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人類對不同能量的利用塑造了人類歷史。起初，我們只使用自己最原始的肌肉，隨後我們發現了火，並學會了如何控制為我們供能。後來，我們學會了用煤和石油來推動工業的發展。然後我們迎來了原子時代，在那裡我們掌握了核裂變並為我們製造大量的能量。在每個新的歷史階段，我們都將能量利用率提高到前所未有的水平。目前，我們正在尋找新的方法來收穫可再生能源，以滿足我們不斷增長的能源需求。
隨著人類的進一步發展，我們可能會將地球的潛力開發到極致。在那個階段，我們可能會耗盡資源，並且急需探索和殖民宇宙中其他可居住的地方。然而，太空很複雜，因此探索它需要大量的能量。幸運的是，我們知道從哪裡獲得如此巨大的能量......太陽 - 我們太陽系的最終能源。
圖解：人類，地球和太陽
很長一段時間，科學家都知道太陽能的巨大，但是現有的太陽能電池板對太陽能的利用率非常低。如果我們可以設計一種方法來收集所有太陽的能量呢？科學家提出了某種形式的稱為戴森球體的巨型結構。
戴森球體
戴森球是一種的巨型球體結構，完全包圍住太陽（或任何其他恆星）以利用其能量。對於人類來說，建立一個戴森球將是一個技術上的飛躍，與我們的祖先發現輪子相提並論。戴森球體可以幫助我們從行星物種轉變為星際物種。
圖解：發明輪子；發明車；建造飛機；建造戴森球
戴森球體的概念首先由一位名叫Freeman Dyson的物理學家在他的論文「 尋找紅外輻射的人造恆星源」中提出。他假定，隨著人類文明變得先進並耗盡地球能源，人類需要在地球外提取能量。從最近的恆星中提取能量將是最好的選擇。要做到這一點，人類需要圍繞太陽創造一個人造球體，以利用其巨大的能量。Freeman認為，封裝太陽的實體球將在重力上不穩定，並且太陽系中所有行星所能提供的材料加起來也無法製造。所以他提出戴森球體可以由數百萬個單獨的太陽能收集衛星替代。
我們太陽系中的戴森球體的半徑為1 AU，最小表面積為2.72x 10 17 km 2 -地球表面積的6億倍。太陽的輸出能量約為4×10 26 W，隨著我們技術的進步，這將很容易滿足我們不斷增長的能源需求。
圖解：如果我們能夠成功建立一個戴森球體
其他形式的類戴森球
自從該概念首次提出以來，已經設計了許多版本的戴森球以改善其實際可行性。讓我們來看看Dyson球體的兩個最流行的版本：
戴森衛星群
最接近原始戴森球體方案的變體是戴森衛星群。在這種設計方法中，有大量獨立的太陽能衛星（或先進的太陽能電池板）在太陽周圍的密集地層中運行。基本上，這個想法是使用不同形式的無線能量傳遞方法在這些群體組件和我們的星球之間傳遞能量。
與這種方法相關的兩個主要優點是，可以根據我們的要求確定單個軌道部件的尺寸，並且這種結構可以逐步進行。
圖解：戴森衛星群構想圖
戴森衛星群 (圖片來源 : Вщун/Wikimedia Commons)
這種方法的缺點在於它沒有從天體物理動力學角度考慮軌道的穩定性，因為隨著我們開始發送越來越多的太陽能收集衛星，維持軌道穩定性將變得越來越難。
戴森泡
實現戴森球體的另一種方法是使用稱為戴森泡的東西。就戴森衛星群一樣，戴森泡理論上由許多獨立的結構組成。然而，有一個問題......這些結構不會繞太陽運行！
在戴森泡理論中，提議使用小衛星實現包絡結構。小衛星上裝配有太陽光帆。太陽光帆本身是一個假設的概念，其中使用太陽光在大鏡面上施加的輻射壓力來實現衛星推進。小衛星相對於太陽是靜止的，但也是彼此獨立的。
圖解：戴森泡（圖片來源：維基百科）
從現有的材料科學看來，這種方法的可行性很低。圍繞太陽的100％光反射材料需要具有每平方米0.78克的密度。這種超低密度材料尚未在實驗室環境中生產。普通列印紙的密度約為每平方米80克; 要製作密度為0.78 gms / m 2的面板，我們需要在材料科學上有新的突破。
但這並不影響我們制定關於建立革命性大型結構的理論，這將有助於我們從太陽能中獲取所有能量，但實際上這樣做是目前超出了人類工程能力的範圍。利用我們目前在地球上擁有的資源，建立一個基礎設施來建立、部署和維護太陽能收集衛星或圍繞太陽的衛星群體是根本不可能的。我們需要某種形式的「自我複製」機器 - 正如喬治·德沃斯基所提出的 - 建立一個真正的戴森球體。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3.scienceabc-洲小腰
科學雜誌
哈佛大學
史丹福大學
康奈爾大學
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