона» он предложил только для поиска инопланетных цивилизаций.
Сфера Дайсона не излучала бы в видимом- или радиодиапазоне, но давала бы мощное инфракрасное излучение.
Поиск источников мощного точечного инфракрасного излучения во Вселенной - один из вариантов поиска внеземных цивилизаций. В 2015 и 2016 добровольцы, обрабатывающие данные космического телескопа «Кеплер» находили звёзды, похожие на сферу Дайсона, но проверка это не подтвердила
Лично на меня концепция сферы Дайсона действует угнетающе. Как представлю себе Солнце, закрытое оболочкой, сделанной из развалин Юпитера, так делается тошно от объема выполненных работ и итоговой беспросветности.
Сейчас иногда рассматривают варианты сферы Дайсона для решения энергетических проблема человечества (см. например, работы Джорджа Дворского и критику этих работ).
У Дайсона был другой глобальный проект, которым он руководил - космический корабль, летающий на атомных бомбах.
Как ни странно, но 60 лет назад на самом деле был создан реальный проект межзвездного корабля!
В 1940-х в Штатах работали три физика, эмигранты из Восточной Европы: одессит и потомственный дворянин Георгий Гамов, львовянин Станислав Улам и Эдвард Теллер из Будапешта. Гамов пригласил Улама и Теллера на работу в Штатах в 1936.
Считается, что идею водородной бомбы придумала эта троица.
Взаимоотношения трёх великих ученых были непростыми: Гамову было плевать на чужое мнение и славу, он вошёл в историю человечества объяснением эволюции звёзд, а вот Улам и Теллер до конца дней спорили, кто из них подлинный автор водородной бомбы.
Ядерное оружие открыло новые возможности полетов к звёздам.
В 1947 Станислав Улам предложил идею ядерно-импульсного космического корабля («взрыволёта») на атомных бомбах. Схема ракеты предполагала постоянную подачу бомб в зеркало-отражатель ракеты.
Родоначальником схемы «взрыволёта» считается бомбист-народоволец Николай Кибальчич, один из убийц императора Александра II Освободителя. Ракета Кибальчича должна была лететь за счёт взрывов пороховых шашек.
В 1946 Станислав Улам предложил поставить на ракету обойму маленьких атомных бомбочек, которые должны были по очереди вбрасываться в зеркало отражателя, как патроны в АК-47 и там взрываться.
На какое-то время об идее забыли, но в 1957 СССР запустил «Спутник», началась космическая гонка, несколько групп американских инженеров начали лихорадочно работать по разным направлениям. Вспомнили и об идее Улама.
Проект ядерно-импульсного космического корабля «Орион» возглавили американец Тед Тейлор и англичанин Фримен Дайсон.
Для выхода на орбиту Земли и полетов к Луне и Марсу был спроектирован космолёт на атомных бомбах. "Орион" мог нести восемь космонавтов и 100 тонн груза.
Ракета для межзвездных перелетов разгонялась взрывами водородных бомб. В отличие от нынешних ракет на химическом топливе, такая ядерная импульсная ракета могла долго лететь с непрерывным ускорением и достичь 80% скорости света.
В 1959 сделали модель весом 130 кг, вместо атомных бомб использовался тротил. На испытаниях аппарат поднялся на 100 метров и успешно приземлился на парашюте.
Надежность отражателя и покрытия проверили во время атомных взрывов на атолле Эниветок.
Планировалось, что в отражателе «Ориона» каждую секунду должна была взрываться атомная бомбочка мощностью 0,1 кТ (в 100 раз меньше бомбы Хиросимы).
Оценка экономической эффективности проекта показала, что стоимость доставки груза на орбиту Земли должна была составить около 130 $/кг.
Были сделаны предварительные расчеты для кораблей, способных совершать межпланетные и даже межзвездные перелеты.
Полёт к Альфе Центавре был бы долгим, от 40 до 100 лет. Рассматривали вариант запуска огромного корабля, на котором должно было смениться несколько поколений. Из-за особенностей движка - атомно/водородных бомб, сделать огромный корабль было проще, чем маленький.
Аналогичные проекты были и в СССР. В 1961 по предложению академика Сахарова начали проработку «ПК-3000» («Пилотируемый комплекс со стартовой массой 3000т») и «ПК-5000» со стартовой массой 5000т. Полезная нагрузка, выводимая на орбиту, в этих вариантах составляла 800 и 1300т соответственно, что составляло около 25% от стартовой массы - очень высокий показатель, у нынешних ракет он составляет около 10%.
Попытка использовать ядерное оружие для исследования звёзд вдохновляла физиков-ядерщиков, которые переживали, что выполняют роль оружейников грядущего Апокалипсиса. Были предложения сделать совместный американо-советский проект по типу более позднего «Союз-Аполлон». Такой идеей был увлечён великий физик Нильс Бор в школе которого учились физики создатели атомного оружия СССР и США.
В 1963 СССР, США и Великобритания ратифицировали Договор о запрещении ядерных испытаний в воздухе и космосе и проект «Орион» был заморожен.
Для заключения договора были серьёзные причины. Высотные взрывы наносили ущерб экологии и, кроме того, Земля окружена ловушками заряженных частиц - радиационными поясами, который заполняются заряженными частицами в случае ядерных взрывов в атмосфере и космосе. Впоследствии эти заряженные частицы высыпаются в высоких широтах, создают радиационный фон и радиопомехи.
Полёты "Ориона" несли тот же риск, а, в случае аварии, падение корабля набитого атомными бомбами было конечно же опасно. Безопасным вариантом была бы сборка и запуск "Ориона" с лунной станции, но её нет до сих пор. Вообще, доставка на Луну деталей большого корабля и бомб с помощью обычных ракет и последующая сборка - задача очень не простая.
Фримен Дайсон сам помогал готовить договор, но надеялся, что для «Ориона» сделают исключение. В статье в журнале Science, выпущенной в 1965 уже после закрытия проекта «Орион» Дайсон описывает перспективы быстрых полетов к Марсу и видно, что человек переживает. Его можно понять. Если бы Испания в 1491 году заключила с Англией договор о запрещении испытаний каравелл на море, то Колумб бы тоже психовал.
Межзвездные корабли бороздят только бескрайние просторы киноэкранов в «Отроках во Вселенной» и «Космической Одиссее 2001».
Дайсон ещё долго настаивал, что ядерный космический корабль был бы решением проблем космических путешествий.
Думаю, что он был прав...
